Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

[Romekd]

Kolejne wykresy dotyczą zniekształceń intermodulacyjnych. Znowu komuś mogłoby się wydawać, że jeśli poziomy zniekształceń nieliniowych są stosunkowo niskie, to podobnie powinny przedstawiać się poziomy zniekształceń intermodulacyjnych. Niestety tak nie jest i układ scalony UL1481 pod względem ich poziomu do najlepszych nie należy. Dlatego ja nie polecam go do wzmacniaczy wyższej klasy, z czym jednak Tomek Janiszewski się nie zgadza, choć On tego typu zniekształceń nigdy nie mierzył, a ich uciążliwość dla odsłuchu muzyki jest nieporównywalnie większa niż zniekształceń harmonicznych...
Pierwsze pomiary z typowymi dla płytki magnetofonu M-2405S kondensatorami w obwodach kompensacji częstotliwościowej.

-
-
Następne uzyskane po usunięciu kondensatora 5600 pF.

-
Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

I na koniec wyniki pomiarów zniekształceń intermodulacyjnych innego typu, czyli występujących po podaniu na wejście wzmacniacza dwóch przebiegów sinusoidalnych o jednakowych amplitudach i częstotliwościach 13 kHz i 14 kHz. Pierwszy zestaw wyników dla układu z kondensatorami C406 i C407 jak w oryginalnym rozwiązaniu z magnetofonu M-2405S. W tym przypadku układ UL1481 cechował się średnim poziomem zniekształceń IMD.

-
-
Kolejne wykresy dla układu pozbawionego kondensatora 5600 pF.

-
Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Ponieważ dostałem do prób zdemolowane radio "Giewont", w którym rolę wzmacniacza m.cz. pełnił układ UL1402, chce dla porównania z wynikami poprzedniego testu pokazać jak zachowywał się ten układ pod względem zniekształceń THD i IMD. Wynik pokazał, że UL1402 to absolutny rekordzista w generowaniu wszelkiego typu zniekształceń. W starej książce "Układy scalone w zastosowaniach", wydanej w roku 1979, jej autor, pan Zbigniew Szpakowski podał, że układ może wnosić typowo 0,5% zniekształceń nieliniowych, choć nie sprecyzował w jak szerokim paśmie częstotliwości mogły być one mierzone. W nocie katalogowej wydanej przez CEMI można było znaleźć informację, że UL1402 wprowadza zniekształcenia nieliniowe na poziomie 0,3% (wartość typowa), co kompletnie nie pokrywało się z faktami.

-
Poniżej płytka, dzięki której wykonałem pomiary.

-
I zmierzone zniekształcenia nieliniowe przy napięciu zasilania 13,4 V i obciążeniu 4 Ω.

-
Po ich obejrzeniu zbaraniałem... Pomyślałem, że może układ UL1402 jest wadliwy, więc zastąpiłem go nowym. Wymieniłem też kondensatory ceramiczne niskiej jakości w obwodach kompensacji częstotliwościowej, zastępując je foliowymi o tej samej pojemności oraz wszystkie kondensatory elektrolityczne. Niestety niewiele to pomogło, co widać na wykresach poniżej.

-
Na koniec zmieniłem jeszcze wartości kondensatorów kompensacji, montując zamiast kondensatora 4,7 nF (ferroceramiczny) kondensator polistyrenowy 470 pF a zamiast 560 pF wstawiając kondensator o pojemności 220 pF (też styrofleksowy). Zastosowałem też kolejny, nowy (już trzeci) układ scalony UL1402. Znowu otrzymałem tragiczne wyniki.

-
Sprawdziłem też zniekształcenia przy mocy 0,5 W i częstotliwości 10 kHz.

-
Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

I jeszcze kończąc temat UL1402, przedstawię pomiar zniekształceń intermodulacyjnych, które produkował ten układzik przy podaniu na wejście dwóch sygnałów sinusoidalnych o częstotliwościach 250 Hz i 8 kHz o stosunku amplitud 4:1. One również wypadły tragicznie i nieporównywalnie gorzej od tych wprowadzanych przez tranzystorowy wzmacniacz bidakomplementarny z magnetofonu M-2405S.

