101 pytań odnośnie projektowania wzmacniacza gitarowego

[Dragon]

Witam,
postanowiłem zaprojektować lampowy wzmacniacz gitarowy. Z lampami mam już pewne doświadczenie, ale tylko we wzmacniaczach Hi-Fi - stąd pragnąłbym zadać kilka pytań.

1)Czemu duża większość, jak nie wszystkie, wzmacniacze gitarowe mają stopień końcowy w układzie PP w klasie AB? Przecież we wzmacniaczu gitarowym chodzi o nieliniowość, stąd stopień końcowy SE nie byłby(moim zdaniem) głupim pomysłem. Przecież gdyby chodziło o moc, to lampy pracowałyby w klasie B(do tego dochodziłoby, korzystne moim zdaniem, zniekształcenia skrośne).
2)Jakie zniekształcenia są najbardziej pożądane we wzmacniaczu gitarowym? Na pewno nie harmoniczne wysokich rzędów.
3)Czemu niektórzy konstruktorzy stosują globalne sprzężenie zwrotne w swoich wynalazkach? Przecież takie sprzężenie zredukuje zniekształcenia i z miękkiego przesteru, zrobi twardy. Moim zdaniem coś tu nie pasuje.

Z góry dziękuję za odpowiedź i pozdrawiam,
Dragon

[painlust]

Akurat bardzo duża większość wzmacniaczy PP pracuje w klasie B bo ta klasa zapewnia duże moce.

[Ghost]

Jak dla mnie to wzmacniacz gitarowy ma się do Hi-Fi jak helikopter do samolotu - niby oba latają, ale pod względem pilotażu to nie to samo.

Ten wzmacniacz to chcesz "projektować" w celu użytkowym czy naukowym ?

1 - są też gitarowce SE - dla mnie zasada jest prosta - do 5W SE, powyżej 5W PP
2 - gain and more gain (or less gain - depending on what you play)
3 - to nie ma pasować tylko brzmieć - jeśli w gitarowcu coś wydaje się bezsensowne, ale działa to nie jest bezsensowne.

[painlust]

A tak przy okazji... brzmienia gitarowca nie da się tak po prostu zaprojektować... zbyt dużo czynników, które wpływają na brzmienie. Dlatego lepiej pomodować coś istniejącego pod siebie.

[LukaszWwa]

1)Czemu duża większość, jak nie wszystkie, wzmacniacze gitarowe mają stopień końcowy w układzie PP w klasie AB? Przecież we wzmacniaczu gitarowym chodzi o nieliniowość, stąd stopień końcowy SE nie byłby(moim zdaniem) głupim pomysłem. Przecież gdyby chodziło o moc, to lampy pracowałyby w klasie B(do tego dochodziłoby, korzystne moim zdaniem, zniekształcenia skrośne).

PP to głównie moc, sprawność wzmacniacza, ale te rzeczy są mało ważne w gitarowcu, bo przecież są komba 30W i głowy 100W których moce znacząco się różnią, a mimo różnicy mocy służą do tego samego. Sygnałem z trafa głośnikowego zawsze można wysterować wzmacniacz tranzystorowy o większej mocy niż sam gitarowiec i problem braku mocy rozwiązać. Tutaj większe znaczenie ma sama praca inwertera - odmienna w klasie A i odmienna w klasie B. Gdy końcówka wysterowana jest małym sygnałem daje czystą klasę A. Gdy wysterowana jest dużym sygnałem daje klasę B. Wprowadza to w konstrukcji PP m. in. asymetrię przebiegu sinusoidalnego i parę innych dobrych rzeczy . Daje to spore możliwości w kreowaniu brzmienia. Wiele preampów brzmi kiepsko bez odpowiedniej końcówki mocy, bo to ona w dużej mierze kreuje dźwięk. W dużej mierze większe znaczenie w brzmieniu ma to jak wygląda czoło połówki sinusoidy, niż zniekształcenia skrośne które występują przed lub po przejściu sygnału przez zero.

2)Jakie zniekształcenia są najbardziej pożądane we wzmacniaczu gitarowym? Na pewno nie harmoniczne wysokich rzędów.

