Audiohobby.pl

Stopnie lampowe - po ludzku ;)

Gabriel

  • 1230 / 3345
  • Ekspert
02-04-2009, 07:09
Po pierwsze:Podczas prac z lampami uważaj na wysokie napięcie występujące w układzie!
Energia elektryczna zgromadzona w kondensatorach zasilacza może Cię poważnie porazić! Lub ZABIĆ nawet... !!!Po drugie:Podczas prac z lampami uważaj na wysokie napięcie występujące w układzie!
Energia elektryczna zgromadzona w kondensatorach zasilacza może Cię poważnie porazić! Lub ZABIĆ nawet... !!!Po trzecie:Podczas prac z lampami uważaj na wysokie napięcie występujące w układzie!
Energia elektryczna zgromadzona w kondensatorach zasilacza może Cię poważnie porazić! Lub ZABIĆ nawet... !!!
Jak obiecałem wcześniej w temacie: http://audiohobby.pl/topic/5/2933tak piszę:
W typowych układach na wysokie napięcie zasilające/anodowe stosuje się rezystor katodowy a
dodatkowo można jeszcze spotkać rezystor o małej wartości rezystancji (pojedyncze
kiloomy, nawet więcej) pomiędzy rezystorem na wejściu i siatką - głównie dla
zabezpieczenia przed wzbudzeniem układu. W stopniach tranzystorowych też
się je stosuje. Nawet w najprostszych wtórnikach na tranzystorze.
A to pokazane jest na rysunku nr 3.Na razie wszystko dotyczy pierwszego schematu z rezystorem w anodzie czyli rysunek nr 1. Jest to najprostszy z możliwych - stopień triodowy.
Kondensator wejściowy:Niepolaryzowany. Lepiej jest zastosować /fabryczny/ kondensator niepolaryzowany niż bawić się w jego składanie z dwóch zwykłych polaryzowanych elektrolitów.
Wartość pojemności tego kondensatora zależy od dolnej częstotliwości granicznej jaką chcemy uzyskać, tak aby otrzymana dzięki temu
charakterystyka częstotliwościowa była w miarę liniowa. Powiedzmy -3dB czy nawet -1dB bo takie są najczęściej podawane.***
BTW, zastanowiło Was podawanie przez producentów sprzętu parametrów
urządzeń najczęściej tylko przy testowym sygnale o częstotliwości 1kHz? Dotyczy to zwłaszcza poziomu zniekształceń ? :)
***Wartość pojemności kondensatora wejściowego /sprzęgającego/ jaką wybierzemy ściśle wiąże się z daną wartością oporu rezystora siatka - masa.Dla lamp za dolna częstotliwość graniczną często przyjmuje się 10Hz lub 16Hz.
Obliczamy wartość dolnej częstotliwości granicznej przy danych wartościach
oporu rezystora wejściowego i danej pojemności kondensatora sprzęgającego:Przyjmujemy jednostki: Hz /Hertz/, Ω /ohm/ oraz F /farad/Dla pojemności kondensatora wejściowego równej 100nF /nano farada/ i wartości rezystancji /oporu/ rezystora 100kΩ /kilo ohm/ otrzymamy dolną częstotliwość graniczną równa 10Hz. Oczywiście częstotliwości niższe od 10Hz będą przenoszone, ale będzie widoczny już znaczny spadek wzmocnienia sygnałów o tak niskich częstotliwościach. To samo dotyczy w drugą stronę, czyli w zakresie pasma przenoszonych częstotliwości typowo 20kHz i wzwyż.Trochę obliczeń do ww wartości oporu i pojemności, do tego kilka obliczeń dla innych wartości tych elementów:
Dla dolnej częstotliwości granicznej = 16Hz
f=0,16 / RCDla 100nF i rezystora 1Mohm otrzymamy 16Hz
f=0,16 / 100kohm * 0,0001F=0,16 / 0,01=16HzDla 10nF i rezystora 1Mohm otrzymamy 16Hz
f=0,16 / 1000kohm * 0,00001F=0,16 / 0,01=16Hz
Wystarczy zatem pamiętać, że 16Hz na wejściu (czy wyjściu)
dostanę przy 100kΩ i 100nF /nano faradach/. Łatwo policzyć wtedy wartość pojemności
kondensatora sprzęgającego dla 1kΩ, 10kΩ czy 47kΩ (liczymy dla 50kΩ). Przy innych wartościach elementów dobieramy to na „oko” - w górę lub dół. No chyba, że ktoś chce dobrać dokładnie.
Przy okazji warto wspomnieć, że typowe wartości jak 1kΩ, 10kΩ, 22kΩ, 47kΩ,
100kΩ, 1MΩ  można znaleźć niemal w każdym sprzęcie audio.O co więc chodzi z tym granicznym /dolnym i górnym/ pasmem przenoszonych częstotliwości?
Musimy pamiętać, że w układzie audio /np. stopień na lampie poniżej/ nie występują wyłącznie napięcia stałe w czasie. Dla sygnałów zmiennych występuje również zjawisko oporności kondensatora dla sygnału zmiennego /audio/. Jak to wszystko wygląda w przełożeniu na papier?
Wygląda tak:  
Kondensator 10nF dla napięcia o częstotliwości 50Hz przedstawia oporność
około 300kΩ.
Dla częstotliwości 25Hz - około 600kΩ
Dla częstotliwości 10kHz - około 1,5kΩMożna to zresztą wyliczyć ze wzoru na oporność pozorną kondensatora.
Wzór na powyższą oporność jest nieco pokrętny, ale dojdę do niego nieco później.W układzie audio, przy użyciu lamp w. cz. pomijam pojemności
między elektrodowe i efekt Millera. Jeżeli komuś zależy jednak na wywalczeniu kolejnych 10kHz w paśmie przenoszonych częstotliwości przy niekiedy już osiągniętych 200kHz - wtedy warto zainteresować się pojemnościami pomiędzy elektrodami.
Za kondensatorem wejściowym /sprzęgającym/, pomiędzy siatką lampy a masą układu mamy wstawiony rezystor. Jest on nazywany rezystorem siatkowym, rezystorem upływu siatki.Wartość jego rezystancji wyznacza rezystancję wejściową układu (impedancja
czyli opór dla sygnału zmiennego jest tutaj podobna)
W typowych układach lampowych stosuje się raczej duże wartości oporu dla
tego rezystora - 1MΩ do nawet 10MΩ (dla mnie wartość kosmiczna jak na
rezystor ;)Rezystor ten odpowiada za rezystancję wejściową, impedancję wejściową, dodatkowo rozładowuje kondensator wejściowy - dlaczego rozładowuje? - ponieważ lampa ma baaardzo dużą rezystancję widziana od strony tego kondensatora wejściowego.Co jeszcze robi ten rezystor?Ten rezystor siatkowy polaryzuje siatkę /czyli podaje/ustala napięcie stałe na siatce/. Po co ten rezystor polaryzuje siatkę?Po to aby prąd anodowy lampy przy wysokich napięciach zasilania nie był zbyt duży.
Każda lampa ma określoną maksymalną wartość tego prądu (mocy też).
Lepiej nie szarżować.Żeby prąd anodowy nie był zbyt duży to na siatce musimy zapewnić napięcie
ujemne względem katody.
Tutaj wymyślono coś, co nazywa się auto-polaryzacją (we wzmacniaczach mocy
jest wręcz obowiązkowa)Posiedźmy teraz chwilę nad układem z rezystorem katodowym.
/Rysunki numer 3 i 4/Przy wysokich napięciach zasilania tj. najczęściej przy katalogowych-
nominalnych dla danej lampy prąd siatki jest równy 0. Czyli go nie ma.Na rezystorze siatkowym (siatka - masa, ale bez tego rezystora o małej
wartości pomiędzy rezystorem siatkowym a siatką) nie ma wtedy spadku
napięcia, no bo spadek napięcia to napięcie mierzone na zaciskach elementu
podczas przepływu prądu.Nie ma prądu - nie ma spadku napięcia.Siatka ma wtedy potencjał masy (masa = 0 volt)Gdy lampa pracuje -> przepływa przez nią prąd. Prąd anodowy jest taki sam jak katodowy (mają tę samą wartość)Wtedy efektem przepływu tego prądu jest spadek napięcia na rezystorze
katodowym (prawo Ohma: I=U/R - U=I*R = prąd anodowy * wartość oporu
rezystora katodowego).Daje nam to wtedy napięcie dodatnie na katodzie względem masy.A wtedy napięcie na katodzie jest wyższe od napięcia siatki, no bo napięcie na
siatce jest niższe od napięcia katodowego o spadek napięcia na rezystorze
katodowym. Pokrętne to trochę ale działa.
Gdzie ta auto polaryzacja? Tutaj -> gdy prąd lampy zwiększy się, wtedy zwiększy się też
spadek napięcia na rezystorze katodowym co automatycznie zwiększa ujemne napięcie siatki, co w końcu prowadzi do zmniejszenia prądu.Czyli wstawiając rezystor katodowy - wstawiamy ujemne sprężenie zwrotne,
które stabilizuje punkt pracy lampy. Proste.Tyle że to sprzężenie obejmuje nie tylko
prąd stały, ale i zmienny i w sumie spada nam wzmocnienie sygnału audio.Co można zrobić by temu spadkowi wzmocnienia zapobiec?:Można postawić bypass na rezystor katodowy ;)
Tyle że wtedy przy wzroście wzmocnienia wzrosną trochę zniekształcenia sygnału.Dodając do rezystora katodowego (równolegle z nim) kondensator powodujemy
tym właśnie kondensatorem niejako zwarcie katody do masy - ale dla przebiegów zmiennych (!) Więc wzmocnienie dla sygnału audio nie będzie obniżane.Taki sam myk stosuje się w układach tranzystorowych - właśnie po to, by
zwiększyć wzmocnienie układu. Ale UWAGA.
Musimy zwrócić uwagę na wartość pojemności tego kondensatora.
Nie można wstawić kondensatora o przypadkowej pojemności.
Gdy kondensator będzie miał zbyt małą wartość pojemności to osłabi
nam bass ;) albo nawet obetnie...Jak obliczyć wartość pojemności tego kondensatora katodowego /spiętego równolegle z rezystorem katodowym/? - ze wzoru.A to jest już mocno pokręcone. Przynajmniej wzór. Będzie później.Ktoś zapyta: na jakie napięcie powinniśmy wstawić ten kondensator? - to za chwilę, i nie będą to bardzo wysokie napięcia.
Trzeba przyjąć jakąś dolną częstotliwość graniczną, a dla niej nasz kondensator powinien przedstawiać oporność bardzo małą - względem wartości rezystancji opornika /rezystora/ katodowego.Wystarczy gdy „oporność” tego kondensatora będzie dla tej częstotliwości
przynajmniej z 10 do 20 razy mniejsza od wartości rezystancji rezystora katodowego.
O wartościach oporu kondensatora dla przebiegu zmiennego pisałem gdzieś
wyżej.
Wracając jeszcze do triody:Była lewa strona, był dół - no to jeszcze prawa strona schematu i góra.Kondensator sprzęgający na wyjściu dobiera się do rezystora wyjściowego tak samo jak ten na wejściu. Czyli musimy znowu dobrać sobie częstotliwość graniczną dolną:
Dla dolnej częstotliwości granicznej = 16Hz
f=0,16 / RCDla 100nF i rezystora 1Mohm otrzymamy 16Hz
f=0,16 / 100kohm * 0,0001F=0,16 / 0,01=16HzDla 10nF i rezystora 1Mohm otrzymamy 16Hz
f=0,16 / 1000kohm * 0,00001F=0,16 / 0,01=16Hz
f=0,16 / 100kΩ * 0,0001F=0,16 / 0,01=16 (Hz)
Przy okazji - warto jeszcze pamiętać, że rezystor na wyjściu decyduje też o rezystancji wyjściowej...Była prawa strona, jedźmy w górę:Rezystor anodowy:Rezystor ten obciąża anodę lampy, więc ma wpływ na wzmocnienie stopnia i na wartość sygnału jaki będziemy mogli z niego podebrać.Cała rzecz w tym, że nie możemy wstawić tego rezystora o zbyt małej wartości rezystancji, gdyż automatycznie nie będziemy w stanie odebrać odpowiednio wysokiego poziomu sygnału na wyjściu jak i nie uzyskamy wysokiego wzmocnienia na tym stopniu lampowym.W drugą stronę - też nie dobrze.Jeżeli wstawimy rezystor anodowy o zbyt dużej wartości rezystancji, wówczas jesteśmy w stanie uzyskać wysokie wzmocnienie napieciowe tego stopnia, ale też bez przesady bo w końcu zabraknie nam sygnału /audio/ - po prostu sygnał audio wzmocniony przez lampę odbierany jest jako spadek napięcia na tym rezystorze anodowym. Będzie miał zbyt wysoką wartość rezystancji -> tego napięcia nie odłoży się za wiele. No i prądu też nam nie dostarczy...To tak samo jakbyśmy wstawili w anodę jakiś rezystor  o bardzo małej wartości rezystancji -> znowu tego napięcia nie odłoży się zbyt wiele.
A przecież lampa wzmacnia sygnał i zakładamy że chcemy uzyskać dość duże napięcie na wyjściu układu.Więc co z tym zrobić?Każda lampa ma wyznaczone swoje charakterystyki. Z nich możemy odczytać opór roboczy tej lampy - tutaj triody. Należy dobrać rezystor anodowy tak, aby jego wartość nie była dużo mniejsza od wartości oporu roboczego danej lampy, oraz aby wartość rezystancji tego rezystora nie była też wielokrotnie wyższa od wartości oporu roboczego danej lampyWartość oporu rezystora anodowego powinno
