Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Wzmacniacze, zasilacze itd. Schematy, parametry, konstrukcje...

Moderatorzy: gsmok, tszczesn, Romekd, Einherjer, OTLamp

STUDI_bis
250...374 postów
250...374 postów
Posty: 306
Rejestracja: wt, 26 kwietnia 2022, 19:46

Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Post autor: STUDI_bis »

Najpierw kilka słów o wspomnianym regulatorze barwy dźwięku jaki firma Revox zastosowała w bardzo rozbudowanym układowo (vintage) wzmacniaczu B-251. W naszym Radioelektroniku wspomniano o nim oczywiście wychwalając go a jako jedną z zalet wymieniono niewielkie zmiany przesunięcia fazowego w środkowej części pasma akustycznego - szerszej od uznawanej za zakres średniotonowy.

Czas więc na fragment schematu tegoż wzmacniacza oraz zamieszczone w jego dokumentacji techniczno-ruchowej - tfu, serwosowej:
revox-b251_schemat.png
rexox-b251_char_wynik.png

Dla rozjaśnienia kilka słów o topologii tego regulatora. Sercem są dwa mostki Wiena, jeden dla około 15kHz "poprzedzony" zwykłym filtrem górnoprzepustowym oraz drugi dla około 33Hz poprzedzony filtrem dolnoprzepustowym. Poniżej charakterystyka amplitudowofazowa i typowy układ pracujący jako korektor charakterystyki częstotliwościowej (jednopasmowy).
idea2.png
idea.png

Nie będę się rozpisywał, wujek Google zrobi to za mnie (np. https://sound-au.com/project150.htm) ale wspomnę, że przy jednakowych wartościach rezystorów oraz kondensatorów to mamy trzykrotne tłumienie dla częstotliwości nazwijmy "rezonansowej" (dobroć niewielka około 0.32). Oznacz to, że taki układ wpięty ujemne sprzężnie zwrotne wzmacniacza dające wzmocnienie większe od 3 spowoduje powstanie oscylacji. Zmieniając proporcje wartości rezystorów (zachowując stała wartość ich iloczynu rezystancji) jak i proporcje wartości kondensatorów (zachowując stałą wartość ich iloczynu pojemności) zmieniam zarówno wartość tego tłumienia oraz wpływamy nieznacznie na dobroć tego układu traktowanego jako filtr. Oczywiście możemy zmieniać wartości wszystkich 4 elementów przy czym częstotliwość "rezonansowa" jest funkcja odwrotności pierwiastka kwadratowego iloczynu wartości obydwu rezystorów oraz pojemności obydwu kondensatorów.

W układzie regulatora wzmacniacza firmy Revox te układy RC tworzące filtry bazujące na mostkach Wiena są poprzedzone filtrami, które mają za zadanie odseparować wzajemny wpływ tych filtrów.

Przyjmuję, że rozumiecie podstawy działania tego regulatora, czas na moje rozważania. Pierwsze założenie to modyfikacja częstotliwości obydwu regulatorów: 40Hz i 12.5kHz. Takie częstotliwości dobrałem na programowym parametrycznych equalizerze i to mi odpowiada. Druga zmiana to inne zakresy regulacji, nieco mniejsze dla tłumienia niż dla podbijania, dla 40Hz to będzie ponad +7dB / -6.5dB a dla 12.5kHz +6dB / -5.5dB. Moim zdaniem większy zakres regulacji barwy dźwięku jest zbędny. Poziom zakresu tłumienia mógłby być nawet mniejsze ale wtedy mniej więcej płaska charakterystyka nie będzie pośrodku potencjometrów. W oryginalny, revoxowskim układzie mamy włączenie regulatora za pomocą klucza na tranzystorze FET zwierającym do masy wejście nieodwracające wzmacniacza operacyjnego zbudowanego na dyskretnych elementach.

No dobrze a gdzie lampy. No właśnie będą lampy. Znowu moim wyborem jest są subminiaturowe duotriody 6N28B-V a napięcie anodowe bzie około 85V. Efekt doboru elementów, punktów pracy i mamy taki efekt:
barwaschem_wynik.png

Charakterystyki amplitudowoczęstotliwościowe dla 9 położeń potencjometrów (jednakowe "odstępy"):
barwa_wynik.png

I jeszcze charakterystyki fazowe dla maksymalnego podbicia 40Hz i 12.5kHz:
barwa-phase_max_wynik.png
oraz dla maksymalnego stłumienia 40Hz i 12.5kHz:
barwa-phase_max_wynik.png

Po prawej stornie mamy wzmacniacz operacyjny na 4 triodach. Przed regulatorem mamy wtórnik emitory gdyż ten układ regulatora wymaga napędzania go ze źródła sygnału i niskiej impedancji.