Ciężko powiedzieć, ponieważ nie jest to takie proste jak się wydaje. Składa się na to wiele czynników. Cały ten bałagan zaczyna się na siatce lampy - jak wiesz, siatka spolaryzowana jest określonym napięciem. Jeżeli amplituda sygnału nie jest większa niż napięcie polaryzacji siatki to na anodzie otrzymujesz czysty (z małą ilością zniekształceń) n razy wzmocniony sygnał. Ale mówimy tu o sytuacji (!) w której wykorzystujesz liniową charakterystykę siatki. Jeżeli amplituda sygnału będzie większa od napięcia polaryzującego to nastąpi obcięcie sygnału. A co jeśli siatkę dodatkowo masz spolaryzowaną w jej nieliniowym zakresie charakterystyki? No, to tutaj zaczyna się zabawa z harmonicznymi. Bo o który nieliniowy odcinek charakterystyki chodzi? Dolny czy górny? To jest jedna para kaloszy. Druga para to obcinanie anodowe - i znów zaczyna się zabawa, więc poczytaj trochę o tym. Generalnie uważa się, że parzyste harmoniczne są najbardziej pożądane, mniej pożądane są nieparzyste wysokich rzędów.

3)Czemu niektórzy konstruktorzy stosują globalne sprzężenie zwrotne w swoich wynalazkach? Przecież takie sprzężenie zredukuje zniekształcenia i z miękkiego przesteru, zrobi twardy. Moim zdaniem coś tu nie pasuje.

Żeby obniżyć % udział niższych harmonicznych w sygnale i zmodyfikować pasmo przenoszenia. To jest jego główne zadanie.

[Dragon]

Dziękuję kolegom za odpowiedzi - w najbliższym czasie będę zabierał się za projektowanie, stąd przewiduję więcej pytań

Pozdrawiam,
Dragon

[Pi-Vo]

W sprzężeniu zwrotnym kryje się jeszcze jedna sprawa. Wzmacniacze lampowe mają z natury płytkie sprzężenie zwrotne i znacznie większą impedancję wyjściową niż tranzystorowe. Wynika to ze stosowania transformatora wyjściowego. Wpływa to na tak zwaną często kontrolę głośników co od strony technicznej jest współczynnikiem tłumienia rezonansu głośnika, czyli Dumping Factor (stosunek impedancji głośnika do impedancji wyjściowej wzmacniacza). Dla wzmacniaczy Hi-Fi jest pożądany jak największy, w tranzystorowej można osiągnąć rzędu 1000 a w lampowych 10-15. Mały DF powoduje że głośniki grają własnym rezonansem w zakresie niskich tonów. Dla wielu gitarzystów jest to pożądane, w Hi-Fi przeciwnie. Wprowadzenie płytkiego sprzężenia (w lampowych gitarowcach rzędu 6dB) daje to zmniejszenie rezonansu głośników i często mają możliwość włączenia i wyłączenia sprzężenia odpowiednio nazwanym przełącznikiem (np. Dumping albo Spong/Bold czy Vintage/Modern, zależnie od fantazji konstruktora). Zastosowanie sprzężenia w końcówce daje też możliwość realizacji korekcji Presence która podbija pasmo w okolicach 3,5KHz. W sumie takie kombinacje dają spore możliwości kreowania odpowiedzi dynamicznej i częstotliwościowej stopnia końcowego. Polecam analizę schematów znanych wzmacniaczy, szczególnie Mesa (np. DR), H&K (np. Tiramp) czy niektórych Marshall. Łatwiej zrozumiesz jak to działa.

[AZ12]

Witam

Wzmacniacze lampowe mocy zbudowane są w większości przypadków na pentodach pracujących w układzie ze wspólną katodą. Tego typu elementy zachowują się jak źródła prądowe, stąd wysoka impedancja wyjściowa.

[Tomek Janiszewski]

Wpływa to na tak zwaną często kontrolę głośników co od strony technicznej jest współczynnikiem tłumienia rezonansu głośnika, czyli Dumping Factor (stosunek impedancji głośnika do impedancji wyjściowej wzmacniacza). Dla wzmacniaczy Hi-Fi jest pożądany jak największy, w tranzystorowej można osiągnąć rzędu 1000 a w lampowych 10-15. Mały DF powoduje że głośniki grają własnym rezonansem w zakresie niskich tonów