się dobrać na poziomie tak z 10 razy większym niż opór roboczy tej lampy.W praktyce prawie nikt na to nie patrzy... ;)W stopniu triodowym /a ogólnie w stopniach lampowych/ aby uzyskać wartość wzmocnienia napięciowego na poziomie zbliżonym do znamionowych wartości wzmocnienia podanych dla każdej lampy, ważne jest aby obciążenie lampy było dobrane w taki sposób, by jednocześnie obciążenie lampy wstawione w szereg z anodą lampy - czyli rezystor, miało niską wartość oporu  dla prądu stałego - czyli napięcia zasilającego, ale jednocześnie w tym samym czasie aby to obciążenie stawiało wysoki dynamiczny opór dla przebiegów zmiennych.Czyli dla rezystora wstawionego w szereg z anodą mamy... problem.
Musimy tutaj /konstruktorzy/ iść na kompromisy - zresztą cała elektronika analogowa opiera się na kompromisach, zwłaszcza urządzenia audio ;) - nie tylko w samym układzie, projekcie urządzenia, ale i podczas pomiarów... ktoś zastanowił się nad rozdzielczością tych "wybitnych" - taka oczywista oczywistość - cyfrowych oscyloskopów? Nie?;))Wróćmy do rezystora anodowego:Rezystor ten obciąża anodę lampy, więc ma wpływ na wzmocnienie stopnia.Gdyby /przy takim samym dość wysokim napięciu zasilania/ zwiększyć jego wartość z 10kΩ do 100kΩ czy nawet do 1MΩ wówczas wartość wzmocnienia wzrośnie.Pamiętajmy, że napięcie anodowe jest niższe od napięcia zasilającego dany stopień właśnie o spadek napięcia na tymże rezystorze anodowym, czyli napięcie anodowe jest niższe od napięcia zasilającego o wartość napięcia jaka odłoży się na końcówkach tego rezystora. Jak ten spadek napięcia na elemencie - tutaj rezystorze obliczyć? To trochę później, przy okazji projektowania stopnia mocy ;)Wróćmy jeszcze raz do tego naszego rezystora anodowego w stopniu napięciowym.
Lepiej aby on tam był, ponieważ stanowi dla lampy stałe obciążenie na wyjściu."Problem" z doborem jego wartości?
Oczywiście nie, ale w przypadku niskich napięć zasilających lampę /i tym samym niskich napięć anodowych/ możemy wykorzystać pewną sztuczkę,- znaną głównie z tranzystorowych wzmacniaczy audio pracujących w klasie A - czyli baaardzo ogólnie mówiąc, ze wzmacniaczy, w których stopnie pracują w stanie ciągłego przewodzenia prądu, przy okazji są mało wrażliwe na tętnienia napięcia zasilającego, właśnie z powodu dość stałego poboru prądu.Jaka to sztuczka? - źródło prądowe. "Coś", co jest w stanie dostarczyć prąd o stałej /dobranej przez nas/ wartości.Właśnie przez zamianę rezystora anodowego na źródło prądowe jesteśmy w stanie otrzymać automatycznie w tym samym czasie:1 -  dużą wartość prądu zasilającego lampę, gdzie wcześniej przy zastosowaniu rezystora anodowego o dużej wartości rezystancji nie byliśmy w stanie dostarczyć za wiele prądu, choć wzmocnienie napięciowe na lampie mogliśmy uzyskać niemalże zbliżone do wartości znamionowych podanych w charakterystykach /dość duża wartość rezystancji tego rezystora - czyli dość wysokie napięcie mogło się na nim odłożyć - tak, chodzi o spadek napięcia/
Przy nieco większych napięciach zasilających i wyższym prądzie anodowym - choć bez przesady... - maleją zniekształcenia w układzie. 2 - wysoką wartość oporu dynamicznego dla przebiegów zmiennych, czyli możliwość uzyskania wysokiego stopnia wzmocnienia napięciowego - oczywiście dla konkretnej lampy i jej charakterystyk.Heh, czyli podmieniając rezystor katodowy na źródło prądowe jesteśmy w stanie uzyskać lepsze parametry elektryczne - w porównaniu do samego rezystora wpiętego w szereg z anodą. No i wzmocnienie stopnia nie będzie się za bardzo „gibać w te i we wte”Nieźle, co?I co teraz? Czy stosowanie źródła prądowego w miejsce rezystora anodowego nie ma wad? Oczywiście ma wady. Choć wszystko zależy od konkretnej sytuacji, napięć zasilających... itd. Znowu kompromisy...No dobra, to teraz czas na projekt prostego, choć dobrego wzmacniacza mocy.Tutaj przedstawię kilka wcześniejszych zagadnień, jednak wszystko już na bazie obliczeń. Wszystkie parametry dobieram tak, aby nie tyle łatwo było je policzyć, co by nie straszyły dziwnymi liczbami...
Schemat wzmacniacza mocy jest na rysunku numer 4.We wzmacniaczach mocy uzwojenie pierwotne transformatora głośnikowego wpięte jest pomiędzy zasilacz a anodę - uzwojenie pierwotne transformatora głośnikowego w dość dużym stopniu ustawia maksymalny prąd płynący przez lampę.
Od czego zacząć? - patrzymy do katalogu jaką maksymalną wartość prądu toleruje lampa - tutaj jeżeli chcemy wycisnąć maksymalną moc z lampy - znowu korzystamy z prawa Ohma czyli Rk=U/IJeżeli max prąd siatki ekranującej to /powiedzmy/ 5mA a max prąd
anodowy to 50mA to suma tych prądów równa się 55mA. Aha – jeszcze jedno
potrzeba. W katalogu trzeba poszukać wartość różnicy potencjałów pomiędzy
katodą i siatką.U siebie mam /niewykorzystane jeszcze/ lampy EL84, więc przykład będzie akurat na nich.Z katalogu doczytałem, że:Lampa EL84:
Napięcie anodowe = 250V
Napięcie siatki ekranującej (EL84 to pentoda) = 250V /my damy 200V/
Ujemne przed napięcie siatki = -7,5V
Prąd anodowy = 48mA
Prąd siatki ekranującej = 5,5mA
Moc wyjściowa = 5,5W (w sumie niezły piecyk może być do gitary)Oporność robocza to 5,2 kΩ  a jak wspomniałem wcześniej - wartość oporu rezystora anodowego powinno się dobrać na poziomie tak z 10 razy większą niż opór roboczy tej lampy. Tyle że tutaj opór uzwojenia pierwotnego jest jaki jest, więc wartość prądu ustalamy głównie rezystorem katodowym /w triodzie pamiętamy o rezystorze anodowym i o rezystorze katodowym !/ dodatkowo w tym przypadku napięcie anodowe będzie wręcz równe napięciu zasilającemu. Max stratność anody to 12W.
Różnica potencjałów pomiędzy katodą i siatką: przyjmę że jest równo 7V.No to z Ohma - Rk=U/I czyli tutaj:7V/53,5mA - zmieniam jednostki aby wyszło w „omach” -> 7V/0,0535A
co nam daje 140 Ω.Czyli dla lampy EL84 nie powinienem wstawić nic co ma mniej niż 140Ω bo
zrobię lampie krzywdę.Dalej -> Przy zasilaniu napięciem anodowym 250V i przy prądzie anodowym równym 48mA
(wg katalogu) moc strat lampy to: P = U * I czyli 250V * 48mA = 12WI aby było mi łatwiej, przyjmę sobie dolną częstotliwość graniczną na poziomie 100Hz /oczywiście można przyjąć te 16Hz czy nawet 10Hz/To samo dla pożądanej wartości oporu pozornego kondensatora /o tym pisałem wcześniej/. Niech tutaj wartość ta będzie 10 razy
mniejsza od wartości rezystora katodowego /tutaj nim regulujemy prąd lampy/ - rezystor wyliczyłem na 140Ω więc ja potrzebuję ich tak z 14, aby na równo wyszło damy 10Ω. Wzór na tą oporność kondensatora jest mocno pokręcony, zobaczyć go w końcu można na rysunku numer 5.
No to wyszło jakieś 150µF /mikro farada/. Wstawienie 220µF /mikro farada/ jeszcze bardziej obniży tę dolna częstotliwość graniczną naszego stopnia mocy.To jedziemy dalej:
O właśnie – a co z rezystorem siatki /tej od sygnału audio!/? W tym układzie wzmacniacza mocy mamy wysokie napięcie zasilania  - bo napięcie podawane przez obciążenie anody lampy - czyli przez uzwojenie pierwotne transformatora głośnikowego jest dość wysokie bo 250V - czyli można wstawić rezystor o dużej wartości rezystancji. Może z 1MΩ. Napięcie drugiej siatki ustawimy na 200V.Właśnie, teraz mogę opisać ciekawe zjawisko powstające w triodzie, wróćmy na chwilę do niej:Przy niskich napięciach anodowych tj. w granicach i poniżej 50V, w lampie - typowej triodzie audio jaką jest  ECC88 czy E88CC a nawet PCC88 pojawi się prąd siatki (znajdziemy go na drodze od siatki do katody)Przepływa on przez rezystor siatkowy - skoro prąd przepływa przez rezystor o danej wartości rezystancji /oporu/ to na siatce pojawia się napięcie
/no bo to nic innego jak spadek napięcia na elemencie/.Żeby było śmieszniej - jest to napięcie ujemne...Zmienia to trochę punkt pracy lampy poprzez delikatne obniżenie prądu
anodowego. Ale źle wcale nie jest. Przy małych napięciach anodowych „obwód” siatka - katoda zaczyna działać jak lampowa dioda próżniowa :)Generalnie: wysokie napięcie zasilania spowoduje, że napięcie progowe
(napięcie przewodzenia) tej "diody" będzie wyższe od przebiegów zmiennych
„wchodzących” na siatkę poprzez wejściowy kondensator sprzęgający.
Przy niskim napięciu zasilania i tym samym niskim napięciu anodowym, napięcie progowe tej naszej diody próżniowej zejdzie do niższych wartości i podając na siatkę dodatnie napięcie (sygnał audio) o dość dużych wtedy wartościach spowoduje przepływ prądu w lampie.Przy amplitudzie mniejszej od napięcia progowego „diody próżniowej”, prąd tej
diody nie płynie, średnie napięcie siatki jest równe 0.
Przy amplitudzie większej od napięcia progowego (przewodzenia) tej diody
próżniowej średnie napięcie siatki ulegnie zmniejszeniu.
Pokrętne to trochę, ale tak to wygląda.
Powrót do końcówki mocy.Policzmy zatem jakie napięcie odłoży się na rezystorze katodowym - dzięki temu teraz zobaczymy na jaką wartość napięcia będziemy musieli wstawić ten elektrolityczny kondensator bocznikujący rezystor katodowy.***
Gdyby ktoś sie pogubił - wyliczyliśmy, że dla dolnej częstotliwości granicznej równej 100Hz /bo tak było łatwiej - patrz rysunek nr 5 ze wzorem/
jego wartość pojemności powinna wynieść około 150µF /mikro faradów/
my wstawimy nieco wyższą wartość pojemności - 220µF /mikro faradów/ - co obniży nam jeszcze bardziej tę dolną częstotliwość graniczną - też nieźle, choć ustalanie tej dolnej granicy na 0,5Hz jest trochę na wyrost.. :)
***Skoro dowiodłem, że na rezystorze katodowym podczas pracy lampy jest
napięcie stałe /dowiodłem?/, a napięcie zmienne do masy zwiera mi obliczony wcześniej kondensator, to teraz wyliczę sobie, jak wysokie napięcie tam na tym rezystorze katodowym siedzi.Wyliczyłem wcześniej oporność tego rezystora na 140Ω a prąd jaki tam płynie to około 53mA. Z prawa Ohma mam I = U * R czyli U = I * RPo podstawieniu mam U=0.053mA * 140Ω = 7.42V Skoro jest to wzmacniacz mocy, musimy więc pamiętać /jak zawsze zresztą/ o doborze odpowiednich elementów, tak aby całość nie zajęła się ogniem ;) - a przynajmniej nie przegrzała.Prąd lampy ustalamy tutaj rezystorem katodowym, więc sprawdźmy ile musi on tam przy katodzie wytrzymać:Moc rezystora katodowego to będzie:P = U *I = 7V(około) * 50mA(około) = 7V * 0,05A = 0,35WCzyli - abym miał spokój -> to rezystor katodowy w tym wzmacniaczu powinien
mieć tak moc 0,5W wzwyż. Wstawienie mocniejszego np. 2W nie jest przegięciem ;).
W sumie teraz to tylko pozostaje doczepić zasilania i transformator głośnikowy - ten można dobrać u producenta pod dany typ lampy.
Oczywiście jakość tego wzmacniacza zależy od użytego transformatora głośnikowego...No to raz jeszcze:Podczas prac z lampami uważaj na wysokie napięcie występujące w układzie!
Energia elektryczna zgromadzona w kondensatorach zasilacza może Cię poważnie porazić! Lub ZABIĆ nawet... !!!***Powyższy tekst jak i rysunki udostępniam na licencji:http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/pl/
na dzień 02 kwietnia 2009Gabriel ^..^   ^..^   ^..^
« Ostatnia zmiana: 01-01-1970, 01:00 wysłana przez lancaster »

