Pushpull 6P30b

[onyx1944]

Witam
Projekt wzmacniacza w klasie A, Williamson na lampach paluszkowych. W końcówce 2x 6P30b na wejściu triody 6N16b i 6S31b. Lampy 6P30b z jedną anodą, na podstawie dostępnych charakterystyk wyliczyłem punkt pracy dla transformatora 10k, jak ponizej:

Może zastosowana topologia to trochę przerost formy, ale pytanie mam do punktu pracy końcówki. Może ktoś ma dostępne charakterystyki połączenia triodowego,moc nie jest najwazniejsza. Ewentualnie propozycje innych punktów pracy.

[Ola Boga]

Ewentualnie propozycje innych punktów pracy.

Jeżeli masz dostępne charakterystyki dla różnych Ug2, to można pomyśleć nad UL.
Oraz przy topologii Williamsona będzie dostępne dość duże wzmocnienie i wysoka amplituda ze stopnia sterującego. To w połączeniu ze względnie niskim -Ug dla lamp mocy pozwoli nawet na wrzucenie części obciążenia w katody.
Skomplikowane i "sztuka dla sztuki", ale jeżeli taki jest zamysł projektu, to czemu nie?

[Radiowiec]

Ewentualnie propozycje innych punktów pracy.

Dużo zależy od tego, jaki transformator chcesz zastosować (jakiś dostępny w handlu?) oraz impedancji kolumn. Jest sporo miejsca na zabawę z Ra.

[Einherjer]

Widziałeś stronę https://www.vtadiy.com/loadline-calcula ... alculator/ ? Jest tam 6P30B, model jest całkiem niezły, zarówno pentody jak i triody. Jest nawet UL. Wygląda, że dla tego punktu pracy mógłbyś zejść z Raa do około 8 kOm i pozostać w klasie A. W zasadzie to podsunąłeś mi pomysł co mogę zrobić z zalegającymi na półce TGp5 W połączeniu triodowym będzie potrzebne spore napięcie sterujące, więc Williamson będzie zupełnie na miejscu, jeśli chcesz mieć globalne USZ. Dawno temu pomierzyłem na piechotę tę lampę połączoną w triodę. Coś poszło nie do końca dobrze, jak zauważysz ch-ki są nieco zafalowane w jednym miejscu, ale ogólnie są poprawne, zobacz załącznik.

[onyx1944]

Transformator chciałbym użyć jakiś standardowy 8-10k.
Do zasilania wymyśliłem sobie dwa transformatory:
230/2x12v i 12V/2x115V. Być może dwa wyjdą taniej niż jeden niestandardowy
Wyjście 4 oraz 8R.
Bardzo interesujący kalkulator, nie znałem tej strony, ciekawe jak realizowana jest funkcja charakterystyk dla różnych Ug2, trochę dziwi mnie szacowana moc dla triody i pentody, że są równe. Pokrywa się się z moimi obliczeniami, ale raczej bym uzywal do orientacyjnych obliczeń.
Niestety nie wpasowałem się z lampą 6s31b i zostało przy dwóch 6n16b, nadadzą się na coś z większym prądem.
Poniżej wstępnie policzony schemat :

Po uruchomieniu w planie jest porównanie, UL, triody i pentody.

[Einherjer]

Prądy stopni sterujących dałbym tak z dwa razy mniejsze, ale wygląda całkiem sensownie. Ja bym to zasilił z wtyczkowego zasilacza 12 V i przetwornicy Jak chcesz zweryfikować wyniki z tego kalkulatora online, to może znajdę czas, żeby zdjąć ch-ki uTracerem dla kilku Ug2. Swoją drogą nie lepiej byłoby zejść bardziej z napięciem siatki drugiej? Jak wygląda prosta pracy dla Twojego punku pracy?

