Push Pull 2xGU80: Toroid czy E-I jako wyjściowy transformer?

[zjj_wwa]

Uprzejmy kolega dostarczył mi stronki z Vade_mecum autorstwa Pana Piotra Mikołajczyka i oglądam sobie te wykresy właśnie.
Nasunął się pomysł następujący: skoro siatka S3 nie jest wewnętrzne połączona z katodą, więc można ją połączyć z zupełnie czymś innym. Jeśli pentoda ma rezystor katodowy jako autobias, to siatkę S3 można połączyć z masą, czyli z napięciem np. rzędu -140V względem katody, a na dodatek napięciem modulowanym składową zmienną sygnału, który odkłada się na rezystorze autobias.

Czy macie koledzy doświadczenia w zakresie takiego alternatywnego podłączenia siatki S3 ?
(czyli: napięcie ujemne względem katody, modulowane składową sygnału, wprowadzające ujemne sprzężenie zwrotne przez S3).

Charakterystyka prądu anodowego w funkcji ujemnego napięcia na siatce S3 jest wygięta brzuszkiem do góry.
Charakterystyka prądu anodowego w funkcji napięcia na siatce S1 jest wygięta brzuszkiem do dołu.

Wymnażając brzuszek sterczący do dołu przez brzuszek sterczący do góry ... czy uda mi się uzyskać linię prostą,
czyli przysłowiowy "Straight Wire with Gain" ?
Wyobraźmy sobie punkt pracy typu: U_a = 1500V; U_s1 = -140V; U_s2 = 500V = constans; U_s3 = U_s1 = -140V ...

[Thereminator]

PP na GU81:
viewtopic.php?f=19&t=21894

[zjj_wwa]

>>> PP na GU81: viewtopic.php?f=19&t=21894

Dzięki za linka.

[Tomek Janiszewski]

Uprzejmy kolega dostarczył mi stronki z Vade_mecum autorstwa Pana Piotra Mikołajczyka i oglądam sobie te wykresy właśnie

Wykresy Ia w funkcji -Ug3 sporządzono i przytoczono z myślą o zasadniczym zastosowaniu lampy GU80 w nadajnikach, a w tym przypadku nadajnikach AM z modulacją w stopniu końcowym za pomocą siatki trzeciej.

Nasunął się pomysł następujący: skoro siatka S3 nie jest wewnętrzne połączona z katodą, więc można ją połączyć z zupełnie czymś innym. Jeśli pentoda ma rezystor katodowy jako autobias, to siatkę S3 można połączyć z masą, czyli z napięciem np. rzędu -140V względem katody, a na dodatek napięciem modulowanym składową zmienną sygnału, który odkłada się na rezystorze autobias.

A zdajesz sobie sprawę jaki będzie główny skutek takiego spolaryzowania siatki trzeciej we wzmacniaczu m.cz. (w technice nadawczej zwanym modulatorem - poszukaj czy karta katalogowa nie zawiera także i takiego trybu pracy lamp GU80 i sprawdź jakie tam przewiduje się napięcie Ug3)? Otóż znacznie zwiększy się napięcie "kolana" na charakterystyce anodowej, tj napięcie poniżej którego zaczyna szybko maleć prąd anodowy przy jednoczesnym, niemal równie szybkim wzroście prądu siatki drugiej. Przyniesie to następujące negatywne skutki: spadek sprawności i mocy wyjściowej przy maxymalnym poziomie przy którym zniekształcenia są jeszcze znośne, oraz zwiększy groźbę przeciążenia mocowego siatki drugiej. Jeśli jakakolwiek polaryzacja siatki trzeciej względem katody ma sens - to już raczej napięciem dodatnim, tak dobranym aby efekt dynatronowy był jeszcze słabo zauważalny i nie zakłócał pracy lampy we wzmacniaczu. Korzyścią w tym przypadku byłoby obniżenie napięcia kolana, z przeciwnymi skutkami niż przytoczone wyżej. Ale trzeba to sprawdzić indywidualnie dla każdego typu lampy. Jest to pole do popisu dla konstruktorów z lampami tak popularnymi i cenionymi jak EL34.