konto_usuniete

  • 0 / 3067
  • Nowy użytkownik
02-04-2009, 18:02
No to początek juz zrobiony!
Fajnie sie czyta.


Teraz tak . Wracając do podstaw - czyli podstawowego ukladu wzmacniajacego na triodzie - wzmacniacz napięciowy.

Przykładowo : mam ruska 6N1P . Znajdujemy  w necie  charakterystyki np.

http://www.datasheetarchive.com/6N1P-datasheet.html

Mam transformator 200V/0,2A + 6,3V

I co dalej?

Jak sie zabrać za zaprojektowanie pojedynczego stopnia wzmacniającego np o wzmocnieniu 10V/V ?
Jak zabrać sie za wtórnik katodowy ? Jak złożyć jedno z drugim - tak aby działało? :-)
Albo jak zabrać sie za  wtórnik White\'a?  Albo SRPP ?



WaldeK


PS.

Odpowiedzi na te pytania to materiał na  pierwsza forumowa książkę :-)

jjurek

  • 1964 / 3479
  • Ekspert
02-04-2009, 20:06
>> Gabriel
Kawał rzetelnej roboty.
Szacunek.

adamb575

  • 21 / 3503
  • Nowy użytkownik
02-04-2009, 20:30

Faktycznie, świetne wyłożony temat, prosto i przystępnie.
>> Gabriel
Jeśli możesz ,to wrzuć tak jak mówił Waldek coś o  liczeniu SRPP,z przyjemnością poczytam.Dzięki i prosimy o jeszcze.
adaśko

Gabriel

  • 1230 / 3345
  • Ekspert
03-04-2009, 19:08
Cieszę się że mogę choć trochę naświetlić temat z nieco innej strony :)Póki co, pomimo /już/ wniesionej jednej poprawki tekstu - zauważyłem kilka literówek oraz błąd przy oznaczeniu jednostek - podczas automatycznej zamiany znaków jednostki na tekst /w edytorze tekstu/ wcisnąłem potwierdzenie o raz za dużo i zamiast "kilo ohm" jest "Mohm". Obliczenia poniżej są OK.
Raz jeszcze przejrzę cały tekst i naniosę wszelkie potrzebne poprawki, w tym zamianę znaczków używanych przy jednostkach elektrycznych /skrypt forum ma problemy z kodowaniem tekstu/ a potem raz jeszcze poproszę Lancastera o moderację. Poprawione zostaną jedynie literówki oraz zamienię znaczki jednostek na słowa.Póki co - wszystkich Was przepraszam za błędy w tekście.
Wracając do tematu - jutro wkleję tekst na tematy o których wspomniał WaldemarK. Stopień triodowy jest wręcz podstawą techniki lampowej, zjawiska i obliczenia użyte w stopniu triodowym wykorzystywane są przy projektowaniu wielu układów na lampie /choćby ustalanie prądu danej lampy korzystając z jej charakterystyki - tak aby nie zrobić krzywdy tej lampie/ zaś obliczenia wzmacniacza mocy /który opisałem wcześniej/ wykorzystywane są przy projektowaniu wzmacniacza Push-Pull ;)Dalej -> mogę opisać SRPP - dzięki niskiej impedancji wyjściowej jaką zapewnia jest chętnie wykorzystywany.Gabriel ^..^   ^..^   ^..^

Gabriel

  • 1230 / 3345
  • Ekspert
06-04-2009, 03:14

Wybaczcie, że ciąg dalszy nastąpi z kilkudniowym poślizgiem, ale rodzina jest dla mnie zdecydowanie na pierwszym miejscu.
Gabriel ^..^   ^..^   ^..^

konto_usuniete

  • 0 / 3067
  • Nowy użytkownik
06-04-2009, 15:56
>> Gabriel, 2009-04-06 03:14:04



Rozumiemy , tez tak mamy :-)

Niemniej czekamy z napięciem ( anodowym) !