[onyx1944]

Jakby ktoś pomógł wyznaczyć tą prostą to by było fajnie.
Zmierzona moc wyjściowa w trybie pentody to 3.2W na 8R.
Przy zasilaniu 175V, Va=160V, Vg2=120V, prąd trochę niski 12V na Rk=510R ~23mA.
Czy w przypadku 6n30b siatka 3 powinna być zwarta z katodą?
Ale pierwszy raz mogłem posłuchać paluszków
Narazie w mono.

[STUDI_bis]

Coś poszło nie do końca dobrze, jak zauważysz ch-ki są nieco zafalowane w jednym miejscu, ale ogólnie są poprawne, zobacz załącznik.

Wszystko zależy jak zostały uzyskane dane. Albo zdejmowano charakterystyki albo przeliczano z posiadanej ch-tki pentodowej. Sam arkusz na to nie daje odpowiedzi. Zafalowanie może wynikać z tego iż wykreślane ch-ki podawane w literaturze to mają błędy przede wszystkim wynikające że ich wykreślanie wykonywano posługując się np krzywikami. Przy samy zdejmowaniu może powstać błąd wywołany np. zmianą zakresu pomiarowego w urządzeniu / bloku pomiarowym albo zmianą zakresu części odpowiedzialnej za ustalanie warunków pracy.

Jedno co ważne żeby odróżnić od siebie lampy 6P30B / 6P30B-V od 6P30B-R. Ta druga to odmienna konstrukcja, inne wymiary inne dane. Pomimo wspólnej części symbolu 6P30B to niestety są to zupełnie inne lampy.

6P30B: https://i.ebayimg.com/images/g/cloAAOSw ... s-l960.jpg
6P30B-R: https://www.pentod.com/userfiles/produc ... t_6056.jpg

Prądy stopni sterujących dałbym tak z dwa razy mniejsze, ale wygląda całkiem sensownie.

Są dostępne modele lamp 6N16B i 6N16G (ta druga to większa średnica bańki i wyższa o 50% moc admisyjna anody ale ch-ki w zasadzie takie same jak 6N16B). Wtedy bierzemy LTspice, rysujemy schemat stopnie sterującego z inwerterem i bawimy się sprawdzając wzmocnienie, napięcie wyjściowe i THD z rozkładem na harmoniczne.
Wyniki będą dobre jeśli model dobierzemy na podstawie zdjętych charakterystyk. Tu uwaga to co podaje "literatura" to niestety spore przybliżenie. Poniżej model estymowany ze zdjętych charakterystyk:

**** 6N16B-VI ***************************************
* Created on 02/03/2024 23:28 using paint_kit.jar 3.1 by T.Proszynski
* www.dmitrynizh.com/tubeparams_image.htm
* Plate Curves image file: 6N16B-VI.bmp
* Data source link: https://www.gstube.com/data/548/
* Ua: 0..200V, Ia: 0..14 mA, Pa=0.9
*----------------------------------------------------------------------------------
.SUBCKT 6N16B-VI 1 2 3 ; Plate Grid Cathode
+ PARAMS: CCG=3P CGP=1.6P CCP=1.8P RGI=2000
+ MU=25.95 KG1=618.57 KP=195.3 KVB=147.92 VCT=0.1824 EX=1.458
*----------------------------------------------------------------------------------
E1 7 0 VALUE={V(1,3)/KP*LOG(1+EXP(KP*(1/MU+(VCT+V(2,3))/SQRT(KVB+V(1,3)*V(1,3)))))}
RE1 7 0 1G ; TO AVOID FLOATING NODES
G1 1 3 VALUE={(PWR(V(7),EX)+PWRS(V(7),EX))/KG1}
RCP 1 3 1G ; TO AVOID FLOATING NODES
C1 2 3 {CCG} ; CATHODE-GRID
C2 2 1 {CGP} ; GRID=PLATE
C3 1 3 {CCP} ; CATHODE-PLATE
D3 5 3 DX ; POSITIVE GRID CURRENT
R1 2 5 {RGI} ; POSITIVE GRID CURRENT
.MODEL DX D(IS=1N RS=1 CJO=10PF TT=1N)
.ENDS
*$