Czy macie koledzy doświadczenia w zakresie takiego alternatywnego podłączenia siatki S3 ?
(czyli: napięcie ujemne względem katody, modulowane składową sygnału, wprowadzające ujemne sprzężenie zwrotne przez S3).

Osobistych doświadczeń nie mam, potrafię jednak przewidzieć zachowanie lamp w niestandardowych warunkach rozumiejąc cokolwiek więcej z ich zasady działania niż tylko tyle ile potrzeba do odwzorowania popularnego schematu.

Charakterystyka prądu anodowego w funkcji ujemnego napięcia na siatce S3 jest wygięta brzuszkiem do góry.
Charakterystyka prądu anodowego w funkcji napięcia na siatce S1 jest wygięta brzuszkiem do dołu.

Wymnażając brzuszek sterczący do dołu przez brzuszek sterczący do góry ... czy uda mi się uzyskać linię prostą,
czyli przysłowiowy "Straight Wire with Gain" ?

Takie przeciwstawne wyginanie brzuszków i tak będzie miało miejsce w całym wzmacniaczu, z racji konfiguracji PP. Efektem będzie właściwa takim wzmacniaczom kompensacja (teoretycznie całkowita) parzystych harmonicznych. Jeżeli chce się skompensować również i "brzuszki" poszczególnym lampom w celu zredukowania także i trzeciej harmonicznej (ale tylko przy określonym poziomioe wysterowania, z reguły robi się to przy pełnym) - należy tak dobrać prądy spoczynkowe aby dolne zakrzywienie charakterystyki roboczej wynikające z wchodzenia lampy w stan odcięcia kompensowało zakrzywienie górne, wynikające z wchodzenia lampy w zakres dopływu powrotnego, kiedy to przy malejącym napięciu anodowym maleje prąd anodowy kosztem prądu siatki drugiej. Mimo że powoduje to pewien wzrost piątej i pozostałych wyższych harmonicznych, to jednak jest przewidywane w katalogowych aplikacjach lamp, stąd takie a nie inne zalecane -Ug1 przy polaryzacji stałej lub Rk przy polaryzacji automatycznej. Oczywiście, obowiązuje to tylko przy katalogowym Raa, przy innym należałoby dokonać korekcji biasu.

Wyobraźmy sobie punkt pracy typu: U_a = 1500V; U_s1 = -140V; U_s2 = 500V = constans; U_s3 = U_s1 = -140V

Jak tu widzę przede wszystkim ogromne marnotrawstwo energii w rezystorze katodowym. Czy do pomyślenia byłby wzmacniacz na lampach bardziej pospolitych, takich zasilanych napięciem 300V w którym na Rk traciłoby się aż 28V? Nie bez powodu w przypadku użycia lamp o małym nachylaniu, a tym samym dużych napięciach na siatce pierwszej, co jest właściwe m.in, tetrodom strumieniowym przeznaczonym zasadniczo do pracy w stopniach końcowych odchylania poziomego takich jak PL81, PL36, PL504, 6P45S itp; do wyjątków należy tutaj lampa E130L odbiegająca parametrami od pozostałych stosuje się polaryzację sztywną. Polaryzacja automatyczna jest natomiast do przyjęcia w przypadku znacznej większości lamp specjalnie skonstruowanych do pracy w stopniach końcowych audio, takich jak ECL86, EL84, czy EL503. częstokroć także EL34. Wymagają one znacznie niższego napięcia polaryzującego, wynoszącego poniżej 5% napięcia anodowego, toteż w przypadku polaryzacji automatycznej straty mocy są niewielkie.

[zjj_wwa]

Jeśli jakakolwiek polaryzacja siatki trzeciej względem katody ma sens - to już raczej napięciem dodatnim, tak dobranym aby efekt dynatronowy był jeszcze słabo zauważalny i nie zakłócał pracy lampy we wzmacniaczu. Korzyścią w tym przypadku byłoby obniżenie napięcia kolana, z przeciwnymi skutkami niż przytoczone wyżej.