-
Dziwne, że nikt w tamtych czasach nie krytykował brzmienia odbiorników wyposażonych w ten marnej jakości wzmacniacz scalony...

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Przedstawione przeze mnie wyniki pomiarów popularnych w dawnych latach wzmacniaczy scalonych w mojej ocenie potwierdzają, że postęp w dziedzinie technologii ich produkcji postępował dość wolno. Pierwsze scalone wzmacniacze mocy cechowały się bardzo marnymi parametrami elektrycznymi, a ich największą zaletę stanowiło umieszczenie wielu tranzystorów i rezystorów w jednej krzemowej strukturze, zamkniętej w małej zwartej obudowie, co pozwalało uprościć konstrukcję zawierających te elementy urządzeń. Pierwszym tego typu układem, z jakim spotkałem się w dzieciństwie był TAA611B (TAA611B12), zastosowany w krajowych odbiornikach przenośnych "Lidia" ("Lidia-2"; MOT-721), Dana (MOT-728) czy Eltra-50 (MOT-729). Wg zapewnień producenta układ wnosił do sygnału o częstotliwości 1 kHz zniekształcenia harmoniczne o poziomie od 0,7% do 1,7% (zależnie od poziomu wzmocnienia napięciowego /34...48 dB/, ustalonego rezystorem w pętli sprzężenia zwrotnego) przy mocy 50 mW.

-
Poniżej plik z notą aplikacyjną TAA611

TAA611B-SGS.pdf

(180.33 KiB) Pobrany 141 razy

W podobnym czasie zetknąłem się z serią wzmacniaczy UL1401...1405, których zniekształcenia nieliniowe miały wynosić od 0,3% do 0,5%, a jak pomiary wykazały potrafiły generować zniekształcenia przekraczające nawet 1%.
Na pewno znacznie od nich lepszymi, choć dostarczającymi mniejszych mocy były układy serii UL1490...1497, które pojawiły się wkrótce później, oraz UL1481, które były chętnie stosowane w radiach stereofonicznych stacjonarnych (np. "Duet" /DSP-301) i przenośnych (np. radiomagnetofon "Condor" /RM 820 S/, produkowany od drugiej połowy lat 80., w którym wykorzystano 4 szt. UL1481 w połączeniach mostkowych). W samochodowych radiach zachodnich pojawiły się końcówki mocy typu TDA2003 (polski odpowiednik z CEMI miał symbol UL1413) i TDA2005 (stereofoniczny), których zniekształcenia nieliniowe wynosiły 0,15% i 0,3%.

-
W polskim magnetofonie Aria użyto czeskich układów MDA2020, których zniekształcenia dla obciążenia 8 Ω potrafiły być niższe od 0,1% w szerokim zakresie mocy wyjściowych, a w odbiornikach telewizyjnych w drugiej połowie lat 80. pojawiła się seria wzmacniaczy typu TDA2020 do TDA2050, przy czym zniekształcenia tego ostatniego układu serii (wszystkie miały ten sam typ obudowy i identyczne rozmieszczenie wyprowadzeń) wynosiły już tylko 0,02% (dla f = 1 kHz i Po = 0.1...20 W), a ich moc wyjściowa mogła osiagać do 35 W (dla Rob=4 i h=10%)

-
Wszystkie przedstawione przeze mnie wykresy przedstawiają typową wartość zniekształceń, podaną przez producenta układu. Nie są to więc "prognozy" zniekształceń, a wyniki rzetelnie przeprowadzonych pomiarów. Dlatego wyniki przedstawione przez Tomka Janiszewkiego (hc<0,05% dla Rob. 4 Ω, dla dwóch przypadkowych egzemplarzy UL1481...) uważam za nierealne. Błąd występuje albo w sposobie pomiarów, albo złej interpretacji uzyskanych wskazań, albo w uszkodzeniu aparatury, na których się je przeprowadzało. Nie widzę innego wytłumaczenia...