Ja bym to zasilił z wtyczkowego zasilacza 12 V i przetwornicy

Sam pomysł z przetwornica jest super. Przetwornice to nie jest zło a pozbywasz się kłopotliwego odbrumiania. Ponadto sztywny zasilacz to jest to. (Klasyczny zasilacz czyli trafo plus prostownik i kondensator to niestety ale pracuje impulsowo z kluczowaniem 100Hz, filtracja tego jest kosztowna) Tj. najpierw zasilacz impulsowy 12.6V a potem na płytce wzmacniacza przetwornica step-up fly-back. Nawet dwie jedna buck czyli step-down dla żarzenia a druga boost czyli step-up dla anodowego. Tu jedna uwaga. Częstotliwość kluczowania nie stanowi kłopotu. Łatwo ją wyfiltrować - kluczowanie rzędu 350 - 500 kHz.

Problemem jest pętla regulacji napięcia wyjściowego. Współczesne przetwornice stosują metodę pracy current-mode zamiast voltage-mode gdyż dla metody current-mode uzyskuje się większy margines fazy. Niestety ale zamykając jakikolwiek obiekt pętlą sprzężenia zwrotnego pozostaje problem stabilności. Bardzo krytycznym jest kondensator na wyjściu. Za duża pojemność, za niskie ESR to powstaje ryzyko oscylacji o częstotliwości w paśmie akustycznym od około 200Hz do kilku kHz. Do tego jeszcze ryzyko powstawanie oscylacji podharmonicznych ale z tym się walczy nakładając piłokształtny przebieg na napięcie odniesienia. Tu istotna uwaga! - ten problem dotyczy także liniowych stabilizatorów napięcia. Np. LM2940-12 pojemność niezbyt wysoka na wyjściu i wąski zakres ESR - optimum to ESR=300 a to ogranicza górną pojemnośc kondensatora wyjścowego. Minimalmna wartośc to 22uF. Maksymlana to nie przekracza 220uF. Inaczej stabilizator staje się generatorem. To fajny stabilizator przy 1 A spadek napięcia to tylko 0.5 V.

Generalna wskazówka liczymy / sprawdzamy stabilność dla najgorszego przypadku pracy czyli najniższe napięcie zasilania przetwornicy i najniższe natężenie prądu obciążającego przetwornicę.

Proponuję użyć układu LM3478 i jakiegoś MOSFET'a w topologii boost. Pojedyncza cewka, kupi się gotową (np z zamkniętym rdzeniem - shielded drum core - firmy Coilcraft, Bourns czy Wurth). Więcej info:

Datasheet: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3478.pdf

Analiza stabilności pętli regulacji napięcia dla tego scalaka - dokładny opis: https://www.ti.com/lit/an/snva067d/snva067d.pdf

Tutaj bardziej ogólnie o tej stabilności: https://www.ti.com/lit/an/slva662/slva662.pdf

No i na koniec najfajniesze, gotowe narzędzie projektujące. Trzeba założyć konto. Uwaga na pewne upierdliwości, zmiana elementu może spowodować zmiany pozostałych, jak wykryje niestabilność (za mały margines fazy) to trzeba zmieniać elementy kompensacji, czasem podaje wynik obliczeń ale trzeba to potwierdzić. Trzeba się z tym narzędziem oswoić.
https://webench.ti.com/power-designer/s ... n=features

Wskazówka. Punkt pomiędzy cewką a drenem klucza MOSFETowego może być punktem gdzie podłączyć można powielacz napięcia dodatniego bądź ujemnego. Masą tego powielacza może być napięcie wyjściowe przetwornicy. Czyli mając np przetwornicę dającą 52V na wyjściu to podwajacz tak napędzony z klucza da nam napięcie 52V (2 * połowa napięcia wyjściowego) a dodają to do napięcie wyjściowego da nam około 100V. Dwa podwajacze "podparte o dołu" 52V dadzą około 155V.

