Przystosowanie transformatora głośnikowego do słuchawek

[Turbot]

Witam wszystkich,
Mam jeden pomysł, który wymaga weryfikacji ze strony bardziej doświadczonych kolegów "lampowiczów" i na końcu jedno krótkie pytanie.

1) Chcę zrobić wzmacniacz słuchawkowy z transformatorem głośnikowym.
Na rynku nie ma "transformatorów słuchawkowych" (w cenie dla normalnych ludzi), więc trzeba przystosować do pracy ze słuchawkami transformator zatra małej mocy (2-2,5W) typu tg x-x-x.

Pomysł jest taki, żeby do strony wtórnej transformatora dołączyć na stałe rezystor 8 om (a raczej dzielnik z dwóch rez. po 4 om) i do niego równolegle wpiąć słuchawki, natomiast do strony pierwotnej trafa dołączyć rezystor o takiej rezystancji, że rezystancja wypadkowa takiego połączenia będzie się równać optymalnej Ra podanej w karcie katalogowej od mojej lampy.

Np. jeśli mój TG ma n=44, to jeżeli po stronie wtórnej dam obciążenie równe 8 om, to aby lampa widziała od strony pierwotnej Ra z karty katalogowej (2,3 kom), to muszę równolegle do zacisków trafa od strony pierwotnej dać rezystor 2,7kom.

To rozwiązanie ma tę zaletę, że poprzez dopasowanie Ra optymalnego do Ra rzeczywistego minimalizuję zniekształcenia. Druga zaleta wynika z faktu, że do transformatora obciążonego rezystancją 8 om można dołączać słuchawki o jakiejkolwiek impedancji z przedziału od 80 om w górę (rezystancja 8 om praktycznie "nie widzi" dołączonej do niej równolegle rezystancji 80 om lub więcej).
Natomiast wadą jest spadek mocy oddawany do słuchawek. Jednak jeśli wziąć pod uwagę to, że słuchawki do potrzebują do pracy ułamków wata (np 0,5W maks.), to wada ta traci na znaczeniu.

Nie chodzi mi o sprawdzenie poprawności moich wyliczeń, ale o potwierdzenie czy ogólnie rzecz biorąc mój sposób rozwiązania problemu napędzania słuchawek z transformatora głośnikowego jest dobry.
----------------
2) Mam jeszcze jedno pytanie z innej beczki. Dlaczego włączenie wzmacniacza przy braku obciążenia po stronie wtórnej transformatora głośnikowego skończy się spaleniem uzwojenia pierwotnego tego transformatora? Czy można to tłumaczyć w ten sposób, że lampa działa jak źródło prądowe, więc skoro nagle ogromnie zwiększy się impedancja uzwojenia pierwotnego (w wyniku, że na uzwojeniu wtórnym będzie przerwa w obwodzie), a prąd będzie ten sam (źródło prądowe wciąż działa), to na uzwojeniu pierwotnym wydzieli się taka moc, że zostanie ono spalone. Czyli jeśli ktoś NIE poda sygnału na wejście wzmacniacza, a zapomni podłączyć głośniki do wyjść głośnikowych, to nic się nie stanie, bo przez uzwojenie wtórne będzie płynęła tylko składowa stała. Czy dobrze myślę?

Pozdrawiam

[tszczesn]

Zamiast dawać równolegle do uzwojenia pierwotnego opornik daj jako obciążenie na uzwojeniu wtórym mniejsze oporniki, tak, aby przetransformowana impedancja była równa wymaganej dla danej lampy. Przejrzyj też karty katalogowe lampy którą chcesz wykorzystać jako końcową i spróbuj jej dobrać punkt pracy korzystniejszy od typowego - możesz poprawić zniekształcenia kosztem mocy maksymalnej, która przecież i tak dla słuchawek będzie za duża.

Problem z uzwojeniem pierwotnym polega na możliwości przebicia. Bez obciążenia strony wtórnej lampa widzi jako obciążenie indukcyjność pierwotną, czyli i kilkadziesiąt henrów. Jakiekolwiek wahania prądu anody, niekoniecznie wywołane sygnałem generują wtedy duże przepięcia Ul=L/(di/dt). jak L jest duże to i Ul takie będzie. Dla bezpieczeństwa zawsze możesz dać transil (lub lampowo - neonówkę na odpowiednie napięcie) równolegle do uzwojenia pierwotnego.

[Turbot]

Zamiast dawać równolegle do uzwojenia pierwotnego opornik daj jako obciążenie na uzwojeniu wtórym mniejsze oporniki, tak, aby przetransformowana impedancja była równa wymaganej dla danej lampy.