Audiofilskie przeinaczenie. Nie ma zauważalnej różnicy między wzmacniaczem którego tzw. DF wynosi 1000, czy też tylko 10-15. Duża różnica jest natomiast między wzmacniaczem z DF10-15 a wzmacniaczem z DF 0,15-0,25. A tak marne DF mają wzmacniacze pentodowe pozbawione jakiegokolwiek USZ. Na tłumienie głośnika ma bowiem wpływ impedancjia nie samego wzmacniacza, lecz suma impedancji wzmacniacza oraz rezystancji drutu w cewce głośnika (wynosząca zwykle 70-90% impedancji głośnika), a także rezystancji przewodów i filtrów między wzmacniaczem a głośnikiem. Gdy mamy głośnik o impedancji znamionowej 8 omów, to na rezystancję drutu w cewce przypadać może 6 omów, rezystancję natomiast kabli i ewent. cewek zwrotnicy można dla jasności pominąć. Jakie zatem znaczenie miało będzie w tej sytuacji, czy głośnik będzie pędzony ze wzmacniacza "DF" równym 10, czy też 1000? W jednym wypadku suma rezystancji wyniesie 6,8 oma, w drugim zaś 6,008 oma. Nieduża różnica. Co innego gdy wzmacniacz będzie miał DF=0,2: wtedy głośnik będzie sterowany z impedancji 40 omów, suma wyniesie 46 omów - to już zupełnie inna bajka. A gdy potrzebne jest naprawdę silnie tłumienie głośników - można zastosować wzmacniacz o ujemnej impedancji wyjściowej, uzyskanej przez kombinację ujemnego napięciowego oraz dodatniego prądowego sprzężenia zwrotnego. Gdy ograniczy się zakres działania sprzężenia dodatniego do pasma w którym tłumienie jest potrzebne, tj w pobliżu rezonansu głośnika, a uzyskana ujemna impedancja wzmacniacza nie przekroczy co do modułu impedancji drutu w głośniku, to wzbudzenie nie grozi. Za to przy rezystancji wzmacniacza równej -4 omy uzyska się wypadkową rezystancję 2 omy, tym samym tłumienie będzie trzykrotnie lepsze niż przy współpracy głośnika z "idealnym" wzmacniaczem o nieskończenie wielkim "DF".
Przykład lampowego wzmacniacza, co prawda nie przeznaczonego do gitary wyposażonego w dodatnie prądowe sprzężenie zwrotne publikowano w polskiej literaturze już przeszło 40 lat temu:
https://mlodytechnik.pl/files/jww/78-nw ... j_mocy.pdf
Tylko nie wytłumaczono precyzyjnie, jaka tak naprawdę jest jego rola.

[Dragon]

Witam po przerwie,
zaczynam projektować wzmacniacz, stąd kolejne pytania. Zacznę od końcówki mocy.
Zdaniem wielu gitarzystów pełnie lampowego dźwięku uzyskuje się przy przesterowaniu końcówki mocy. Ponadto, wzmacniacza chciałbym używać tylko w domu, stąd założyłem niską moc wyjściową - tak aby móc jednocześnie przesterować końcówkę mocy przy dostatecznie niskim poziomie natężenia dźwięku. Wybór padł na lampę 6V6, a dokładniej jej odpowiednik 6P6S w konfiguracji SE. Jednak przy przeglądaniu schematów, natknąłem się na pewne różnice:
1)Impedancja anodowa zamiast typowych dla lamp 6V6 5kOm, wynosi zazwyczaj 7kOm. Taki zabieg powoduje zmniejszenie poziomu drugiej harmonicznej i zwiększenie poziomu trzeciej harmonicznej. Czy taki zabieg skutkuje czymś jeszcze?
2)Rezystor siatki pierwszej (antyparazytowy) ma wartość zazwyczaj taką jak w układach Hi-Fi. Ale zauważyłem, że te rezystory w przedwzmacniaczu mają wartość kilkudziesięciu tysięcy omów. Czy zakładając dosyć częste przesterowanie lampy końcowej powinienem również użyć rezystora o tak dużej wartości?
3)Kondensator katodowy również ma wartość zbliżoną do tych w układach Hi-Fi. Tymczasem w przedwzmacniaczu te kondensatory mają małe wartości, które skutkują szybszym odtykaniem się stopnia oraz ograniczeniem pasma od dołu. Czy zakładając (prawie) ciągły przester lampy końcowej powinienem użyć kondensatora o małej wartości jak w przedwzmacniaczach gitarowych?
4)Zamówiłem transformator głośnikowy TO-2-339 o mocy 2W. Czy w takim przypadku lepiej zrobić klasyczny stopień wyjściowy o pełnej mocy (dla lampy 6V6 około 5W) i pozwolić na mocne nasycenie transformatora czy jednak lepiej tak dobrać rezystor siatki drugiej, aby ograniczał moc lampy do około 2W?