Jeszcze podam charakterystyki dla załączonego bypassu (wtedy ten stopień regulatora barwy staje wzmacniaczem o wzmocnieniu równym nieco mniej niż 1 - wzmocnie a raczje tłumienie około -0.5dB):
barwabypass_wynik.png
Fazowe dla odpowiednio maksymalnego podbicia i maksymalnego stłumienia:
barwa-phase_max_wynik.png

W kolejnym poście zamieszczę wyniki symulacji "widma" THD dla skrajnych położeń oraz środka potencjometrów dla 40Hz, 1kHz i 12.5kHz zarówno dla przyjętego za 0dB poziomu 200mVrms jak i poziomu -16dB. Będzie to ilustracja dla przyjętego poziomu 0dB. Oczywiście można podać sygnał o większej amplitudzie, kosztem wzrostu zniekształceń do około 0.6% dla poziomu 500mVrms.

Stosując bardziej "tradycyjne" lampy, wyższe napięcia anodowe, dobierając wyższe ujemne napięcie polaryzacji siatek sterujących zapewnimy większą wysterowywalność. Ta moja publikacja pokazuje że można wykonać ten regulator w domenie próżniowej. Liczę też, że może będzie on inspiracją dla innych Waszych konstrukcji.
barwa-phase_min_wynik.png
STUDI_bis
250...374 postów
250...374 postów
Posty: 306
Rejestracja: wt, 26 kwietnia 2022, 19:46

Re: Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Post autor: STUDI_bis »

Analiza fourierowska zniekształceń nieliniowych (wyniki symulacji w programie TINA).

Poziom 0dB czyli 200mVrms.
Częstotliwość 40Hz, maksymalne podbicie:
barwa_40Hz-max_wynik.png
Częstotliwość 40Hz, maksymalne stłumienie:
barwa_40Hz-min_wynik.png
Częstotliwość 40Hz, środkowe położenie:
barwa_40Hz-0_wynik.png

Częstotliwość 12.5kHz, maksymalne podbicie:
barwa_12.5kHz-max_wynik.png
Częstotliwość 12.5kHz, maksymalne stłumienie:
barwa_12.5kHz-min_wynik.png
Częstotliwość 12.5kHz, środkowe położenie:
barwa_40Hz-0_wynik.png

Częstotliwość 1kHz, maksymalne podbicie:
barwa_1kHz-max_wynik.png
Częstotliwość 1kHz, maksymalne stłumienie:
barwa_1kHz-min_wynik.png
Następny post to ten sam zestaw dla poziomu -16dB.
STUDI_bis
250...374 postów
250...374 postów
Posty: 306
Rejestracja: wt, 26 kwietnia 2022, 19:46

Re: Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Post autor: STUDI_bis »

Zestaw analiz fourierowskich dla poziomu -16dB (względem 200mVrms).

Częstotliwość 40Hz, maksymalne podbicie:
barwa_40Hz-max_-16dB_wynik.png
Częstotliwość 40Hz, maksymalne stłumienie:
barwa_40Hz-min_-16dB_wynik.png
Częstotliwość 40Hz, środkowe położenie:
barwa_40Hz-0_-16dB_wynik.png

Częstotliwość 12.5kHz, maksymalne podbicie:
barwa_12.5kHz-max_-16dB_wynik.png
Częstotliwość 12.5kHz, maksymalne stłumienie:
barwa_12.5kHz-min_-16dB_wynik.png
Częstotliwość 12.5kHz, środkowe położenie:
barwa_12.5kHz-0_-16dB_wynik.png

Częstotliwość 1kHz, maksymalne podbicie:
barwa_1kHz-max_-16dB_wynik.png
Częstotliwość 1kHz, maksymalne stłumienie:
barwa_1kHz-min_-16dB_wynik.png

Jestem oczywiście ciekaw waszych opinii. Można jak zwykle wylać na moją głowę wiadra pomyj ;).
Ola Boga
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 698
Rejestracja: ndz, 24 lipca 2022, 15:06

Re: Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Post autor: Ola Boga »