WaldeK

adamb575

  • 21 / 3503
  • Nowy użytkownik
06-04-2009, 17:12

Spokojnie ,jak znajdziesz chwilę to skrobnij, poczekamy :)
adaśko

Gabriel

  • 1230 / 3345
  • Ekspert
08-04-2009, 09:52

Witam ponownie, ciąg dalszy nastąpił:Mamy zatem transformator 200V/0,2A + 6,3V na żarnik lampy.powyższe 200V to napięcie zmienne. Po wyprostowaniu - uzyskamy jednak napięcie wyższe - wyliczamy to mnożąc wartość napięcia zmiennego poprzez pierwiastek z 2. Mamy więc 200/V/ * 1,41=282V napięcia stałego. Aby uniknąć problemów, musimy użyć za mostkiem prostowniczym /lub lampową diodą prostowniczą/ kondensatorów na napięcie robocze nie mniej niż 350V.Mamy zasilanie, przejdźmy więc do naszej lampy. Niech będzie to podwójna trioda audio 6N1P - tak jak zaproponował WaldemarK. Ta jest produkcji Svetlana.PDF z opisem tej lampy można pobrać ze strony producenta:http://www.svetlana-tubes.com/svetlana.htmw górnym menu wybieramy "GLASS"na dole strony wybieramy 6N1Pplik PDF jest z prawej strony pod numerkiem "1"Patrząc na charakterystyki tej lampy, widzimy że żarnik tej lampy może być "napędzany" ;) napięciem o wartości 6,3 volt, przy poborze prądu 600mA. ***Warto wiedzieć, że niektóre lampy wymagają określonej wartości prądu przepływającego przez włókno żarnika, napięcie może się nieco różnić od typowych 6,3 volt.***Zgodnie z opisem 6N1P - możemy do tego celu wykorzystać napięcie zmienne - tak jak w podanym wcześniej przez WaldemarK przykładzie trafa - możemy również wykorzystać do tego celu napięcie stałe. Warto jednak wiedzieć, że używając napięcia stałego, całkowicie pozbędziemy się brumu od strony żarzenia, jednak w pewnym stopniu zmniejszymy trwałość samej lampy - czas jej emisji na poziomie wystarczającym do pracy pozwalającej na uzyskanie nominalnych parametrów. Nie jest to "tragiczna" obniżka trwałości, warto jednak o tym wiedzieć. Wydłużenie czasu pracy lampy możemy uzyskać dodatkowo przez załączanie napięcia anodowego z pewnym opóźnieniem wobec załączenia napięcia zasilającego żarnik lampy.Ważna rzecz: mamy podwójną triodę a w niej wewnętrzny ekran z wyprowadzeniem na nóżce numer 9. Jeżeli mamy urządzenie pracujące w drugiej klasie ochronności - czyli bez możliwości podpiecia uziemienia - ekran ten połączmy z masą układu /pamiętajmy o prowadzeniu masy w topologii gwiazdy/.Jeżeli urządzenie posiada bolec uziemienia - wówczas ekran ten połączmy z uziemieniem.Urządzenie pracujące z uziemieniem nie może mieć połączonej masy układu elektronicznego z metalową obudową tego urządzenia!Obudowa wówczas podłączona jest wyłącznie do uziemienia.Ktoś powie - no tak, mamy przecież wyłącznik różnicowo-prądowy...Ktoś go ma, ktoś go nie ma... etc...Co mamy dalej?Datasheet 6N1P podaje maksymalną wartość napięcia grzejnik-katoda - wynosi ono w +- 100 volt /w szczycie/ 6N1P jest lampą żarzoną pośrednio, czyli katoda jest podgrzewana i posiada pewna bezwładność cieplną, pozwalającą na dodatkową stabilizację emisji.Datasheet podaje tzw. "Amplification factor" - już tutaj widzimy, że maksymalne wzmocnienie napięciowe jakie jesteśmy w stanie uzyskać na każdej z dwóch triod wyniesie nie więcej niż 33x. W praktyce będzie się ono mieścić w  granicach max 30x. Tego nie przeskoczymy. Chcąc koniecznie używać 6N1P, uzyskując jednocześnie większy współczynnik wzmocnienia niż podaje to producent - możemy zastosować drugi, dodatkowy stopień wzmocnienia wpięty w szereg za pierwszym.Dalej - mamy podaną nominalną wartość transkonduktancji, i coś, co w US nazywają "Plate resistance" - jest to po prostu oporność robocza lampy. Pisałem o niej wcześniej, jeszcze do niej wrócimy. W tym przypadku oporność robocza wynosi 4,4 kilo Ohm.Pojemności pomiędzy elektrodowe możemy tutaj pominąć - efekt Millera nas za bardzo nie interesuje. Gdyby jednak zainteresował - w skrócie: wartość pojemności miedzy elektrodowych zostaje przemnożona przez współczynnik wzmocnienia lampy. Ot, taki /niechciany/ prezent gratis, oczywiście ma to wpływ na górny zakres przenoszonych częstotliwości. Spokojnie - odnosi się to do zakresu daleeeeko wykraczającego poza zakres częstotliwości typowych dla audio.Przyjrzyjmy się za to dokładnie wartościom /elektrycznym/ maksymalnym jakie jest w stanie wytrzymać nasza lampa:Maksymalne napięcie ANODOWE /oczywiście stałe i oczywiście nie jest to napięcie zasilania.../ przyjmuje tutaj wartość 250V.Maksymalna stratność dla każdej anody /anode dissipation/ - mamy w końcu podwójną triodę - wynosi 2,2W. Maksymalny prąd przepływający przez pojedyncza triodę określono na poziomie 20mA /czyli 0,02A/Tych wartości nie możemy przekroczyć. Co więcej - niektórych wartości prądu przy określonym napięciu anodowym nie będziemy w stanie uzyskać nawet przy zwarciu katody do masy ;) - to za chwilę.Spójrzmy raz jeszcze na podaną przez producenta max stratność anody:wynosi ona 2,2Wpowiedzmy, że ustaliłem napięcie anodowe lampy na poziomie równym wartości max podanej w datasheet, czyli 250V. Do tego prąd katody ustaliłem na poziomie 20mA - tak jak podaje to datasheet.Wyliczmy zatem jaką moc "puścimy w lampę" ;) dla prądu stałego moc wyliczamy np. ze wzoru, mnożąc napięcie przez natężenie prądu:P=U x Izatem:P=250V x 0,02A = 5WWyliczyliśmy zatem, że ustalając na lampie wartości max dla napięcia anodowego i max dla prądu - obliczona max stratność anody przybiera wartość aż 5W /watów/. Wobec podanej maksymalnej wartości 2,2W - to trochę za dużo. W ten sposób ugotujemy lampę ;)Powyższy przykład wykorzystałem po to aby w prosty sposób pokazać, że pomimo podanych wartości maksymalnych dla napięcia anodowego i dla prądu - przekroczona zostanie maksymalna stratność dla każdej z 2 połówek naszej 6N1P - dla każdej z 2 triod w niej zawartych.Jak widać - musimy uważać na powyższą wartość mocy /stratność/ - nawet gdy wartości prądu czy napięcia anodowego będą ustalone poniżej wartości maksymalnych podanych w datasheet.Przekraczając podane w datasheet 2,2W - ugotujemy lampę - czytać:mocno skrócimy jej żywot. Co ciekawe:1 - nawet, jeżeli na 2 minuty przeciążymy w ten sposób lampę - nie "zepsujemy" jej, to nie tranzystor ;)Mocna jest ;)2 - co jest jeszcze bardziej ciekawe od powyższego:najpierw musimy z wyznaczonych charakterystyk odczytać, czy przy danym napięciu anodowym w ogóle uzyskamy wartość prądu na poziomie poniżej 10mA - nawet jeżeli wiemy, że wartość max to 20mA       ;)wszystko po kolei opiszę.Dobrze, mamy zasilanie, mamy lampę, mamy układ wzmacniacza triodowego. "Liczmy" elementy...wzmacniacz oczywiście wg schematu z rezystorem katodowym, czyli z autopolaryzacją. Na wykresie zobaczymy że ta autoregulacja rzeczywiście nam działa. Dlaczego by nie uprościć wszystkiego i wyrzucić tego rezystora katodowego i zrobić ustawianie biasu /prądu/ tzw. "grid-leak bias" - czyli bez rezystora w katodzie, wykorzystując tylko rezystor siatkowy /pisałem wcześniej/?:- bez rezystora katodowego, aby uzyskać sensowne "ujemne" napięcie na siatce  potrzebowalibyśmy rezystora siatkowego o bardzo dużej wartości rezystancji, co prowadzi do wzrostu szumów,- niska stabilność "grid-leak bias" vs "catode-bias" - czyli vs układ z rezystorem katodowym,- ten tzw "grid" emituje elektrony... nie tylko... - na samym początku pisałem, że pominę wszelki "bełkot techniczny" - i tak właśnie zrobię ;) - ...- ...Zatem projektujmy:mamy podane charakterystyki - wyznaczmy zatem granicę jakiej nie możemy przekroczyć /odnośnie opisanego przeze mnie nieco wcześniej ugotowania lampy/:mamy podana max wartość stratności anody - po 2,2W na każdą z 2 triodmamy podaną max wartość prądu na każdą z triod: 20mAwyznaczmy zatem max prąd jaki ustali się dla napięć na anodzie: od max 250V, przez 200V, 150V, 100VMamy podane napięcia, mamy podaną max wartość strat /2,2W/,podstawiamy do wzoru dane i liczymy /zaokrąglamy/:P(waty) / U(volty) = I(ampery)P / U = 2,22,2 / 250 = 0,0088 = 8,8mA2,2 / 200 = 0,011 = 11mA2,2 / 150 = 0,014666667 = 14,7mA2,2 / 100 = 0,022 = 22mACoś nam wyszło... ale co to jest? - jak widać przy podanym napięciu anodowym NIE możemy dopuścić by prąd przepływający przez /oddzielnie/ każdą z naszych 2 triod przekroczył wyliczone wartości prądu. Inaczej przekroczymy max wartość strat /na połówkę lampy/ i ugotujemy naszą  lampę.dla przyjętej przez producenta granicy strat na poziomie 2,2W - dla napięcia anodowego /zresztą tutaj max/ 250V możemy ustawić prąd max na poziomie 8,8mA- dla napięcia anodowego 200V możemy ustawić prąd max na poziomie 11mA- dla napięcia anodowego 150V możemy ustawić prąd max na poziomie 14,7mA- dla napięcia anodowego 100V możemy ustawić prąd max na poziomie 22mAwygląda to dość rozsądnie - przy coraz niższym napięciu anodowym możemy ustawić coraz wyższy prąd, max stratność anody czyli 2,2W nie zostanie przekroczona. Nawet mamy zapas.Ale ktoś zapyta - dobra, ale jaką wartość tego prądu mam przyjąć w swoim napięciowym stopniu lampowym, na tej 6N1P czy podobnych??Po pierwsze:w przypadku stopni napięciowych - nie obniżajmy prądu poniżej 1mA.Pracując na tak niskim prądzie - poniżej 1mA sprawimy, ze lampa stanie się wrażliwa, nawet bardzo wrażliwa na wszelkie - jak to nazywają - "śmiecie" z otoczenia - czyli zakłócenia np. od leżącego w pobliżu telefonu komórkowego, iskrzenia styków, np. lodówka itp.    