Z góry dziękuję za odpowiedzi.
Pozdrawiam,
Dragon

[AZ12]

Witam

czy jednak lepiej tak dobrać rezystor siatki drugiej, aby ograniczał moc lampy do około 2W?

Zastosowanie nieblokowanego rezystora przy siatce drugiej pentody mocy powoduje zmniejszenie wzmocnienia napięciowego, co ma wpływ na zmniejszenie mocy wyjściowej przy takim samym poziomie sygnału wejściowego. Można również zmniejszyć jeszcze prąd anodowy, ale wtedy znacznie zwiększy się zawartość harmonicznych ze względu na niedopasowanie.

Mniejszą moc wyjściową można uzyskać z pentody o mniejszej mocy admisyjnej np: EL95, jednak nie są one tak popularne jak EL84, 6V6, itp.

[Marek7HBV]

Kolego Dragon budowa wzmacniacza gitarowego to jest budowa instrumentu i projektowanie go na zasadzie zasłyszanych rad jest bez sensu.Nie projektuje się lecz tworzy.Żaden kultowy wzmacniacz nie powstał na deskach kreślarskich,lecz w pracowniach muzyków/elektroników szukających swego brzmienia gitary.Stąd Marshalle i Fendery w których wszystkie te rozwiązania powstały już wiele lat temu.I albo Kolega będzie kopiował orginały,albo będzie tworzył z gitarą w ręku nowe -własne brzmienie Jedyne rozwiązanie budowania własnego brzmienia,to zrobić układ eksperymentalny i próbować z czasem niestandartowymi rozwiązaniami,ale zawsze z gitarą i głośnikiem odpowiedniej mocy .Każdy taki układ to dziesiątki i nawet setki parametrów których żaden[ŻADEN] program komputerowy nie ogarnie i zostaje metoda prób i błędów[byle nie z wysokim napięciem ].A co do porównań do HI-FI,to należy pamiętać że gitara to od 80Hz-1300 Hz i harmoniczne,więc dół jest nie wskazany-a nawet trzeba się go pozbyć ze względu na przydzwięk.Wiem co piszę,bo parę latek kleiłem wzmacniacze do gitary i to w czasach kiedy Marshalla można było zobaczyć tylko w kinie a cudem techniki był WR40[zupełnie nie nadający się do gry solo ]M.

[Ghost]

Złożył byś sobie lepiej jakiegoś Champa z kitu. Tak jak pisze Marek, projektowanie gitarowca według jakichś teoretycznych założeń to kiepski pomysł. Złóż coś prostego ze sprawdzonego schematu a potem modyfikuj wedle swoich potrzeb. Wiadomości z Hi-Fi w przypadku gitarowca możesz śmiało wyrzucić do kosza

[Dragon]

Dziękuję kolegom za odpowiedzi.

Nie projektuje się lecz tworzy.

projektowanie gitarowca według jakichś teoretycznych założeń to kiepski pomysł.

Jasne, rozumiem. Jednak na pewno są jakieś zasady projektowania gitarowców. I nie chodzi mi o uzyskanie konkretnego brzmienia na podstawie projektu teoretycznego, ale o aspekty techniczne. Nawet we wzmacniaczu gitarowym nie powinno się przekraczać dopuszczalnej mocy traconej na anodzie, na siatce drugiej (stąd duża wartość rezystora siatki drugiej to przede wszystkim jej ochrona) itp. Do tego na pewno można przyjąć jakieś orientacyjne założenia. Np. układy z polaryzacją stałą posiadają twardy przester, a układy z polaryzacją automatyczną bez kondensatora katodowego mają miękki przester. Duże stałe czasowe w obwodach siatkowych i katodowych, to przytkanie układu przy przesterowaniu/mocnym wysterowaniu.
Czy istnieją książki (lub ewentualnie artykuły) na temat projektowania gitarowców, oprócz strony Toma? Jeśli tak, to byłbym bardzo wdzięczny za polecenie takowych.

Pozdrawiam,
Dragon

[nkas]

Łap.
http://guitarscience.net
http://www.valvewizard.co.uk/index.html
To z takich wartych przejrzenia. Z niegitarowych to RDH4 tam jest "wszystko".