Jeżeli to ma być teoretyczne rozważanie, to super, natomiast w praktycznym układzie wydaje mi się, że warto by było jednak dobrać punkty pracy tak, żeby można było pracować ze standardowymi źródłami sygnału, które wymagają większego "headroomu" i swobodnego posługiwania się poziomami rzędu 2V, czyli dziesięciokrotnie większymi. Inaczej trzeba będzie najpierw sztucznie stłumić sygnał, żeby później na powrót go wzmocnić, a to pogorszy odstęp od zakłóceń. Moim zdaniem duży odstęp od przesterowania, to jedna z mocnych stron układów lampowych w audio i szkoda jej nie wykorzystać.
STUDI_bis
250...374 postów
250...374 postów
Posty: 306
Rejestracja: wt, 26 kwietnia 2022, 19:46

Re: Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Post autor: STUDI_bis »

W pierwszym poście rozjechały się załączone obrazki (przewinięcie okna niestety zmienia pozycję kursowa w tekście... plus jedne mój błąd). Niestety brak możliwości edycji.

I jeszcze charakterystyki fazowe dla maksymalnego podbicia 40Hz i 12.5kHz:
barwa-phase_max_wynik.png
I jeszcze charakterystyki fazowe dla maksymalnego stłumienia 40Hz i 12.5kHz:
barwa-phase_min_wynik.png
I fazowe dla bypassu (jedne, nie ma sensu rozróżniać położenia potencjometrów, różnice niewielkie):
barwa-phase_0_wynik.png
STUDI_bis
250...374 postów
250...374 postów
Posty: 306
Rejestracja: wt, 26 kwietnia 2022, 19:46

Re: Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Post autor: STUDI_bis »

Ola Boga pisze: sob, 14 września 2024, 19:40 Jeżeli to ma być teoretyczne rozważanie, to super, natomiast w praktycznym układzie wydaje mi się, że warto by było jednak dobrać punkty pracy tak, żeby można było pracować ze standardowymi źródłami sygnału, które wymagają większego "headroomu" i swobodnego posługiwania się poziomami rzędu 2V, czyli dziesięciokrotnie większymi. Inaczej trzeba będzie najpierw sztucznie stłumić sygnał, żeby później na powrót go wzmocnić, a to pogorszy odstęp od zakłóceń. Moim zdaniem duży odstęp od przesterowania, to jedna z mocnych stron układów lampowych w audio i szkoda jej nie wykorzystać.
1. Charakterystyki lamp są takie a nie inne i niestety wewnątrz tego wzmacniacza operacyjnego będziemy mieć za duże amplitudy (dla górnej połówki tej czwórki triod) na możliwe do wybrania napięcia statek sterujących.

2. 200mVsk to poziom komercyjny 316mVsk plus zapas 4dB. Te 2V to tylko jeden z mitów. Korzystam czasem ze źródeł sygnału gdzie zapas względem poziomu komercyjnego się przydaje. Jeden z moich DACów ma co najwyżej 1Vp czyli jakieś 707mVsk ale dla bitowego 0 co oznacza już praktycznie przester.
Mówienie o jakiś 2V to niestety moim zdaniem jest życzeniowe założenie mijające się z rzeczywistością. Inne z DACów mają 2Vsk czy tylko 1.55Vp. Te 2V i tak oznacz że pełne wysterowanie masz uzyskać dla około 500 - 600 mVrms.

3. Headroom, no ale te 200mV dalej będzie wzmocnione by uzyskać odpowiedni rozkład harmonicznych, zamienione na sygnał symetryczny by wysterować takie TPA, które bardzo lubi symetryczne sterowanie w odróżnieniu do przeważającej większości płyteczek z Chin. Dla tych lamp i tego napięcie anodowego (nie chcę wyższego z wielu innych względów) można podać i te 700mVp czyli około 500mVrms. Cena komponentów rośnie dla napięć rzędu 200V (i foliowych i dobrej jakości elektrolity a polimerowych na więcej niż 100V jest mało do wyboru a i nię chce widzieć infa, że czas oczekiwania na dostawę to naście czy dziesiąt tygodni wystarczy że już jest problem z radiatorami, przyklejane gówna to ekhmmm, a w standardowym nie ma co podfrezować dla radiatora przykręcanego do PCB na scalaku HTSSOP, typowi "przedsiębiorcy" to spartolą.... mam kupić wiadro radiatorów by udało się mieć jeden dobrze podfrezowany? - jeszcze jedno liczą się długości ścieżek wiec pod radiatorem trzeba upchnąć kondensatory odsprzęgającące C0G 2,2nF i 220nF X7R albo lepiej 100nF U2J - wiec dwa poziomu podfrezowania potrzebne).