Jak chcesz zweryfikować wyniki z tego kalkulatora online, to może znajdę czas, żeby zdjąć ch-ki uTracerem dla kilku Ug2. Swoją drogą nie lepiej byłoby zejść bardziej z napięciem siatki drugiej? Jak wygląda prosta pracy dla Twojego punku pracy?

Szkoda że mam teraz małe zamieszanie (zmiana źródła pozyskiwania kasy) bo bym zdjął charakterystyki.
Niższe Ug2 to byłoby dla topologii szeregowej stopnia mocy. Dla "prostego" UL kłopotliwe inne Ug niż Ua ale można z tym sobie poradzić (diody zenera). Ona jest fajna bowiem z racji niskiej impedancji wyjściowej stopnia łatwiej jest osiągnąć przyzwoite parametry z kiepskawego trafa np. takiego zasilanego z linii 100V.
Na marginesie warto to przeczytać:
https://www.dos4ever.com/uTracer3/uTracer3_pag14.html
W podłączonym do tej strony pliku zip jest dużo wiedzy - podstawa modelowania i estymacji oraz kilka ciekawych innych publikacji.

Symulowanie w SPICE klasycznego stopnia wyjściowego będzie obarczone błędem wynikającym z braku dobrego modelu matematycznego dla posiadanego gotowego transformatora. Trzeba niestety skomplikować układ podając zastępczy układ takiego trafa (taqkże ultralinear) i "bawiąc się" parametryzacją przejrzeć wyniki. Będą one wymagać weryfikacji, wtedy już mamy więcej danych opisujących sam transformator.

Ułatwieniem będzie posiadane regulowanych zasilaczy, dobrego interfejsu dźwiękowego USB (24 bity i 192 kHz) dla pomiarów THD. Regulowane obciążenie ( 3 - 4- 6 -8 -10 -12 omów), oscyloskop. Wtedy można będzie zoptymalizować realny układ z posiadanym trafem. Ja się bawić to na całego. Niedługo jesień.

Zmierzona moc wyjściowa w trybie pentody to 3.2W na 8R.
Przy zasilaniu 175V, Va=160V, Vg2=120V, prąd trochę niski 12V na Rk=510R ~23mA.

Trzeba zoptymalizować układ bo powinno dać się więcej uzyskać, ponad 5W. Jak napisałem powyżej regulowane źródła, przełączane obciążenie, karta ADC/DAC USB (interfejs audio, polecam bo ułatwia pomiary THD, te stare mierniki na nasze to niestety ale szrot - dokładność niska i skomplikowana metoda, przy karcie ADC/DAC na żywo widzisz rozkład harmonicznych). Oscyloskop pomaga zmierzyć napięcie szczytowe i skuteczne a mają wartość rezystancji obciążenia masz moc wyjściową. Warto sobie dobrać jaki poziom THD i starać się takowy osiągnąć po zmianie napięć, rezystancji obciążenia. Znajdziesz optimum.
Sprawdziłbym w SPICE (LTspice lub TINA) ten przedwzmacniacz z inwerterem. Bo on może mieć za małe wzmocnienie przed objęciem globalną pętlą USZ albo za szybko "przesterowujesz" któryż ze stopni. Przypomnę teza, że USZ poprawia osiągi jest prawdą ale tylko jak wzmacniacz w pętli ma zapas wzmocnienia i napięcia wyjściowego (lub mocy wyjściowej). Inaczej USZ może obniżyć osiągane napięcie wyjściowe (moc wyjściową) bo wymusi przesterowanie tego wzmacniacza a on nie będzie mieć możliwości dać więcej z siebie by zrobić to czego chce pętla USZ.