Pozdrawiam
Romek

[kubafant]

Dlatego wyniki przedstawione przez Tomka Janiszewkiego (hc<0,05% dla Rob. 4 Ω, dla dwóch przypadkowych egzemplarzy UL1481...) uważam za nierealne. Błąd występuje albo w sposobie pomiarów, albo złej interpretacji uzyskanych wskazań, albo w uszkodzeniu aparatury, na których się je przeprowadzało. Nie widzę innego wytłumaczenia...

Z tego co pamiętam z postów Tomka odczytywał on napięcia sygnału i harmonicznych pozbawionych składowej podstawowej wprost z ekranu oscyloskopu, jako liczbę działek przemnożonych przez wzmocnienie toru Y. Wątpię, aby dokonywał właściwego w takiej sytuacji całkowania aby poznać rzeczywistą wartość skuteczną sygnałów. A przecież sygnał zniekształceń pozbawiony składowej podstawowej w żadnym wypadku nie przypomina sinusoidy. Może to jest przyczyną rozbieżności?

[Romekd]

Całkiem możliwe. Jednak uparcie twierdził, że zniekształcenia są bardzo, bardzo niskie, mnie natomiast oskarżał za rozmaite jego zdaniem błędy i braki w wykształceniu, potrzebne do przeprowadzenia analizy wzmacniacza... To co przedstawiał faktycznie kłóciło się z posiadaną przeze mnie wiedzą, więc po raz nie wiem już który jeszcze raz przeglądnąłem dostępne w necie informacje. Natrafiłem też na ciekawe opracowania wielu znanych firm, jednak znalezione pdf-y są zbyt obszerne, by zamieścić je jako załączniki na naszym Forum. W każdym razie informacje w nich zawarte potwierdziły wszystko to, co i tak już wcześniej wiedziałem lub podejrzewałem.
Na zakończenie przedstawię jeszcze wyniki pomiarów układu UL1497, gdyż udało mi się znaleźć naprawdę fajny egzemplarz...

Pozdrawiam
Romek

[Marek7HBV]

-
Dziwne, że nikt w tamtych czasach nie krytykował brzmienia odbiorników wyposażonych w ten marnej jakości wzmacniacz scalony...

Człowiek, który po całonocnej kolejce przed sklepem RTV kupił takie cudo był szczęśliwy, że wystarczyło i dla niego A ,,Lato z radiem,,na wszystkim grało dobrze, a reszta to malkontenci

[Romekd]

-
Dziwne, że nikt w tamtych czasach nie krytykował brzmienia odbiorników wyposażonych w ten marnej jakości wzmacniacz scalony...

Człowiek,który po całonocnej kolejce przed sklepem RTV kupił takie cudo,był szczęśliwy że wystarczyło i dla niego A ,,Lato z radiem,,na wszystkim grało dobrze,a reszta to malkontenci

I dokładnie o taką odpowiedź mi chodziło Człowiek cieszył się z każdego nowego urządzenia, gdyż ważne było co się oglądało i słuchało, a nie jakieś tam nieparzyste zniekształcenia, czy "drobne" przekłamania w odtwarzaniu kolorów w TV Apetyt rósł w miarę jedzenia. Gdy moi rodzice w latach 70. wymienili starego czarno-białego Szmaragda na kolorowego lampowego "Rubina", efekt "wielobarwnego" obrazu mnie poraził... Gdy 10 lat później kupiłem EI-5650 (od trzeciej w nocy do 10. rano czekałem w samochodzie na otwarcie sklepu), znowu przeżyłem szok - te kolory, ich nasycenie i kontrast obrazu... Po zakupie kilka lat później odbiornika SONY KV2911R przez kilka godzin nie mogłem oderwać oczu od wyświetlanego przez ten odbiornik obrazu. Naturalne i soczyste barwy na potężnym ekranie (wtedy taki się wydawał ) sprawiały, że odnosiłem wrażenie, że od studia telewizyjnego dzieli mnie tylko szyba... Dwukanałowy, stereofoniczny dźwięk wzmacniały wspomniane przeze mnie nowoczesne (na tamte lata) końcówki mocy, bodajże typu TDA2040, a odtwarzały dwudrożne kolumny (w każdej znajdowały się trzy głośniki), zamontowane wewnątrz odbiornika... Moc wyjściowa toru audio wynosiła, o ile dobrze pamiętam, 15 watów na kanał... Wtedy to wszystko bardzo cieszyło mój słuch i wzrok. Dzisiaj takiej przyjemności nie sprawia mi nawet oglądanie odbiornika z OLED-owym ekranem, pracującym w rozdzielczości 4 k...