Mogę tak zrobić, ale z wyliczeń wychodzi mi, że te oporniki po stronie wtórnej będą musiały mieć rezystancję na poziomie 1,2 om (dla TG2-20-666). Czy nie uszkodzi mi to transformatora głośnikowego, bo 1,2 om to praktycznie zwarcie. Np. transformator sieciowy w stanie zwarcia nie popracuje długo.

Jeszcze jedno pytanie - jak takie kombinowanie z dociążaniem strony wtórnej transformatora wpływa na pasmo przenoszenia? Przecież transformatorki typu TG2,5-2-666/ TG2-20-666 "spodziewają się" po stronie wtórnej obciążenia rzędu 4-8 om.

[tszczesn]

Transformatorowi w ogólności nie szkodzi praca w stanie zwarcia. Transformator głośnikowy zasilany jest ze źródła prądowego (taki charakter ma lampa), niezależnie od tego co będzie po stronie wtórnej maksymalny prąd będzie taki sam. Transformator sieciowy (o którym wspominasz) owszem, nie może pracować na zwarciu, bo generalnie zwieranie źródła napięciowego to zły pomysł Taki przekładnik prądowy (też forma transformatora) z definicji pracuje na zwarciu.

Obciążenie transformatora mniejszą opornością nie pogorszy pasma, może wręcz polepszyć, bo zmniejszy się wpływ indukcji rozproszenia.

[przemak]

Warto by przeliczyć, czy wystarczy napięcia na wyjściu. Jak zrobisz wzmacniacz 2W na 8R to po podzieleniu napięcia wyjściowego na pół na słuchawkach 600R uzyskasz oszałamiającą moc 6mW

[Turbot]

Warto by przeliczyć, czy wystarczy napięcia na wyjściu. Jak zrobisz wzmacniacz 2W na 8R to po podzieleniu napięcia wyjściowego na pół na słuchawkach 600R uzyskasz oszałamiającą moc 6mW

Właśnie to samo przyszło mi dziś rano do głowy i zrobiłem wyliczenia. Ale nie wiem, czy dobrze, bo do tej pory ze wzmacniaczami lampowymi miałem niewiele do czynienia. Może ktoś rzuci okiem na te wyliczenia. Myślę że gdzieś w zrobionych przeze mnie założeniach jest błąd, bo pod koniec wyszła mi niezwykle wysoka wartość napięcia.

Moc słuchawek: 0,1 W
Impedanc. słuchawek: 250 om
Napięcie na słuchawkach: 5V
Impedancja uzwojenia wtórnego transformatora TG-2-20-666: 5 om
Rezystor obciążający uzwojenie wtórne TG-2-20-666 (Robc) : 1,2 om.
(Do Robc ma być równolegle dołączona słuchawka.)

Aby na uzwojeniu wtórnym uzyskać napięcie równe 5V (przy obciążeniu go rezystorem Robc), należy teoretycznie "dostarczyć" do niego napięcie 26V (bo Robc (=1,2om) razem z impedancją uzwojenia wtórnego (=5om) tworzą dzielnik napięcia).

Napięcie wyjściowe z odtwarzacza CD to 3 Vrms.
Aby z 3V zrobić 26V, należny sygnał wzmocnić ok. 10 razy. Ale transformator posiada przekładnię równią 44 razy. Dlatego do uzwojenia pierwotnego należy dostarczyć 1320V (3V*10V*44, czyli 1,3kV). Napięcie zasilania wynosi maks. około 300V, więc dużo mniej.

Z powyższego wynika, że mając do dyspozycji napięcie zasilania równe 300V, nie uzyska się na rezystancji 1,2 om napięcia równego 5V.
Nie jestem jednak pewien, czy nie popełniłem gdzieś błędu, np. mnożąc 26V przez 44 albo zakładając, że uzw. wtórne transformatora stworzy dzielnik napięcia ze swoim obciążeniem. W ogóle nie wiem, jak to się liczy. Wszystko to tylko moje przypuszczenia.

[tszczesn]

Te 5Ω oporności obciążenia wtórnego to musi być jakaś pomyłka, nieprawdopodobna wartość. Może 0.5Ω?

[przemak]

No, 5V na 1,2R to jest ponad 20W, czyli coś rzędu EL34, trafo jest raczej za słabe
IMO powinien to być normalny wzmacniacz rzędu 2W ale z wyjściem 8 albo i 16, obciążony opornikiem jak należy. Masz na 8R te 4V i musi wystarczyć.
Inna sprawa to sens wzmacniacza lampowego obciążonego opornikiem, ale w sumie czemu nie.

