Hommage a Williamson

[Piotr]

Ostatnio widziałem na forum parę konstrukcji nazywanych Williamsonami, pomyślałem więc, że i ja powiem parę słów na ten temat.

Przeglądając pobieżnie internet można odnieść wrażenie, że D.T.N. Williamson był wynalazcą przeciwsobnego wzmacniacza ze stopniem ultraliniowym, a w szczególności tego z podziałem uzwojeń w proporcji 43%.
Otóż nie. Pan Williamson przeznaczył dużo czasu, atramentu, lamp i transformatorów na ogólne prace nad poprawą jakości odtwarzania dźwięku przez wzmacniacze. Można uznać go za jednego z pionierów idei hi-fi. Czytając jego artykuły można zauważyć kilka spostrzeżeń i wynikających z nich założeń, które przewijają się przez wszystkie opracowania i kolejne schematy:
-Wzmacniacz wysokiej jakości powinien być układem przeciwsobnym.
-Do odsłuchu w warunkach domowych najlepiej stosować klasę A, ewentualnie AB o pełnej mocy traconej w spoczynku i polaryzacji automatycznej. Przy zastosowaniu ogólnodostępnych lamp moc wyjściowa jest wtedy wystarczająca, a jakość odtwarzania i niezawodność urządzenia lepsza, niż w przypadku klas z niskim prądem spoczynkowym.
-Stosując typowe lampy mocy (np. serii KT66, 77, 88 itd.) warto zastosować przeciwsobny stopień sterujący, ponieważ proporcja napięcia sterującego do napięcia zasilania jest zbyt duża aby zastosować odwracacz o dzielonym obciążeniu bezpośrednio do sterowania lampami mocy.
-Optymalnym rozwiązaniem w zakresie odwracania fazy dla układu hi-fi jest stopień z dzielonym obciążeniem sprzężony bezpośrednio z poprzedzającym do stopniem WK.

Powyższe punkty sumują się w typ schematu zwany topologią Williamsona, na który składają się:
-Stopień WK, do którego siatki doprowadzony jest sygnał wejściowy, a do nieblokowanego Rk sprzężenie zwrotne z uzwojenia wtórnego TG;
-Sprzężony z nim bezpośrednio, bez "przesuwaczy poziomu" odwracacz o dzielonym obciążeniu;
-Przeciwsobny stopień sterujący ze wspólnym rezystorem katodowym, pracujący przy stosunkowo wysokim napięciu anodowym;
-Przeciwsobny stopień mocy z polaryzacją automatyczną i osobnym Rk dla każdej z lamp;
-Niezależnie od trybu pracy (triodowy, UL, QUAD) lampami mocy są tetrody wiązkowe, ew. pentody.

Rodzaj używanego przez Williamsona stopnia mocy zmieniał się w zależności od aktualnych potrzeb, stanu wiedzy i dostępnych lamp.
Początkowo był to stopień triodowy wykorzystujący tetrody wiązkowe w połączeniu triodowym. Taka konfiguracja była wybrana nie bez powodu. Połączenie triodowe tetrod, czy pentod, zapewnia w wielu aspektach parametry lepsze z punktu widzenia hi-fi, niż typowe triody mocy.
W miarę rozwoju różnych układów z dzielonym obciążeniem Williamson stosował kolejne jego wersje, również samemu wnosząc niemały wkład w ich udoskonalanie. Co prawda w artykule "Amplifiers and Superlatives" szydzi on nieco z układu ultralinear i wykazuje wiele zalet obciążenia dzielonego między anodą i katodą, zwanego później QUADem. Generalnie jednak można zauważyć tezę pojawiającą się mniej lub bardziej wprost we wszystkich opracowaniach Williamsona, którą pozwoliłem sobie przyjąć jako motto prezentowanych wzmacniaczy:

Spośród wszystkich dostępnych rozwiązań układowych należy wybrać takie, które przy użyciu aktualnie dostępnych podzespołów wykażą najwięcej obiektywnych zalet w danym zastosowaniu.

Poniżej przedstawiam początek budowy wzmacniacza, który postaram się ukończyć i opisać możliwie szybko i sprawnie.

Hommage a Williamson - czas start!

[TooL46_2]

Zapowiada sie powaznie i ladnie (jak zwykle). Mimo, iz pociagnalem mojego do przodu troche ostatnio (choc jeszcze nie udokumentowalem w moim watku) to chyba mnie wyprzedzisz Z niecierpliwoscia czekam na ciag dalszy!

[MariuszElektronik]

Witam!

Tak z ciekawości, dlaczego tym razem zasilacz lampowy? Kibicuje projektowi. Przerobiłem od SE ECL86 po GM70. Ale PP EL34 dalej był w planach. Teraz już go zrobię

[Piotr]

Dziś wieczorem dostałem szaski, więc mogłem na chwilę zabrać się do pracy.
Udało się wbić gwinty w otwory, zamontować podstawki lampowe, gniazda zasilające i włączniki, dławiki zasilacza i transformatory oraz zrobić kilka zdjęć.

[TooL46_2]

Czyli monobloki No ladne cacko!

[dolphin123]

Rewelka Piotrze! Jakie bański w stopniu końcowym?

Czy możesz podpowiedzieć gdzie zaopatrujesz się w gumki przepustowe na okablowanie?
download/file.php?id=60541&mode=view

[MariuszElektronik]

Rewelka Piotrze! Jakie bański w stopniu końcowym?