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Jak już zapowiedziałem, przedstawiam pomiary scalonego wzmacniacza UL1497, zamontowanego na module fonii od telewizora "Neptun-150". Poniżej zdjęcie i schemat modułu.

-
Pierwsze testy przeprowadziłem z oryginalnymi wartościami elementów na płytce modułu, podając sygnał 1 kHz na wejście rezystora R205 po wymontowaniu kondensatora sprzęgającego C210. Układ zasilałem napięciem 12 V, a wyjście obciążyłem rezystorem 8 Ω.

-
-
Następnie powtórzyłem pomiary po wymianie kondensatora C216 z 2 nF na 470 pF oraz C217 z 160 pF na 68 pF

-
Po tych testach sprawdziłem jakie zniekształcenia wprowadza układ dla częstotliwości 10 kHz. Pierwsze pomiary wykonałem przy odłączonym kondensatorze C211 (1,8 nF), którego rolą jest ograniczenie pasma przenoszenia od góry i zapewnienie odpowiedniej charakterystyki przenoszenia toru m.cz. w telewizorze (deemfaza). W układzie podczas wykonywania tych pomiarów znajdowały się oryginalne kondensatory C216 i 217 (2 nF i 160 pF).

-
W tym momencie zorientowałem się, że zakłócenia widoczne na poprzednich ekranach analizatora biorą się z zakłóceń elektrycznych, nakładających się na wejście układu UL1497, których źródłem jest kilka przetwornic i zasilaczy urządzeń w mojej pracowni. Podłączyłem więc ponownie kondensator C211, co spowodowało potrzebę zwiększenia amplitudy sygnału podawanego na rezystor R205. Jednak wykresy po takiej zmianie stały się dużo lepsze, a pokazywane przez sprzęt wyniki bardziej miarodajne.

-
-
Następnie zmieniłem wartości kondensatorów C216 z 2 nF na 470 pF oraz C217 ze 160 pF na 68 pF i powtórzyłem pomiary THD dla częstotliwości 10 kHz. Wyniki tych zabaw poniżej.

-
CDN

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Sprawdziłem charakterystyki przenoszenia wzmacniacza z kondensatorem C211 i bez oraz z oryginalnymi wartościami pojemności kondensatorów C216 i 217 oraz z wartościami obniżony tych kondensatorów do 470 pF i 68 pF. Sprawdziłem cztery możliwe kombinacje. Wyniki poniżej.

-
Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

O jakości wzmacniacza nie decyduje jedynie poziom zniekształceń nieliniowych. Ma na nią ogromny wpływ również poziom innych typów zniekształceń, np. intermodulacyjnych, który podobnie jak i w innych układach może być bardzo wysoki, mimo niskiego poziomu zniekształceń harmonicznych. Niestety tak właśnie jest w przypadku układu UL1497, co dyskwalifikuje go do bardziej ambitnych zastosowań, np. w roli wysokiej klasy wzmacniacza słuchawkowego Z resztą oceńcie to Koledzy sami...
Zacznę od zniekształceń SMPTE IMD dla częstotliwości sygnałów sinusoidalnych 250 Hz i 8 kHz o stosunku amplitud 4:1. Pierwsze pomiary wykonane dla oryginalnych wartości kondensatorów C216 i C217.

-
-
Kolejne dla obniżonych jak poprzednio pojemności C216 i C217 (do 470 pF i 68 pF).

-
Z mniejszymi pojemnościami kondensatorów wyniki są co prawda lepsze, ale ciągle dużo brakuje im do dobrych...