Podsumowując lampy jak ECC83 nie będą dobrym wyborem bo napięcia Ug1 będą niskie. ECC81 też kiepskawe. Jak już to różne typy dla dołu i góry "czwórki". Można dodać źródło prądowe - niewiele poprawia! - i lustro prądowe zamiast rezystorów anodowych. Krytycznym jest wyjściowy wtórnik, lampy są kiepskawe w tej roli bo potrzeba lamp o bardzo dużum nachyleniu. Podpasują 6N1P ale masakryczny prąd żarzenia. ECC88 czy 6N23P-V maja już chore ceny (nawet chińskie badziewne niestety acz i tak drogawe ich odpowiedniki czyli 6N11 gorsze od standardowych wykonań made in ZSRR). Wyjściem są pentody jak E180F połączone triodowo ale rośnie ilość banieczek. Z nuwistorów nieco lepiej wypadną 6S51N-V albo rarytasy jak 6S63N. .
Einherjer
2500...3124 posty
2500...3124 posty
Posty: 2536
Rejestracja: pt, 22 stycznia 2010, 18:34
Lokalizacja: Wałbrzych

Re: Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Post autor: Einherjer »

Jak robisz SEPP to może by się przydał bootstrap?
Awatar użytkownika
Thereminator
6250...9374 posty
6250...9374 posty
Posty: 7353
Rejestracja: sob, 2 kwietnia 2005, 21:42
Lokalizacja: Nizina Wschodnioeuropejska

Re: Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Post autor: Thereminator »

W teorii nie ma różnicy między praktyką a teorią. W praktyce jest.
STUDI_bis
250...374 postów
250...374 postów
Posty: 306
Rejestracja: wt, 26 kwietnia 2022, 19:46

Re: Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Post autor: STUDI_bis »

Einherjer pisze: sob, 14 września 2024, 21:03 Jak robisz SEPP to może by się przydał bootstrap?
Przeanalizuję w wolnej chwili czy w ogóle się opłaci ten bootstrap. Dla tak niskiej amplitudy wyjściowej to górną lampę stopnia wyjściowego bez problemu się w pełni wysteruje z zapasem.

Nie wiem czy nawet nie dać źródła prądowego "w ogonie" i luster prądowych zamiast rezystorów anodowych tego stopnia cross-coupled. Samo źródło prądowe w ogonie w zasadzie nie poprawia co do poziomu THD. Ale lustra prądowe powinny zaoferować większe wzmocnienie a dodatkowym zyskiem jest pominiecie sporego spadku napięcia na rezystorach anodowych co oznacza że lampy będą pracować z wyższymi napięciami anoda-katoda.
Awatar użytkownika
Teslacoil
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 666
Rejestracja: pn, 31 stycznia 2005, 23:51
Lokalizacja: Czarnów

Re: Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Post autor: Teslacoil »

Witam.
Mam regulator zbudowany w/g pierwszego schematu opracowanego przez Kolegę STUDI. musiałem go modyfikować, aby się nie wzbudzał.

viewtopic.php?p=312385&hilit=regulator#p312385

Link w 3 linijce powyższego wątku jest martwy.
Jest druga wersja układu:

viewtopic.php?p=372595&hilit=regulator#p372595

Planuję (tak, wiem, od dawna, ale czasu brak...) przebudować układ. Pytanie, czy oprzeć się na drugiej wersji (wolałbym tę opcję), czy skłonić się do wersji zawartej w tym wątku?
Pozdrawiam
STUDI_bis
250...374 postów
250...374 postów
Posty: 306
Rejestracja: wt, 26 kwietnia 2022, 19:46

Re: Lampowy regulator barwy dźwięku a'la Revox B-251

Post autor: STUDI_bis »

Krótka przerwa, ale po prostu praca czyni cuda :mrgreen:

Kilka przemyśleń do tego nieco optymalizacji. Po pierwsze zmniejszenie zakresu regulacji te +/- 6dB jest w zupełności wystarczające - moje zdanie, subiektywne zdanie.

Najpierw dodałem bootstrap ale niewiele to poprawiło, dopiero zmiana topologii układu wzmacniacza operacyjnego w połączeniu z zastosowaniem dodatkowego ujemnego napięcia zasilania pozwoliła na zmniejszenie zniekształceń i zwiększenie poziomu wejściowego do około 710mVrms (1Vp). Żadnych źródeł prądowych, luster prądowych, żadnych poprawiaczy symetrii, ma być trochę niedoskonałości które objawią się drugą harmoniczną, tą pożądaną harmoniczną.

Schemat
Barwa2_wynik.png
Charakterystyki amplitudowe
Barwa2ampl_wynik.png
Charakterystyki fazowe
Barwa2faza_wynik.png
Widmo THD.
Barwa2thd_wynik.png
ODPOWIEDZ