Obliczyliśmy - to teraz nanieśmy te punkty na wykres z charakterystyką lampy 6N1P - dokładnie na ten wykres dostarczony przez producenta w datasheet z linku powyżej, u mnie rysunek numer 1.Co mamy? - mamy 4 punkty /trochę krzywo mi wyszło, ale chyba wiadomo o co w tym chodzi  ;) /I teraz: nie możemy przekroczyć wartości tak, by znaleźć się powyżej tej "cienkiej niebieskiej linii" ;) - inaczej podgotujemy lampę.Im więcej punktów dla wartości napięć i prądów wyznaczymy - tym łatwiej prześledzić tę granicę.Zatem mamy już wyznaczoną granicę, której przekroczyć nie możemy - przypominam - nie możemy znaleźć się z wartościami powyżej tej niebieskiej linii z rysunku numer 1.Ta wyznaczona przez nas granica dotyczy prądu płynącego oddzielnie przez każdą połówkę naszej lampy 6N1P - tak samo postępujemy z lampami typu ECC82, ECC83 - oczywiście przyjmując dane z charakterystyk tych lamp.Jedźmy dalej:Skoro mamy określone max prąd przy danym napięciu, poszukajmy wreszcie wartości elementów.Wpierw znajdźmy jakąś sensowną wartość rezystancji dla naszego rezystora anodowego.Jak pamiętacie - to właśnie na nim zbieramy spadek napięcia czyli nasz wzmocniony sygnał audio.To właśnie od jego wartości zależy uzyskany poziom napięcia/sygnału wyjściowego.Wróćmy do charakterystyki podanej przez producenta lampy - tak, to ten sam rysunek, na którym później zaznaczyłem naszą niebieską linię - granicę /dla mocy strat/.Spójrzcie co możemy jeszcze zrobić z tą charakterystyką, jak można ją wykorzystać do przedstawienia działania samej lampy, jak można ją wykorzystać WRESZCIE do WYZNACZENIA WZMOCNIENIA dla naszego stopnia triodowego i jeszcze jak będzie pięknie wyraźnie zaznaczony fakt, iż nasz stopień triodowy odwraca fazę sygnału o 180 stopni - czyli podając na wejście tego stopnia sygnał /np. audio/ dodatni - na wyjściu otrzymamy co prawda wzmocniony sygnał, ale tym razem będzie on miał wartość przeciwną względem punktu odniesienia. I to samo z drugą połówką sygnału - "dół zostanie odbity".Co dalej?Wcześniej pisałem o oporności wewnętrznej lampy, pisałem o tym że rezystor anodowy powinien mieć PRZYNAJMNIEJ wartość rezystancji większą x 10 od wartości oporu roboczego lampy.Producent wymierzył/zaznaczył, iż opór roboczy naszej lampy-podwójnej triody 6N1P wynosi 4400 Ohm - czyli 4,4 kilo Ohm.Wg tego co napisałem 2 linie wyżej - minimalna ZALECANA wartość rezystancji rezystora anodowego /wiem że śmiesznie się czyta../ wynosi:4,4 kilo Ohm x 10 = 44 kilo OhmWstawienie minimum 47 kilo Ohm jest dobrym początkiem tego co zaczęliśmy.Wiemy też, że przy danym - niezmiennym napięciu ZASILAJĄCYM /tym razem nie anodowym/ max spadek napięcia na rezystorze zależy od wartości jego rezystancji/oporu / do tego można jeszcze to napięcie podwyższyć.../***Jeżeli ktoś z Was budował DAC z pasywną konwersją prąd - napięcie - zauważyliście zapewne powyższe zjawisko.***47 kilo Ohm będzie już całkiem sensowną wartością rezystancji. 100 kilo Ohm - w wzmacniaczu napięciowym - b. dobrze. Nawet zastosowanie rezystora anodowego o wartości oporu/rezystancji rzędu 220 kilo Ohm będzie bardzo sensowne. Przypomnę jeszcze, że stopień triodowy charakteryzuje się dość wysoką impedancją wyjściową.Można to oczywiście obliczyć /może później/, można zastosować mały "myk" i zmniejszyć tę impedancję wyjściowa... jak? - łącząc 2 takie same stopnie triodowe równolegle... plus dodanie kilku rezystorów o wręcz pomijalnej małej wartości rezystancji. Jak widać - można zrobić i tak.O "SRPP" napiszę w przyszłym tygodniu. Wracając do punktu gdzie wybieramy wartość rezystancji naszego rezystora anodowego:Dlaczego nie warto stosować wartości oporu tego rezystora anodowego rzędu - powiedzmy 10m kilo Ohm, szczególnie gdy napięcia anodowe przekraczają 100V ??ponieważ przy tak wysokim napięciu anodowym nie uzyskalibyśmy odpowiednio wysokiego spadku napięcia na tym rezystorze czyli mówiąc wprost - uzyskalibyśmy niski sygnał na wyjściu stopnia, do tego można jeszcze dołożyć niepotrzebne obciążenie anody, nie potrzebujemy nagrzewania się lampy, nie chcemy marnować prądu itp...Zbyt mała wartość oporu tego rezystora anodowego - nie za dobrze. Ale zauważcie że niższa wartość oporu wiąże się z niższym uzyskanym spadkiem napięcia na tym rezystorze ALE działając w rozsądnych granicach poprzez zmniejszenie wartości tej rezystancji - zwiększamy wartość prądu. To już wiemy. Przyjmijcie jednak na słowo, że im większy prąd ustalimy na lampie przy dość wysokim napięciu anodowym - wówczas zyskamy małą wrażliwość samej lampy na zakłócenia z zewnątrz /śmiecie elektromagnetyczne/ jak również zniekształcenia harmoniczne wnoszone przez ten stopień lampowy ulegną zmniejszeniu.W "lampie" bardzo często spotykamy zniekształcenia harmoniczne parzyste - są to zniekształcenia polegające na pojawianiu się dodatkowych sygnałów na wyjściu o częstotliwości wyższej od częstotliwości sygnału podstawowego podanego na wejście stopnia lampowego - czyli załóżmy że na wejście tego naszego stopnia podajemy sygnał o częstotliwości np. 200Hz. Na wyjściu uzyskamy harmoniczną parzystą  o częstotliwości 400Hz /oczywiście słabiutką/ itd.Harmoniczne parzyste występują w sposób naturalny w przyrodzie, stąd ludzkie ucho odbiera harmoniczne parzyste jako zjawisko "nie męczące" a nawet przyjemne - to całe "ciepełko" lamp...;)Ale co z tego wynika? - wynika to, że od warunków pracy jakie zapewnimy lampie - od np. prądu jaki przez nią płynie - zależy np. zawartość harmonicznych, a tym samym ZAUWAŻALNY wpływ warunków przy lampy na uzyskany dźwięk.Te parzyste harmoniczne można nie tylko zmierzyć na wyjściu stopnia, ale można je wyliczyć. Całkiem łatwo /może nawet później to zrobię/Wiemy już że wartość rezystancji opornika/rezystora anodowego ma wpływ na warunki pracy lampy /prąd/, ma wpływ na impedancję wyjściową, ma wpływ na max uzyskane napięcie/sygnał /np. audio/ na wyjściu naszego stopnia, ma też wpływ na brzmienie naszego stopnia /ciepło lamp../Przyjmijmy zatem, że korzystamy z rezystora o wartości rezystancji równej 100 kilo Ohm.Właściwie - klasyka.Sprawdźmy też jak zmienią się "osiągi" naszego stopnia przy zmianie wartości oporu tego rezystora:Spróbujmy ponownie ułatwić sobie naszą pracę - skorzystajmy z charakterystyk zdjętych z lampy przez jej producenta.Bierzemy rezystor 100 kilo Ohm:pamiętamy też że zgodnie z prawem Ohma przepływ prądu przez element /tutaj rezystor/ powoduje spadek napięcia na tym elemencie - napięcie to mierzymy na nóżkach tego elementu - tutaj oczywiście jest to rezystor anodowy.Skoro nie ma przepływu prądu przez ten rezystor/element/ wówczas POTENCJAŁ występujący na jego końcówce będzie taki sam jak przyłożony do niego z drugiej strony napięcie zasilające.Możemy to zjawisko odznaczyć na naszym wykresie z charakterystykami.Zaczynamy zatem ustalać prąd płynący przez naszą lampę.Przyjmijmy sobie, że ustalamy prąd na poziomie kilku/kilkunastu mA. To nic, że lampa 6N1P może wytrzymać 20mA.Wzmacniacze napięciowe nie wymagają do poprawnej pracy dużego prądu / biasu/. Kilka mA jest dobrym kompromisem. Byleby nie wchodzić za nisko z tym prądem - wspomniane wcześniej przeze mnie 1mA.Teraz spójrzcie na wykres - u mnie rysunek numer 2 - to ten sam wykres co użyty wcześniej do naniesienia granicy dla max mocy strat, dla wyrazistości wykresu musiałem go mocno powiększyć.Kilka linijek wcześniej napisałem, w temacie spadku napięcia i wartości potencjału występującego na rezystorze podczas braku przepływu przez niego prądu. Wykorzystajmy to:założyliśmy, że napięcie anodowe mamy mieć max 250V.Jednak napięcie anodowe