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

i już naprawdę ostatnie wyniki dla UL1497. Myślę, że więcej nie będę przeprowadzał pomiarów układów tej "klasy"...
Wyniki pomiarów zniekształceń IMD dla częstotliwości sygnałów 19 kHz i 20 kHz (amplitudy 1:1) wykonane przy większych pojemnościach kondensatorów C216 i C217.

-
-
Oraz oraz wyniki IMD przy zmniejszonej pojemności kondensatorów kompensacji częstotliwościowej do 470 pF i 68 pF

-
Coś takiego niestety naprawdę nie nadaje się do budowania słuchawkowych "Ramotek"...

viewtopic.php?p=321858#p321858

Pozdrawiam
Romek

[AZ12]

Witam

Zawężenie pasma przenoszenia przenoszenia wzmacniacza fonii odbiornika telewizyjnego miało głównie na celu zmniejszenie przenikania częstotliwości odchylania poziomego 15625Hz do toru fonii.

[Tomek Janiszewski]

Postanowiłem powrócić do tej wypowiedzi Tomka, gdyż nie wierzę w szczęście i "cudowne" przypadki w elektronice, a badania prowadzone przez renomowane firmy traktuję poważnie, gdyż przeprowadzane przeze mnie eksperymenty i pomiary w grubo ponad 90% przypadków potwierdzają dane techniczne podzespołów, podawane przez ich producentów. Tomek zbadał dwa zupełnie przypadkowo napotkane egzemplarze scalonego wzmacniacza UL1481, wyprodukowane przez CEMI i w obu przypadkach dla mocy wyjściowej w okolicach 0,5 W zaobserwował zniekształcenia nieliniowe mniejsze od 0,05%, lub przy jeszcze mniejszych mocach wyjściowych zniekształcenia praktycznie niewidoczne na ekranie oscyloskopu (ginące w szumach), podłączonego do wyjść jego "kompensatora".

Przetestowałem także dwa egzemplarze UL1480P, i z jednym uzyskałem wyniki tragiczne, zdecydowanie gorsze i od wszelkich innych układów scalonych, z UL1405L włącznie, i od najgorszego wykonania bidaków od M531S. Z drugim zaś - zupełnie przyzwoite. Może do Warszawy wysyłano lepsze egzemplarze niż gdzie indziej, skoro i wśród innych typów (z wyjątkiem UL1440T) zdarzało mi się natrafić na egzemplarze dobrej jakości, a wśród UL1481T była ich wręcz zdecydowana większość, podczas gdy Tobie trafiały się same pogiętasy?

Metoda przedstawiona przez Tomka nie jest ani nowatorska, ani jakaś wyjątkowa pod względem precyzji, za to jak sądzę pozwala obejrzeć i ocenić zniekształcenia występujące w bardzo szerokim paśmie (odpowiada za to pasmo przenoszenia oscyloskopu, czyli pasmo pomiarowe może mieć nawet dziesiątki lub setki MHz), a dla tak szerokiego pasma zniekształcenia powinny być jeszcze wyższe niż dla celowo zawężonego, a dla takiego zawężonego z reguły wyniki swoich pomiarów przedstawiali producenci scalonych wzmacniaczy audio.

Ale pozwala też na własne oczy zobaczyć co się dzieje w analizowanym układzie. I pozbyć się tego czego być nie musiało (choćby szpil odpowiedzialnych za obfitość harmonicznych wysokiego rzędu przy katalogowym obwodzie korekcji częstotliwościowej). Albo też wyeliminować z rozważań egzemplarze ewidentnie wadliwe, jak choćby pierwszy ze zbadanych UL1480P.

Tomek podał całkowity poziom zniekształceń nieliniowych mniejszy od 0,05% przy obciążeniu wyjścia rezystancją 4 Ω, gdy producent i autor zastosowanych w układzie rozwiązań podał poziom 0,3%. Ja do tego momentu przebadałem w sumie 31 sztuk układów TBA810AS i jego odpowiedników (w tym 17 sztuk nowych i wylutowanych z płyt UL1481, wyprodukowanych przez krajowe CEMI), uzyskując wyniki mniej lub bardziej zbliżone do tych podawanych przez producentów, przez co wyniki podane przez Tomka uważam za mało wiarygodne. Przecież producent celowo nie zawyżałby poziomu zniekształceń swojego wyrobu o ponad 600%.

