OTL na pocztek

[PiotrCh]

Przecież technika lampowa to obiekt pożądania każdego estety z kręgu audiomaniaków - uczta dla oczu i uszu - to nigdy nie umrze
Pół nocy dumałem nad tym punktem pracy lampy i wyobrażałem sobie z każdej strony o co w tym chodzi, po co, czemu i jak - i czytałem po 10 razy to co piszecie:D:D Nie wiem czy wszystko już rozumiem - na pewno nie, ale coś mi świta.

Już widzę czym są te wykresy Ia(Ua, Us)) Prąd płynący przez lampę zależy wyraźnie od obydwu napięć, przy czym Ua jest ustalone, a Us wachluje w ślad za muzyką I teraz trzeba ustalić taki prąd Ia, żeby w ciszy był na odpowiednim poziomie. Ten odpowiedni poziom to taki, dla którego wachlowanie będzie symetryczne względem tego poziomu - czyli tyle energii co na dole tyle na górze. Punkt taki znajdę na prostej obciążenia. Tu też dumałem sobie czym ta prosta jest, jak ją zinterpretować. I myślę, że to jest pewne przybliżenie wartości prądów przy różnych napięciach siatki Us ale dla jakiegoś konkretnego przyjętego obciążenia R - chyba dlatego nazywa się prostą obciążenia. Czyli przyjmuję obciążenie obwodu zawierającego lampę (Katoda - Anoda, a między nimi siatka). I dla tego R przy jakimś bardzo dużym (ujemnym) napięciu siatki wartość prądu zmierza do zera. Pierwszy warunek brzegowy. Drugi warunek brzegowy to dla tego samego R przy Us=0 na pierwszej krzywej dostanę punkt Ia. I zapewne jakby się pomierzyło prądy anodowe dla poszczególnych napięć siatki Us (dla wszystkich krzywych i dla tych co ich nie wrysowano) - to te punkty ułożyły by się wzdłuż tej prostej.

I teraz ten punkt prądu spoczynkowego dla danego obciążenia lampy musi leżeć na tej prostej ponieważ wartość prądu anody musi poruszać się po takiej liniowej charakterystyce podążając za zmianą napięcia na siatce. Skoro warunkiem brzegowym dla siatki jest Us=0 V - to siłą rzeczy punkt musi leżeć poniżej przecięcia prostej i krzywej Ia(Ua, Us=0). Tylko pytanie jest o ile niżej. I tu musiałem zrozumieć o jaki liniowy odcinek charakterystyki chodzi. No i znalazłem w sieci rysunek, który obok tego wykresu przedstawia wykres prądu anodowego od napięcia siatki. To jest tak krzywa, która przy wartościach bliższych zera ma mniej lub bardziej liniowy odcinek. Czyli wszystkie punkty przecięcia prostej obciążenia z rodziną krzywych dla napięć siatki pokazują mi tę właśnie charakterystykę. Jak wstawię punkt w połowę tego odcinka liniowego - to dostanę konkretną wartość prądu i napięcia. I to jest ten punkt prądu spoczynkowego wokół którego siatka będzie wachlowała napięciem i prądem lampy. Teraz tylko trzeba dobrać towarzyszący lampie opornik - żeby taki punkt osiągnąć - i to ma być kolejna lekcja:)

Edit:
I tak jak piszecie - prostą trzeba ustalić poniżej obwiedni mocy maksymalnej oznaczonej na wykresie. Czyli sprowadza się to do założenia odpowiedniego obciążenia R obwodu (rezystory, głośniki słuchawek, R transformatora i wszystko co obciąża układ). I tu będzie problem, żeby to obciążenie określić, bo u mnie w gałęzi anody nic nie ma, tylko przy katodzie są rezystory i na wyjściu 60 omów w słuchawkach. No i oporność samej lampy czyli współczynnik nachylenia prądu do napięcia - to jest to nachylenie charakterystyki lampy S z karty katalogowej tak?

Jeśli dalej motam (choć na pewno mniej) - to proszę o korektę.

[Jurek O]

Motasz, motasz ale w miarę w dobrym kierunku. Żeby nie błądzić po sieci przy okazji nabierając "złych" nawyków spraw sobie na początek książkę - "Lampy Elektronowe w Aplikacjach Audio" A. Zawada. Alek przystępnym językiem opisuje wszystko co trzeba wiedzieć na początek.