jest niższe od napięcia zasilającego o spadek napięcia na rezystorze anodowym.Na początku tego postu wyliczyłem napięcie  występujące na uzwojeniu wtórnym transformatora sieciowego po wyprostowaniu. Transformator zaproponowany przez WaldemarK:  Mamy zatem transformator 200V/0,2A + 6,3V na żarnik lampy.powyższe 200V to napięcie zmienne. Po wyprostowaniu - uzyskamy jednak napięcie wyższe - wyliczamy to mnożąc wartość napięcia zmiennego poprzez pierwiastek z 2. Mamy więc 200/V/ * 1,41 = 282V napięcia stałego. Więc mamy 282V. Nie będzie się to za bardzo mijać z prawdą, ponieważ napięcia na uzwojeniu wtórnym i pierwotnym podawane są z dokładnością do +- "iluś tam" volt, ponadto jak wiemy podczas braku przepływu prądu przez rezystor - na jego końcówce będzie potencjał równy 282V. Reszta zależy od filtracji w zasilaczu WN - dławiki, rezystory, stabilitron... Zaznaczmy zatem na wykresie punkt, w którym przy naszym napięciu ZASILAJĄCYM równym 282Vprąd NIE płynie - czyli jest równy 0rysunek numer 2 - punkt na wysokości 282V.Jaki prąd może popłynąć przez rezystor anodowy o przyjętej wartości 100 kilo Ohm?:U / R = Ipodstawiamy:282V / 100k = 0,00282Aczyli /po zamianie jednostek z "Amperów" możemy się tam spodziewać "aż" 2,82mA /mili amper/Teraz zaznaczmy te 2,82mA na wykresie - rysunek numer 2, lewa strona oś dla mA.Zaznaczmy również i napięcie jakie podstawiliśmy dla obliczeń czyli 282V.Nanieśmy na wykres linię przecinającą powyższe 2 zaznaczone na osiach punkty.Narysujmy linię prostą, przechodzącą przez te 2 punkty.To jest nasza "linia biasu"Wyznaczmy sobie "linie biasu" dla pozostałych wartości rezystancji opornika/rezystora anodowego. Wcześniej pisałem o wartościach 220 kilo Ohm oraz 47 kilo Ohm.Jak doskonale widać - dla wartości 220 kilo Ohm rysowanie prostej na naszym wykresie sobie odpuszczę, prostą wyznaczę dla rezystora o mniejszej wartości rezystancji - dla 10 kilo Ohm - po to, by na tej /niewygodnej do obróbki/  charakterystyce widoczne były zjawiska zachodzące w lampie - wartość prądu, współczynnik wzmocnienia... nasze nakreślone proste pozwolą na łatwą interpretację tych zjawisk.Jaki prąd może popłynąć przez rezystor anodowy o przyjętej wartości 47 kilo Ohm?:U / R = Ipodstawiamy:282V / 47k = 0,006Aczyli /po zamianie jednostek z "Amperów" możemy się tam spodziewać 6mA /mili amper/Jak widać - przy stałym napięciu zasilającym o wartości 282V zmniejszeniu wartości rezystancji naszego opornika otrzymamy przepływ prądu o nieco wyższym natężeniu. Teraz zaznaczmy te 6mA na wykresie - rysunek numer 2, lewa strona oś dla mA.Punkt dla napięcia 282V oczywiście wspólny z punktem dla wcześniejszych 100 kilo Ohm. Dla 10 kilo Ohm - to samo.282V / 10k = 0,0282ATutaj możemy zauważyć, że przepływ prądu dla rezystora anodowego o wartości 10 kilo Ohm i przy napięciu 282V wyniesie 28mA - czyli przekroczymy nominalną wartość dla naszej lampy 6N1P. Spokojnie - do regulacji mamy jeszcze rezystor katodowy, linia prosta wyznaczona dla 10 kilo Ohm i 282V uczyni wykres nieco bardziej czytelnym.  OK, nanieśmy jeszcze linię dla rezystora anodowego o wartości rezystancji równej 22 kilo Ohm:282V / 22k = 0,012818182APo zaokrągleniu otrzymujemy wartość 13mA. Nanosimy na wykres. To może jednak wprowadzę zmiany. Zamiast wcześniejszych 100 kilo Ohm wybieram 47 kilo Ohm. Tutaj zależy mi wyłącznie na przejrzystości wykresu. Nic więcej się nie zmienia. Widzimy teraz, że "jeżdżąc" po naszej wybranej linii odpowiadającej danej wartości rezystora możemy ustalić sobie prąd przepływający przez rezystor anodowy, dla różnych wartości napięcia zasilającego - I CO JEST CIEKAWE - dla różnych wartości napięcia siatki. Nie zapomnieliśmy o niej, nie... ;) Wiemy już że /ujemne/ napięcie siatki zależy od wartości rezystora katodowego a ten dodatkowo jest wykorzystany do ustalenia i auto regulacji prądu płynącego przez lampę - oczywiście napięcie siatki można regulować w inny sposób /oddzielne zasilanie, baterie, rezystor siatkowy - ale bez stosowania rezystora katodowego - można sobie ten ostatni sposób odpuścić/O czym pamiętamy? O maksymalnej mocy strat dla każdej z naszych triod w lampie. A jest to 2,2W.Obliczmy jaka moc strat wystąpi dla rezystora 47 kilo Ohm i naszego napięcia 282V.Wyliczmy zatem ponownie jaką moc "puścimy w lampę" ;) Dla prądu stałego moc wyliczamy ze wzoru, mnożąc napięcie przez natężenie prądu:P=U x Idla 47 kilo Ohm mamy:  282V / 47k = 0,006A=6mAzatem:P = 282V x 0,006A = 1,692W w przybliżeniu otrzymaliśmy 1,7W na triodę. Nieźle.Zmieściliśmy się więc zarówno w mocy strat - bo 6N1P ma max 2,2W, zmieściliśmy się w max prądzie dla lampy - dla 6N1P max to 20mA, ponadto wartość rezystora 47 kilo Ohm jest nieco wyższa od oporności roboczej lampy 6N1P, która wynosi 4400 omów = 4,4 kilo Ohm.Impedancja wyjściowa nie będzie "kosmicznie" duża, co zaowocuje zmniejszeniem wpływu "kabelków" na sygnał audio - zwłaszcza gdyby nasz stopień triodowy wbudowany został np. w CD, a całość dopełniał wzmacniacz lampowy o dużej rezystancji/impedancji wejścia. Tutaj pojemności pomiędzy żyłami kabla zaczynają nabierać znaczenia i następuje delikatne tłumienie wyższych częstotliwości sygnału /audio/. Czasem, w "ekstremalnych" przypadkach jesteśmy w stanie zauważyć że kable "grają" ;))***Przypomnę co pisałem nieco wcześniej:"Producent wymierzył/zaznaczył, iż opór roboczy naszej lampy- podwójnej triody 6N1P wynosi 4400 Ohm - czyli 4,4 kilo Ohm.Wg tego co napisałem 2 linie wyżej - minimalna ZALECANA wartość rezystancji rezystora anodowego /wiem że śmiesznie się czyta../ wynosi:4,4 kilo Ohm x 10 = 44 kilo OhmWstawienie minimum 47 kilo Ohm jest dobrym początkiem tego co zaczęliśmy"***Czyli jak widać - jest nieźle. Coś pominęliśmy? Tak,pominęliśmy spadek napięcia na naszym rezystorze 47kilo Ohm. Wrócimy do tego później.Aby na naszym rysunku/wykresie było wyraźnie widać na czym polegają zjawiska o których pisałem wcześniej:"Spójrzcie co możemy jeszcze zrobić z tą charakterystyką, jak można ją wykorzystać do przedstawienia działania samej lampy, jak można ją wykorzystać WRESZCIE do WYZNACZENIA WZMOCNIENIA dla naszego stopnia triodowego i jeszcze jak będzie pięknie wyraźnie zaznaczony fakt, iż nasz stopień triodowy odwraca fazę sygnału o 180 stopni - czyli podając na wejście tego stopnia sygnał /np. audio/ dodatni - na wyjściu otrzymamy co prawda wzmocniony sygnał, ale tym razem będzie on miał wartość przeciwną względem punktu odniesienia. I to samo z drugą połówką sygnału - "dół zostanie odbity"."zaznaczyliśmy kilka prostych, nazwałem je "liniami biasu/prądu".Zobaczcie teraz jak zmiany prądu przepływającego przez lampę niosą za sobą zmiany sygnału i wzmocnienia:najpierw dla zwiększenia czytelności wykresu nakreślę dodatkową krzywą dla napięcia siatki /ujemnego/ dla - 1VZobaczcie teraz co dzieje się podczas zmiany napięcia podawanego na siatkę naszej lampy.Zobaczmy co stanie się podczas zmiany tego napięcia - powiedzmy, ze mieliśmy napięcie na siatce ustalone na poziomie - 1V, zwiększyliśmy na - 2V.~naniosę teraz tą zmianę na nasz wykres - wciąż na rysunku numer 2, oczywiście dla wartości rezystora 47 kilo Ohm.~ jest to krótka ciemnozielona kreska z dwoma "strzałkami" - oznaczyłem tym zakres zmian o 1V /tutaj i teraz "ujemność" czy "dodatniość" tego napięcia oczywiście pomijamy"spójrzmy co stanie się w zakresie tego 1 volta:zmieniając napięcie podawane na siatkę o 1 volt powodujemy zmianę prądu z około 4mA na około 2,9mA przy jednoczesnym zmianie /zwiększeniu/ napięcia na anodzie o około 24Voznaczone na różowo/zielono wartości prądu i napięcia - wpisałem tak trochę "na oko" z wykresu. W praktyce można to wyznaczyć lepiej /lepszy, większej rozdzielności wykres/ bądź - wystarczy zmierzyć ;)Oczyśćmy rysunek i zobaczmy co nam takie zmiany oferują praktycznego:NA RYSUNKU NUMER 3 zaznaczyłem dwie sinusoidy odwzorowujące sygnał /np. audio/ wejściowy i sygnał wyjściowy.Powiążmy te 2 rysunki przedstawiające sinusoidy ze zmianami prądu i napięcia...co mamy?WZMOCNIENIE SYGNAŁU ;)TAK DZIAŁA LAMPA ;)Zauważmy jeszcze jedną ciekawą rzecz: sygnał wyjściowy jest odwrócony w fazie o 180 stopni względem sygnału wejściowego - zatem stopień triodowy odwraca fazę sygnału.Narysowaliśmy/odczytaliśmy wartości /elektryczne/ obliczmy zatem wzmocnienie naszego stopnia. Wszystko przy zasilaniu rzędu 282V oraz rezystorze 47 kilo Ohm.Z uwagi na przybliżone wartości prądów i napięć