Dziękuję za zwrócenie mi na tą sprawę uwagi. Czyli chyba najlepiej będzie, jak "grzecznie" pozostanę przy tym, co jest rekomendowane dla tej lampy.
Czy w takim razie dobrze rozumiem, że na siatkę S2 należy podać stałą wartość 500V, zgodnie z podstawowymi zaleceniami jak z karty katalogowej, natomiast na siatkę S3 można podać niewielkie napięcie dodatnie ?
Normalnie to siatki typu s3 w pentodach audio są łączone z katodą ... Czy dobrze rozumiem, że tutaj ta siatka "ekranująca" S3 mogłaby mieć podane niewielkie, stałe, napięcie dodatnie względem masy, zamiast potencjału katody ?

Natomiast cały czas zastanawia mnie ewentualny bilans korzyści i strat, jaki by wynikał za podania w jakiś sposób składowej AC na to napięcie stałe siatki S3 ...

Tak czy inaczej, jeszcze raz dziękuję za ostrzeżenia. Chyba na początek pozostanę przy podstawowym schemacie aplikacyjnym i nie będę szukał guza.

To z tym rezystorem autobias w katodzie to był taki skrót myślowy. Tak naprawdę to się zastanawiałem nad jakimś źródłem prądowym na bazie lampy jakiejś ... celem podniesienia potencjału katody, aby można było zrealizować bezpośredni sprzęg galwaniczny ze stopniem poprzedzającego "driver'a".
Wtenczas obie katody obu lamp pracujących w push-pull byłyby połączone wielkim kondensatorem typu "ultra-path", który zapina pętlę w relacji: lampa1-transformator-lampa2-kondensator.

Ale chyba raczej zarzucę ten pomysł i wrócę do zupełnie podstawowego schematu aplikacyjnego.

[Tomek Janiszewski]

Czy w takim razie dobrze rozumiem, że na siatkę S2 należy podać stałą wartość 500V, zgodnie z podstawowymi zaleceniami jak z karty katalogowej, natomiast na siatkę S3 można podać niewielkie napięcie dodatnie ?
Normalnie to siatki typu s3 w pentodach audio są łączone z katodą ... Czy dobrze rozumiem, że tutaj ta siatka "ekranująca" S3 mogłaby mieć podane niewielkie, stałe, napięcie dodatnie względem masy, zamiast potencjału katody ?

Osobiście takich rozwiązań nie widziałem. Widocznie ewentualne korzyści w postaci poprawy rozdziału prądu między anodę i ekran nie są warte kombinowania z napięciem na siatce trzeciej, tym bardziej że lwia część pentod mocy ma siatkę trzecią zwartą z katodą, więc i tak byłoby to niemożliwe. W extremalnych warunkach sięga się po różne niestandardowe chwyty, i tak w przypadku użycia lamp (zasadniczo w.cz.) typu EF98 w stopniu wstępnego wzmocnienia mocy m.cz. (np. do sterowania tranzystorowej końcówki w odbiorniku samochodowym zasilanym z 12V - patrz "Miki" http://www.oldradio.pl/foto_schematy/00 ... 4-s64m.jpg ) korzystne okazuje się zwarcie siatki trzeciej z anodą tj przekształcenie pentody w tetrodę. Napięcie kolana okazuje się wówczas znacząco niższe, co przekłada się na dodatkowe cenne miliwaty mocy wyjściowej a efekt dynatronowy jeszcze nie przeszkadza w tym zastosowaniu.

Natomiast cały czas zastanawia mnie ewentualny bilans korzyści i strat, jaki by wynikał za podania w jakiś sposób składowej AC na to napięcie stałe siatki S3 ...