Miał w takim zawyżaniu zniekształceń (a tym samym w zaniżaniu parametrów) własny, przeliczalny na piniędze interes. Wszak gdyby zadeklarował zniekształcenia poniżej 0.1% (przynajmniej dla umiarkowanej mocy, na poziomie 0,5W) to znaczną część partii produkcyjnej musiałby wybrakować, nawet gdyby w przytłaczającej większości wyrobów zniekształcenia mieściły się w przedziale 0,11-0,15%. Podając zaś 0,3% mógł spokojnie sprzedawać jako pełnowartościowe niemal wszystkie egzemplarze, nawet te które przy mocach przekraczających 50% mocy maksymalnej miały równie skandalicznie złe parametry jak ów nieszczęsny egzemplarz U1480P.

Poza tym zniekształcenia te wynikały z konstrukcji układu, zastosowanych w nim rozwiązań i bez zmiany tej konstrukcji tak znacznej poprawy parametrów nie należałoby się spodziewać...

Zdecydowanie się z tym nie zgadzam. Wszak wiele spośród przebadanych przeze mnie egzemplarzy układów scalonych, w tym nawet UL1440T nie wykazywało na kompensatorze zniekształceń "prostownikowego" typu, świadczących o rażącej asymetrii wzmocnienia dla obu połówek sygnału, stanowiących jak przypomnę organiczną cechę wszelkich wzmacniaczy tranzystorowych w konfiguracji bida-komplementarnej. Wyjątkami były: UL1405L gdzie ta wada wynikała rzeczywiście z konstrukcji układu, oraz ów jeden egzemplarz UL1480P.

Tomek napisał, że na podniesienie poziomu zniekształceń całkowitych pewien wpływ mogły wywierać kondensatory kompensacji częstotliwościowej, które ustalały górną częstotliwość graniczną wzmacniacza na ok. 20 kHz. Widomo, że kondensatory te powodowały spadek wzmocnienia układu dla wyższych częstotliwości, przez co dla tego zakresu wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego był mniejszy, przez co zniekształcenia mogły być wyższe (na pewno miał miejsce wzrost poziomu harmonicznych wyższego rzędu). Tylko dlaczego na wykresach przedstawiających zależność całkowitego poziomu zniekształceń od częstotliwości sygnału wzmacnianego nie widać spadku zniekształceń dla częstotliwości niższych od 1 kHz, a przy bardzo niskich następuje nawet ich wzrost?

Myślę że wiele mógłby tutaj powiedzieć eksperyment z tak pogardzanym i lekceważonym kompensatorem. Zobaczyłoby się jak te zniekształcenia wyglądają, czy i tu przypadkiem nie mamy do czynienia z czymś podobnym co zaobserwowałem na najgorszym egzemplarzu UL1480P. Choć oczywiście tym razem efekt nie musiałby być aż tak silny.

W kolejnym poście spróbuję przedstawić wyniki dla najlepszego ze znalezionych przez mnie układów firmy CEMI, kupionego jeszcze w czasach największej świetności naszego krajowego producenta; testowane układy miały wydrukowany znak najlepszej (pierwszej) jakości wyrobu...

Rangi owej jedynki umieszczonej na kawałku białego sera, takiego kupowanego nie w Oszołomie czy innym Tęskno lecz u Pani Jadzi w GS z Koziej Wólki i zawijanego w pieluchę bym nie przeceniał. Zbieram jak wiadomo wszelkie tranzystory CEMI w obudowie metalowej, i nie przypominam sobie aby na jakimkolwiek posiadanym egzemplarzu BC211 i BC313 ona nie występowała. Bez względu na to czy były to tranzystory w 16 - najwyższej grupie wzmocnienia, czy też w grupie 10 lub 6, czy też w ogóle bezgrupowe. Co szkodziło umieścić takie piętno na obudowie UL1481?