odczytane z wykresu - wzmocnienie napięciowe podam w przybliżeniu.dla zmiany napięcia na siatce o 1V p-p /z -1V na -2V/ napięcie na anodzie zmieniło wartość z około 116V do około 92Vzatem zmiana wynosi około:116V - 92V = 24V wzmocnienie napięciowe stopnia obliczamy tak:***poniższe "A" = "amplification"poniższe "V" = "voltage"out - wyjściein - wejście ***A = Vout / Vin = -24 / 1 = -24 znak "-" oznacza tylko fakt zmiany fazy sygnału wyjściowego względem sygnału wejściowego o 180 stopni.Wzmocnienie napięciowe w naszym przykładzie wzmacniającego stopnia triodowego na lampie 6N1P przy napięciu zasilającym 282V i rezystorze anodowym 47 kilo Ohm wynosi około 24 razy.Jeżeli komuś zależy na przedstawieniu współczynnika wzmocnienia jako dB /decybele/przeliczamy to w następujący sposób:dla naszych 24xA(dB)=20 x logarytm o podstawie dziesiętnej z (Vout / Vin)czyli:A(dB) = 20 x log24 = 20 x 1,380211242 = 20,4 dBwychodzi w przybliżeniu 20,4 dB***dla porównania przeliczę dla 100x oraz dla 200xdla 100xA(dB) = 20 x log100 = 20 x 2 = 40dBdla 200xA(dB) = 20 x log200 = 20 x 2,301029996 = 46,02059992 = 46dB***Na początku tego postu pisałem:"Datasheet podaje tzw. "Amplification factor" - już tutaj widzimy, że maksymalne wzmocnienie napięciowe jakie jesteśmy w stanie uzyskać na każdej z dwóch triod wyniesie nie więcej niż 33x. W praktyce będzie się ono mieścić w  granicach max 30x. Tego nie przeskoczymy. "Jak widać trafiliśmy dość blisko ;)OK,  więc sygnał wejściowy 1V  podany na nasz stopień triodowy zostanie wzmocniony około 24 x. Jeżeli zwiększymy sygnał wejściowy do 2V p-p /od szczytu do szczytu/, wówczas otrzymamy na wyjściu wzmocniony sygnał o wartości równej 2 x 24V = 48V p-p. A to już dość dużo jak na sygnał audio. Wspomnę jeszcze, że typowy odtwarzacz CD/DVD oddaje właśnie około 2V p-p... niektóre DACe oddają jeszcze wyższy sygnał... /*** Magus - czytasz to ? ;)) dla ciekawych:http://audiohobby.pl/topic/12/2958***Szacujemy zawartość harmonicznych 2-go rzędu? Pewnie że tak !:rysunek numer 2, linia dla 47 kilo Ohm: zmiana napięcia siatki z -1 do 0V a "anoda leci" z 92V do 65Vto jest /jak liczyliśmy nieco wyżej/ wzmocnienie rzędu 27x czylidla 27xA(dB) = 20 x log27 = 20 x 1,431363764 = 28,6dB (27x) (potrzebne do obliczenia harmonicznej)nieco więcej niż na początku (20,4 dB / 24x)? - zgadza się, zgadza.Teraz znowu:rysunek numer 2, linia dla 47 kilo Ohm: zmiana napięcia siatki z -1 do -2V a "anoda leci" z 92V do 116V :A(dB)=20 x logarytm o podstawie dziesiętnej z (Vout / Vin)dla naszych 116V - 92V = 24V a to jest wzmocnienie napięciowe rzędu 24xczyli w dB:A(dB) = 20 x log24 = 20 x 1,380211242 = 20,4 dB (potrzebne do obliczenia harmonicznej)wyszło mniej niż poprzednie "loty anody" ;) Ale miało być o harmonicznych..., wyliczmy zatem zawartość harmonicznych drugiego rzędu:H2(w procentach)=27-24 / 2x(27+24)x100=3 / 10200 = 0,3 procenta drugiej harmonicznej /o ile się nie pomyliłem ;) zresztą to całkiem możliwe dla sygnału oraz zakresu jaki przyjęliśmy ;) Widzicie już od czego zależy "ciepło - zimno" w lampie w zależności od punktu jej pracy? warto jeszcze obliczyć zawartość drugiej harmonicznej dla innych punktów pracy ;) Ale to nie wszystko. Pozostała kwestia doboru rezystora katodowego oraz doboru rezystora upływu siatki.Wartości kondensatorów wejściowych wyliczałem w pierwszym moim poście powyżej, dobór wartości rezystancji potencjometru/rezystora na wyjściu - powinien mieć wartość większą względem rezystora anodowego - tutaj przy anodowym 47 kilo Ohm , potencjometr 100 kilo Ohm czy 220 kilo Ohm a nawet 470 kilo Ohm będzie dobrym wyborem.Napięcia kondensatorów separujących - wejściowego i wyjściowego - dobieramy z dużym zapasem, NAJLEPIEJ aby wartość ich napięcia znamionowego była równa wartościom napięcia znamionowego kondensatorów użytych za prostownikiem w zasilaczu wysokiego napięcia.rezystor katodowy:aby go obliczyć potrzebujemy punktu pracy lampy - wybieram (proszę się nie sugerować, wybrałem dla ułatwienia odczytu napięcia z wykresu) napięcie siatki na poziomie -2V.R = 2 / 0,003 = 666,66 Ohm czyli około 0,7 kilo Ohmwiemy że napięcie siatki jest równe 0 /brak spadku napięcia/ ale my chcemy te 2V na siatce /dlaczego "-" wyjaśniłem w pierwszym poście przy okazji auto stabilizacji stopnia/ tyle że chcemy aby to napięcie było "bardziej ujemne względem katody" więc musimy na katodzie ustawić +2V.z prawa Ohma:R = U / Idla pożądanego napięcia siatki prąd lampy wyniesie około 3mA /mało dokładnie kreśliłem linie.../ zatem:R = 2 / 0,003 = 666,66 Ohm czyli około 0,7 kilo Ohm***Niedokładny odczyt wykresu skutkuje:R = 2 / 0,0004 = 5000 Ohm czyli 5 kilo Ohmjest różnica pomiędzy 0,7k a 5k ??***zatem nasz rezystor katodowy powinien mieć wartość około 0,7 kilo Ohm, zgadnijcie czy 1 kilo Ohm będzie dobre? ;)wracamy do rysunku np. numer 2 lub 3. Powinienem narysować jeszcze jedną linię, tym razem dla prądu, ale forum ma limit 3 grafik/post wiec napiszę tylko, ze linia wędruje od początku naszego układu współrzędnych /lewa strona wykresu/, od 0  do prawej strony w górę pod niewielkim kątem. Co wyznacza? - wyznacza obciążenie katody. Chcemy osiągnąć zakładane napięcie "biasu" - spadek napięcia na oporniku katodowym /na rysunku będzie to przecięcie się 2 linii - linii, którą właśnie "rysujemy" z linią od punktu "B" do punktu "A" dla 47 kilo Ohm - rysunek numer 2 i 3.***wartość prądu na lewej osi przy napięciu siatki równym -2Vwartość naszego rezystora katodowego***załóżmy, że przez nasz rezystor katodowy płynie prąd 1,5mA napięcie na rezystorze katodowym:U = I x R U =  0,0015 x 700 = 1,05V co odznaczamy na wykresie - punkt dla 1,5mA oraz -1,05V***niedokładny odczyt wykresu skutkuje:U =  0,0015 x 5000 = 7,5V co odznaczamy na wykresie - punkt dla 1,5mA oraz -7,5V******mały test:prąd płynący przez rezystor katodowy:R = U / II = U / RI = 1,05 / 700 = 0,0015A = 1,5mAOK***niedokładny odczyt wykresu skutkuje:I = 7,5 / 5000 = 0,0015A = 1,5mA***załóżmy teraz, że przez nasz rezystor katodowy płynie niższy prąd 0,4mA napięcie na rezystorze katodowym:U = I x R U =  0,0004 x 700 = 0,28V co odznaczamy na wykresie - punkt dla 0,4mA oraz -0,28V***niedokładny odczyt wykresu skutkuje:U =  0,0004 x 5000 = 2V co odznaczamy na wykresie - punkt dla 0,4mA oraz -2V***"test":napięcie:U = I x R U =  0,0004 x 700 = 0,28VOK***Kreślimy prostą pomiędzy tymi dwoma punktami tj.:punkt dla 0,4mA oraz -0,28Vprzezpunkt dla 1,5mA oraz -1,05Vw ten sposób linia przecina nam inną linię /dla 47 kilo Ohm/ wyznaczając nam spodziewane napięcie na rezystorze katodowym.Napięcie to wynosi ok 1V ?? Tak jakby się udało.:)Dalej:rezystor upływu siatki:wracamy do datasheet 6N1P:mamy tam jeszcze takie coś:"Maximum grid-circuit resistance         0.5 megohm"Wniosek "prawie że prosty" - jako rezystor siatki - /DLA 6N1P!!/ nie mniej niż 470 kilo omów i nie więcej niż 1 mega Ohm.ECC83 ma o ile dobrze pamiętam około 2mega Ohm /warto sprawdzić/Nad tym doborem wartości oporu dla siatki można się całkiem obszernie rozpisać /prądy etc/... Minimalną moc rezystorów katodowego i anodowego wyznaczamy np.: P = I do kwadratu x R*****************************************************W razie błędów czy literówek - obiecuję - naniosę ewentualne poprawki ;)Jak widać dokładność kreślenia wykresów jest istotna, stąd moje wyniki obliczeń nie muszą koniecznie odpowiadać stanowi faktycznemu.Ważna jest zasada projektowania.Cały mój powyższy tekst jest tylko wstępem do techniki lampowej...A tak po prostu należy pamiętać o tym by:nie przeciążać lampy i elementów, wzmocnienie na jednym stopniu nie będzie większe niż pozwala na to lampa, uważać na elementy pod napięciem, sprawdzać wszystko po kilka razy etc...Jeżeli uzyskane wzmocnienie okaże się zbyt duże - wstawcie dzielnik napięcia lub potencjometr - na wejście.*****************************************************No to raz jeszcze:Podczas prac z lampami uważaj na wysokie napięcie występujące w układzie! Energia elektryczna zgromadzona w kondensatorach zasilacza może Cię poważnie porazić! Lub ZABIĆ nawet... !!!***Powyższy tekst jak i rysunki udostępniam na licencji:http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/pl/na dzień 08 kwietnia 2009Generalnie - wykorzystanie powyższego tekstu w formie elektronicznej/papierowej wymaga /zdecydowanie/ dopisania adresu strony z której pochodziczyli:http://audiohobby.pl/topic/5/2975
Gabriel  ^..^   ^..^   ^..^