Ale w jakim właściwie celu? Są inne miejsca w lampie, gdzie można podać sygnał USZ, w szczególności na ekran (UL) lub katodę (QUAD). Podanie sygnału na siatkę trzecią będzie miało pomijalny skutek przy napięciach anodowych zbliżonych lub większych od napięcia spoczynkowego (w zakresie dopływu bezpośredniego potencjał siatki trzeciej nie prawie nie wpływa na rozdział prądów, bo na prąd katodowy nie wpływa niemal zupełnie), zaś przy niskich napięciach na anodzie (tj przy dużych prądach anodowych jeżeli sprzężenie miałoby być ujemne - to i napięcie siatki trzeciej będzie wówczas ujemne, z negatywnymi skutkami jakie omówiłem poprzednio. Podejrzewam że nawet gitarnicy nie byliby zadowoleni z rezultatu: taki wzmacniacz wg ichniego żargonu miałby twardy przester.

Tak naprawdę to się zastanawiałem nad jakimś źródłem prądowym na bazie lampy jakiejś

Obojętnym bykiem: na takiej lampie i tak musisz wytracić blisko 100V. Z kolei pojawi się pokusa zastąpienia lampy plasticzanym LM317, który zadowoli się już pojedynczymi woltami.

... celem podniesienia potencjału katody, aby można było zrealizować bezpośredni sprzęg galwaniczny ze stopniem poprzedzającego "driver'a".

Audiofilstwo w najczystszej postaci: tak śmierdzą Ci kondensatory sprzęgające? Bo jeżeli chcesz wykorzystywać lampy końcowe w klasie AB2 (z prądem siatek sterujących) - właściwy będzie driver transformatorowy lub dławikowy, oczywiście także przeciwsobny aby uwolnić się od kłopotów z nasycaniem rdzeni. Jeżeli na kolejne elementy indukcyjne Cię nie stać - można popróbować z galwanicznym sprzężeniem drivera ze stopniem końcowym klasy AB2 przy zasilaniu lamp drivera dodatkowym napięciem ujemnym od strony katod. Można też wykonać driver w postaci przeciwsobnego wtórnika katodowego pracującego bez prądów siatki; wtedy przy galwanicznym sprzężeniu siatek stopnia mocy z katodami drivera owo dodatkowe ujemne napięcie zasilające będzie niewielkie, a w szczególnych przypadkach może okazać się zbędne. W przypadku pracy stopnia końcowego bez prądów siatki sprzężenie inne niż oporowo-pojemnościowe jest nieuzasadnione.

Wtenczas obie katody obu lamp pracujących w push-pull byłyby połączone wielkim kondensatorem typu "ultra-path", który zapina pętlę w relacji: lampa1-transformator-lampa2-kondensator.

Tego nie rozumiem: a co z doprowadzeniem składowej stałej do poszczególnych katod? Jaką miałoby korzyść to przynosić w porównaniu ze standardowymi dwójnikami RC w każdej z lamp, względnie wspólnym dwójnikiem RC dla obu lamp połączonych katodami? Co to za nowomodne wynalazki?

Ale chyba raczej zarzucę ten pomysł i wrócę do zupełnie podstawowego schematu aplikacyjnego.

I od tego najlepiej zacznij, skoro i z teorią, i z praktyką krucho.

[zjj_wwa]

korzystne okazuje się zwarcie siatki trzeciej z anodą tj przekształcenie pentody w tetrodę. Napięcie kolana okazuje się wówczas znacząco niższe, co przekłada się na dodatkowe cenne miliwaty mocy wyjściowej a efekt dynatronowy jeszcze nie przeszkadza w tym zastosowaniu.

Czy takie ewentualne łączenie S3 z anodą to powinno w tym przypadku mieć miejsce przez opornik, w celu ograniczenia prądu płynącego przez S3 i ograniczenia ryzyka jej przegrzania / stopienia ?