[Vic384]

Czesc
Dlaczego rozpatrujesz obciazenie 1.2 oma, jezeli ten transformator jest przeznaczony do opornosci 4 lub 5 omow ?
Pozdrowienia

[Turbot]

@tszczesn
"Te 5om oporności obciążenia wtórnego to musi być jakaś pomyłka, nieprawdopodobna wartość. Może 0.5om?"

W danych katalogowych dla tego transformatora jest napisane, że impedancja uzwojenia wtórnego wynosi 5om; może popełniam błąd, ale ja interpretuję to tak, że sygnał o częstotliwości 1kHz widzi tam oporność 5 om. Oczywiście sama rezystancja uzwojenia wtórnego jest dużo niższa, ale w tym uzwojeniu nie pojawia się składowa stała.

(Teraz się zastanawiam czy czasem nie jest tak, że obciążanie uzwojenia wtórnego trafa głośnikowego małą rezystancją jest poronionym pomyłem. Bo wydaje mi się, że im wyższa częstotliwość sygnału, tym większa oporność dla tego sygnału, czyli np. sygnał 10kHz na tej rezystancji odkłada napięcie rzędu setnych wolta, co sprawia tutaj że - na skutek działania "pasożytniczego" dzielnika "uzwojenie wtórne/ rezystor obciążający" - trafo głośnikowe (z przyłączoną równolegle do jego zacisków rezystancją 1,2 oma po stronie wtórnej) działa jak filtr dolnoprzepustowy, gdyż z kolei sygnał o częstotliwości np. 100Hz w uzwojeniu wtórnym nie widzi prawie żadnej oporności, a zatem prawie całe napięcie z tego sygnału odkłada się na rezystancji (bo rezystancja samego uzwojenia jest mniejsza niż rezystancja równolegle przyłączonego do niego rezystora); czyli podsumowując - sygnał 100Hz idzie na słuchawki, a sygnału 10kHz słuchawki nie dostają).
Jeśli mój sposób rozumowania jest niesłuszny, jeśli coś pomieszałem, to byłbym wdzięczny, gdyby mnie ktoś poprawił; proszę o wyrozumiałość, gdyż się dopiero uczę

@Vic384
"Dlaczego rozpatrujesz obciazenie 1.2 oma, jezeli ten transformator jest przeznaczony do opornosci 4 lub 5 omow ?"

Bo wyliczyłem, że jeżeli trafo ma przekładnię 44, to żeby uzyskać na pierwotnym taką impedancję, jaka jest optymalna dla mojej lampy (ecc99, Ri=2,3kom), to muszę na wtórym dać rezystor 1,2 oma. Ale teraz widzę, że zamiast kombinować jak koń pod górkę, lepiej kupić lampę z odpowiednią dla danego trafa Ri.
Jednak z trafa głośnikowego chyba nie zrobi się trafa dla słuchawek. Niektóre transformatory głośnikowe mają specjalne odczepy dla słuchawek - chyba właśnie dlatego, że manewr z rezystorem "nie przejdzie". Choć może się mylę.

[Vic384]

Czesc
Triody maja to do siebie, ze dobrze pracuja z wieksza opornoscia obciazenia. Wada za duzego obciazenia jest mniejsza moc wyjsciowa. W Twoim przypadku nie ma to znaczenia.
Pozdrowienia

[tszczesn]

To 5Ω co wyczytałeś to katalogowa impedancja obciążenia w układzie dla którego lampa jest przewidziana. Sama impedancja wyjściowa transformatora (oporność uzwojenia wtórnego i przetransformowana oporność uzwojenia pierwotnego) to pewnie coś koło 1Ω. Spokojnie możesz obciążyć transformator opornikiem, nic mu się nie stanie i nic nie pogorszy. Traktuj transformator jako coś co zmieni ci wartość tego opornika n² razy, niezależnie od częstotliwości czy mocy. Oczywiście pamiętając o ograniczeniach, czyli maksymalnym prądzie stałym jaki może płynąć przez transformator, maksymalnej amplitudzie składowej zmiennej, indukcyjności rozproszenia i głównej. Te dwa ostatnie parametry możesz traktować jak dodatkowe elementy przyłączone do idealnego transformatora, czyli takiego jak wspomniałem powyżej. Indukcyjność główna - równolegle, bocznikuje więc obciążenie, wespół z impedancją obciążenia i źródła określa dolną częstotliwość graniczną. Indukcyjność rozproszenia - jako połączoną szeregowo, wespół z tymi samymi opornościami co poprzednio określa górną częstotliwość przenoszenia.