Poszedłbym w klasę AB. Radzę szczerze. Warto bo można więcej uzyskać mocy wyjściowej jakieś 8 - 9 W.
Tu podpowiedź można zastosować miks polaryzacji automatycznej i stałej. Stała polaryzacja ma wady bowiem nie reaguje na starzenie się lamp. Automatyczna to strata mocy i napięcia na dwójniku RC w katodzie lampy.
Klasa B to sztywna polaryzacja siatek ale pozwala jeszcze więcej wycisnąć mocy wyjściowej. Jednak tu mam istotną uwagę. Kiedyś nagrania miały średni poziom RMS rzędu -26 - -18 dB. Dziś jest to zaledwie -6dB. Niestety to oznacza że nie można przez to cholerne loudness war tak jak dawniej przekraczać znacznie prostą obciążenia hiperbolę mocy admisyjnej.

Czy w przypadku 6n30b siatka 3 powinna być zwarta z katodą?

Tak. Najprościej jest połączyć ją z katodą (na PCB czy w montażu przestrzennym). Jest ta siatka "rzadka" (albo tylko "same dwie blachy z dużymi otworami") a jej napięcie względem, katody nieznacznie przesuwa charakterystyki lampy.

Ale pierwszy raz mogłem posłuchać paluszków
Narazie w mono.

Gratuluję, pierwszy krok zrobiony, Teraz można zrobić jego tuning. Wiem, zmiana wartości elementów, napięć. Ale jak zoptymalizujesz to uzyskasz gotowe wartości elementów i napięć.

[onyx1944]

Mógłby kolega rozwinąć temat podwajaczy i potrajaczy dla 120mA 175V, jakby to miało wyglądać?

[onyx1944]

Podniosłem napięcie zasilania do 175V i siatki drugiej do 135V teraz nam prawdziwe Va=150V i Ug2=120V
przy Ug1= 14.5V
Moc wyjsciowa na transformatorze 10k i obciazeniu 8R to 3.5W, czy da się wycisnąć więcej w klasie A?
I czy napięcie na siatce drugiej przy obcinaniu wierzchołków powinno tak wyglądać?

Na katodzie wygląda tak:

Screeny bez podpiętego usz, z podpiętym te piki są jeszcze większe.
Jeżeli chodzi o moc nie liczyłem na więcej, ale czy ten kształt napiecia na Ug2 powinien tak wyglądać przy przesterowaniu?

[Ola Boga]

czy da się wycisnąć więcej w klasie A?

A dlaczego chcesz utrzymać klasę A w stopniu przeciwsobnym?
Jeżeli chcesz wyciskać moc, to klasa A raczej nie jest optymalnym rozwiązaniem...

[onyx1944]

Niekoniecznie zostaje klasa A, bardziej chciałem sprawdzić czy obliczenia i wykreślona krzywa obciazenia pokryje się z pomiarami, szacowałem około 2W dla pojedynczej lampy myślę że 3.5W dla PP to już blisko dla tych warunków.

[Ola Boga]

Dla układu przeciwsobnego można zastosować znacznie mniejsze Raa, na moje oko można by zejść nawet do 5k, ale spróbuj okolic 6-8k. Moc wyjściowa powinna wtedy wzrosnąć, a zniekształcenia niekoniecznie. Szacuję wtedy wynik na poziomie 5W.

[onyx1944]

Dla układu przeciwsobnego można zastosować znacznie mniejsze Raa, na moje oko można by zejść nawet do 5k, ale spróbuj okolic 6-8k. Moc wyjściowa powinna wtedy wzrosnąć, a zniekształcenia niekoniecznie. Szacuję wtedy wynik na poziomie 5W.

Jeśli się nie pomyliłem powyższe szacunki się zgadzają z moimi nowymi wyliczeniami:

Pierwsze założenia były nietrafione, ale jakby pokrywają się z pomiarami:

[taipan3]

Pytanie laika czy taki układ nadawałby się do słuchawek .