[zjj_wwa]

Audiofilstwo w najczystszej postaci: tak śmierdzą Ci kondensatory sprzęgające? Bo jeżeli chcesz wykorzystywać lampy końcowe w klasie AB2 (z prądem siatek sterujących)

Nie, nie śmierdzą. W sumie to mnie teraz zupełnie przekonałeś. Co jak co, ale w przypadku tego typu lamp, to dodatnie prądy siatek sterujących zupełnie nie są i prawdopodobnie nigdy nie byłyby do niczego potrzebne. Tym bardziej że konstrukcja transformatora głośnikowego (rozmiar, waga, moc, pasmo) też przecież podlega pewnym ograniczeniom.
A ten wzmacniacz, co teraz używam, zbudowałem na sprzęgach kondensatorowych i bardzo dobrze mi to gra, jestem zadowolony i w zasadzie nie ma się do czego przyczepić. Więc masz rację. Nie będę kombinował z tymi sprzęgami bezpośrednimi i zrobię to bezpiecznie, czyli oporowo-kondensatorowo. A przy okazji - może przeżyję.

[Tomek Janiszewski]

Czy takie ewentualne łączenie S3 z anodą to powinno w tym przypadku mieć miejsce przez opornik, w celu ograniczenia prądu płynącego przez S3 i ograniczenia ryzyka jej przegrzania / stopienia ?

Absolutnie byłoby to zbyteczne. Porównaj powierzchnię drutów siatki trzeciej (najrzadszej w całej lampie na dodatek) z powierzchnią anody. Ilu mikroamperów spodziewasz się wówczas w siatce trzeciej? Z tej samej przyczyny najzupełniej zbędny jest opornik w siatce drugiej, gdy łączy się ją z anodą przekształcając pentodę w triodę, mimo że siatka druga jest znacznie gęstsza (w krańcowym przypadku, w tetrodach strumieniowych - równie gęsta jak siatka pierwsza). To tylko chroniczna, nieuleczalna tępota audiofilitycznej populacji połączona z wyjątkową odpornością na wiedzę sprawia że ten nieszczęsny opornik pokutuje na absolutne każdym schemacie zawierającym pentodę w połączeniu triodowym, nawet na "Hihi-Endzie" SE na piewszej w życiu lampie PCL86 wyszabrowanej z wystawionej na śmietnik "Libry". Niebezpieczeństwo stopnienia siatek drugich istnieje tylko w normalnym połączeniu pentodowym, ale tylko wtedy gdy lampa pracuje przy stałym, silnym przesterowaniu, wchodząc głęboko w zakres dopływu powrotnego. Taka sytuacja ma miejsce w pentodowych gitarowcach, i tam rezystor między siatką drugą a zasilaniem ma sens.

[zjj_wwa]

http://tubecad.com/2014/09/blog0306.htm

Tutaj jest ten "dziwny" kondensator typu Ultra-Path, 100uF, łączący katody dwóch lamp mocy, każda z nich obciążona źródłem prądowym. Te dwa lub trzy ostatnie obrazki na stronie ...
To tutaj ten pomysł znalazłem.

[Tomek Janiszewski]

http://tubecad.com/2014/09/blog0306.htm

Na tej stronie są różne dziwne wynalazki, poczynając już od pierwszego układu tranzystorowego, gdzie zastosowano wtórniki wstępne będące jednocześnie żródłami napięcia polaryzującego stopień końcowy, znikając jednak marną wysterowywalność, gdyby istotnie zastosowano tam rezystory zamiast statycznych lub dynamicznych źródeł prądowych.

Tutaj jest ten "dziwny" kondensator typu Ultra-Path, 100uF, łączący katody dwóch lamp mocy, każda z nich obciążona źródłem prądowym. Te dwa lub trzy ostatnie obrazki na stronie ...

Najwidoczniej chciano kontrolować prąd katodowy każdej z lamp z osobna. Gdyby nie to - równoważny byłby układ poprzedzający, z połączonymi katodami i wspólnym źródłem o wydajności dwukrotnie większej. Tylko po co w ogóle kontrolować prądy aż tak dokładnie, z użyciem źródeł stałoprądowym? Miałoby to jeszcze jakiś sens we wzmacniaczu PP "self-splitting" w którym sterowana jest tylko jedna z lamp końcowych, podczas gdy do drugiej doprowadza się jedynie bias. Zbędny okazuje się wówczas odwracacz fazy - za cenę konieczności pracy stopnia końcowego w czystej klasie A.