Gabriel

  • 1230 / 3345
  • Ekspert
08-04-2009, 09:55

Niespodzianka - jeszcze jeden rysunek - z tym ostatnim kreśleniem linii.
;)
/Skrypt forum nieco wydłużył tekst... ciekawe.../Powyższy tekst jak i rysunki udostępniam na licencji:http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/pl/na dzień 08 kwietnia 2009
;)Gabriel ^..^   ^..^   ^..^

konto_usuniete

  • 0 / 3067
  • Nowy użytkownik
08-04-2009, 16:28
Gabriel


Jesteś wielki !!!!

Właśnie o taki wykład chodziło!  Czekamy na kolejne.



Pozdrawiam


WaldeK

adamb575

  • 21 / 3503
  • Nowy użytkownik
08-04-2009, 17:30

>> Gabriel
Wspaniale,przystępnie dla każdego
Może póżniej prosiłbym o SRPP, na 6N6P.Dzięki.Pozdrawiam Adam.
adaśko

konto_usuniete

  • 0 / 3067
  • Nowy użytkownik
08-04-2009, 17:39
A ja o wtórnik katodowy i wtórnik White\'a :-)



WaldeK

mabor55

  • 22 / 3507
  • Nowy użytkownik
08-04-2009, 19:49
Dziękuję za to wprowadzenie do podstaw układów lampowych. Ja również jestem za SRPP na 6n6p.

Gabriel

  • 1230 / 3345
  • Ekspert
08-04-2009, 20:24

Proszę bardzo :)O SRPP oraz wtórniku katodowym napiszę po świętach. Może dołożę trochę dodatkowego info na temat triody. Dla przykładu: tetrodę jak i pentodę możemy w razie palącej potrzeby szybko "zamienić" w triodę ;)
Póki co - co powiecie na coś takiego jak narysowałem? Działa.;)Gabriel ^..^   ^..^   ^..^