Transformator nie jest wykonywany na konkretne impedancje. On jest wykonywany dla konkretnych założonych parametrów, ale można go użyć inaczej. Np. transformator dający oporność głośnika 4Ω dla lampy wymagającej 2kΩ będzie tak samo dobry dla głośnika 8Ω i lampy wymagającej 4kΩ. Oczywiście - zmienią się parametry częstotliwościowe całości, z powodu, który opisałem wcześniej, ale jak nie wyjdą poza wymagane granice (np. zwiększona dolna częstotliwość graniczna nie będzie już zbyt duża) - wszystko będzie działać dobrze. I pamiętaj też, że oporność obciążenia optymalna dla lampy, (podawana w katalogach) jest z reguły określana dla maksymalnej osiągalnej na wyjściu mocy. Jak mocy masz nadmiar to możesz ją optymalizować ze względu na inny parametr, np. zniekształcenia. I się okaże, że lampa której katalogi wymagają 4kΩ dla mocy 6W na wyjściu z opornością obciążenia 10kΩ w innym punkcie pracy da co prawda tylko 2W, ale z pięć razy mniejszymi zniekształceniami. Warto obejrzeć charakterystyki.

[PiotrRDiablo]

Jeśli można dołożę swoje "3 grosze" bo podobny pomysł na wzmacniacz słuchawkowy chodzi mi po głowie od dłuższego czasu. Powstanie ale nie mam na razie czasu. Ja podszedłem do problemu trochę inaczej. Po co pompować w trafo moc dla obciążenia 8 omów i wykorzystywać na słuchawkach tylko jej niewielką część ?
Założenie jest takie. Dysponuję słuchawkami 16 om oraz 50 om.
TG5-53 plus trioda z 6N6P w następującym punkcie Ja=23 mA Uak=120 V co daje Pa=2,7 W oraz Ra=5200 om - idealne dla TG5. Ale oba uzwojenia wtórna liczące po 61 zw (wyjściowe i słuchawkowe )połączone szeregowo co daje 16 om. Dla słuchawek 16 om w sam raz słuchawki 50 połączone równolegle z rezystorem 24 om co też daje 16 om wypadkowo. Dopasowanie idealne.
Dla Pa=2.7 W moc użyteczna jakieś 0,5 W co daje dla 16 om Pwy=0,5 W i dla 50 om Pwy=0,15 - jak dla mnie aż nadto.
Co daje taki punkt pracy ? Prąd stały magnesujący rdzeń 23 mA zamiast 48 mA - powinno przełożyć się na mniejsze zniekształcenia. Druga sprawa to trafo ma dolną częstotliwość graniczną 80 Hz dla 5 W - dla 0,5 W
powinna ona być jakieś 30 Hz - jeśli się mylę poprawcie mnie, ale chyba dla 10 razy mniejszej mocy dolna częstotliwość powinna być o pierwiastek z 10 razy mniejsza ?
Co sądzicie o takim podejściu do problemu ? Przekombinowałem, czy ma to sens techniczny ?

[Turbot]

Witam.
Dziękuję za dotychczasową pomoc.
Mam jeszcze jedno pytanie. Dysponuję transformatorem tg2-2,5-666. Czy mogę wykorzystać uzwojenia wtórne i pierwotne transformatora w sposób, jaki pokazałem na rysunku w załączniku? Chodzi mi o to, żeby możliwie jak najbardziej obniżyć przekładnię transformatora (ze względu na to że słuchawki mają o wiele wyższą impedancję niż głośniki). Uzwojenie pierwotne ma środkowy odczep, czyli zamiast 2800 zwojów wykorzystałbym tylko połowę z nich, natomiast wszystkie uzwojenia wtórne połączyłbym szeregowo. Dzięki temu zamiast przekładni 25 (2800 / (78+35) = 2800 / 113 ≈ 24,8) uzyskałbym 7,3 (1400/(78+35+78) ≈ 7,3).
Pozdrawiam.

[Michal_Pol]

Jestem po testach takiego "pająka" wzmacniacza do słuchawek na bazie E88CC i E180F spiętej w triodę oraz transformatorów TG-2-20-666 pochodzących prawdopodobnie z magnetofonów szpulowych ZK-120 oraz słuchawkami 16 omowymi.

Obserwacje:

Generalnie gra, muzyka jest, ale o jakimś basie wgniatającym bębenki to możemy zapomnieć. Trochę pomagają kondesatory w katodzie.
PCC88, ECC88 szumią jak cholera w paśmie audio, nie wiem jaki to jest rodzaj szumów, coś jak szumy taśmy magnetofonowej. Dźwięk OK.
E88CC - nie szumią, tak Tesle jak i Philipsy, nie mikrofonują. Dźwięk OK
E180F nie szumią, ale podatne są na mikrofonowanie, dotknięcie paznokciem bańki doskonale słychać. Dźwięk OK.