Czy możesz podpowiedzieć gdzie zaopatrujesz się w gumki przepustowe na okablowanie?
download/file.php?id=60541&mode=view

Na zdjęciu są KT88 lub 6550. EH niestety długo nie pracują.

[haderach]

"Czy możesz podpowiedzieć gdzie zaopatrujesz się w gumki przepustowe na okablowanie?"

Ja zazwyczaj któreś z tych :
http://allegro.pl/listing/listing.php?o ... -2-mt-0519

[Piotr]

Jakie bański w stopniu końcowym?

Bański KT88 Elektroharmoniksa

EH niestety długo nie pracują.

W takim razie powinieneś chyba zmienić awatar

Czy możesz podpowiedzieć gdzie zaopatrujesz się w gumki przepustowe na okablowanie?
download/file.php?id=60541&mode=view

Na przykład http://www.tme.eu/pl/details/fix-gr-50/ ... fixfasten/

[Piotr]

Dziś udało mi się uruchomić i wstępnie pomierzyć wzmacniacze.
Pasmo -3dB wynosi 10Hz - 110kHz przy 1W. Przy pełnej mocy dolna częstotliwość rośnie do ok.15Hz.
Moc maksymalna okazała się zależna od użytego egzemplarza lampy prostowniczej i wyniosła od 44W do 49W przy obciążeniu 4R. Ponadto dla pierwszej (słabszej) lampy przy obciążeniu 8R uzyskałem 32W, natomiast dla 3R nieco ponad 55W.
Pozostało jeszcze uzupełnić sprawy wizualne typu fronty, nóżki i takie tam.
O tym, a także o schemacie, założeniach i odrobinie teorii w kolejnym odcinku za kilka dni

[lamposz]

Wszystko pięknie jak zawsze, tylko czy te rezystory 560R 10w nie odpadną sobie za kilka lat jak tak wiszą ?

[TooL46_2]

Przeciez zdjecia szaski sa 'do gory nogami' wiec normalnej pozycji beda lezec a nie wisiec.

[lamposz]

Teraz zwisają w dół , jak odwróci się szaskę to będą stały.

[dolphin123]

Wszystko jest w takim porządku, że nie ma o co pytać, tylko podziwiać postępy należy..

No może zapytam o łączówki, gdzie się zaopatrujesz Piotrze?

[Piotr]

Dziś, jak obiecałem, kilka słów o schemacie i założeniach konstrukcyjnych.

Pierwsze pytanie, dlaczego zasilacz lampowy, wiąże się z pytaniem, którego nikt nie zadał, mianowicie dlaczego monofoniczny.
Otóż celem było uzyskanie klimatu z czasów Williamsona, kiedy:
-Nie było półprzewodników
-Wzmacniacze, a szczególnie wzmacniacze mocy, wykonywano jako monofoniczne
-Topologia Williamsona była szczytem mody audio

Ponadto do założeń doszło:
-Moc w granicach 40-50W na obciążeniu 4R z tendencją do spadków w dole pasma
-Uzyskanie możliwie dobrych mierzalnych parametrów wzmacniacza.
-Brak jakichkolwiek regulacji, począwszy od prądu spoczynkowego, a skończywszy na przełączniku trioda/pentoda. Nic, tylko włącz/wyłącz.

W załączniku schemat.
Jak widzicie, jest to klasyczny Williamson, czyli stopień wejściowy bez Ck, sprzężony bezpośrednio z odwracaczem bez przesuwania poziomu. Odwracacz o dzielonym obciążeniu zasilany jest ze stosunkowo wysokiego napięcia. Przeciwsobny stopień sterujący z dodatkowym Rk poprawiającym symetrię, co jest pewnym wybiegiem poza oryginalny schemat, ale nie kłóci się z postulatami Williamsona. Wreszcie stopień mocy w układzie ultraliniowym. Mam świadomość, że nie był to pierwotny układ stosowany przez Williamsona, ale został wybrany z dwóch powodów. Po pierwsze przy tej wielkości transformatora wyprowadzenie odczepów nie wpływa negatywnie na układ uzwojeń i można to zrobić bez pogorszenia pasma, co zresztą widać na pomiarach. Po drugie lampy KT88 wybitnie preferują UL.
A dlaczego właśnie KT88? Dla założonego zakresu mocy można wybierać spośród wielu lamp. W zasadzie wszystkie octale od 6L6 w górę teoretycznie się nadadzą, ale pierwszym ograniczeniem jest założona polaryzacja automatyczna. Z kolei największe lampy w rodzaju KT120, czy KT150 są słabiej dostępne, w niewielkiej liczbie wykonań, o niewiadomej trwałości i słabej dokumentacji. Za to KT88 produkuje praktycznie każdy szanujący się wytwórca lamp, jej dokumentacja techniczna to materiał na osobną książkę, no i jest ona w stanie bez zbytniego wysiłku oddać do obciążenia zadaną moc przy polaryzacji automatycznej. Trzecia sprawa jest już bardziej subiektywna, otóż jestem fanem serii KT66-77-88.

Niebawem zdjęcia gotowych wzmacniaczy, jak tylko wszyscy kurierzy się wyrobią. A później... kolejna, zupełnie inna wersja