Jurek

[PiotrCh]

Wiedziałem, że będą koszty się mnożyć na każdym kroku Ale nikt nie obiecywał, że będzie lekko i przyjemnie :D A mogłem iść do technikum zamiast LO Ale to już historia. Czytam dalej i weryfikuję błędy myślowe

[kubafant]

Już widzę czym są te wykresy Ia(Ua, Us)) Prąd płynący przez lampę zależy wyraźnie od obydwu napięć, przy czym Ua jest ustalone, a Us wachluje w ślad za muzyką

Uściślijmy. To nie jest typowy stopień końcowy, tylko wtórnik katodowy, gdzie obciążenie przełożono z obwodu anodowego do katodowego. Nic to nie zmienia w sposobie wyznaczania punktu pracy - obciążenie jest, włączone szeregowo /dla prądu stałego/ z lampą, a gdzie ono się znajduje to już inna inszość. Tak więc każda zmiana Us pociąga za sobą zmianę Ia (o wielkości tej zmiany mówi nam nachylenie charakterystyki /przejściowej/, inaczej transkonduktancja; wyrażona w mS albo mA/V [za wodą przyjęło się jeszcze mho - odwrotność ohm]). Zmiana prądu płynącego przez opornik (obciążenie) powoduje zmianę napięcia na tym oporniku (czyli w efekcie zmianę napięcia anodowego lampy - wszak opornik i lampa są połączone szeregowo). Żeby nie było tak łatwo, trzeba pamiętać, że zmiana napięcia anodowego też powoduje zmianę prądu! Jak dużą, o tym informuje następny kluczowy parametr - rezystancja wewnętrzna. Jest to rezystancja dynamiczna (różniczkowa, znaczy: nie liczona wprost z prawa Ohma, tylko wg pochodnej), można ją sobie wyobrazić jako odwrotność nachylenia charakterystyki wyjściowej (anodowej). Słowem, im krzywe biegną bardziej płasko (poziomo), tym nachylenie mniejsza i rezystancja wewnętrzna większa. Im są bardziej strome - tym mniejsza rezystancja wewnętrzna lampy. Możesz dla sprawdzenia otworzyć karty katalogowe dwóch lamp: triody (np. tej swojej) oraz pentody (np. EF86) i porównać wykresy. Charakterystyki pentody są (nie licząc nieliniowego fragmentu przed kolankiem) niemal równoległe do osi odciętych, co pozwala przypuszczać znaczną rezystancję wewnętrzną. Charakterystyki triody są natomiast stromo nachylone, co każe oczekiwać niskiej wartości oporu. I istotnie tak jest. Impedancja wewnętrzna triod jest rzędu setek omów, kiloomów, a pentod - rzędu setek kiloomów, megaomów. Wspomniana EF86 w typowym punkcie pomiarowym (przy 250 V zasilania) ma oporność ok. 2,5 M.

Mnożąc te dwa parametry, tj. nachylenie razy rezystancję wewnętrzną otrzymuje się współczynnik wzmocnienia lampy. Mówi on o maksymalnym dostępnym wzmocnieniu, jakie można w danych warunkach z lampy uzyskać. Jest to tak zwane równanie Barkhausena.
W rzeczywistości wzmocnienie stopnia jest zawsze mniejsze ze względu na obciążenie lampy rzeczywistą opornością (dałoby się osiągnąć wzmocnienie równe współczynnikowi wzmocnienia pod warunkiem obciążenia lampy nieskończenie wielką rezystancją, czyli np. dobrym źródłem prądowym).

I teraz trzeba ustalić taki prąd Ia, żeby w ciszy był na odpowiednim poziomie. Ten odpowiedni poziom to taki, dla którego wachlowanie będzie symetryczne względem tego poziomu - czyli tyle energii co na dole tyle na górze. Punkt taki znajdę na prostej obciążenia. Tu też dumałem sobie czym ta prosta jest, jak ją zinterpretować. I myślę, że to jest pewne przybliżenie wartości prądów przy różnych napięciach siatki Us ale dla jakiegoś konkretnego przyjętego obciążenia R - chyba dlatego nazywa się prostą obciążenia. Czyli przyjmuję obciążenie obwodu zawierającego lampę (Katoda - Anoda, a między nimi siatka). I dla tego R przy jakimś bardzo dużym (ujemnym) napięciu siatki wartość prądu zmierza do zera. Pierwszy warunek brzegowy. Drugi warunek brzegowy to dla tego samego R przy Us=0 na pierwszej krzywej dostanę punkt Ia. I zapewne jakby się pomierzyło prądy anodowe dla poszczególnych napięć siatki Us (dla wszystkich krzywych i dla tych co ich nie wrysowano) - to te punkty ułożyły by się wzdłuż tej prostej.

Nie jestem pewien czy dobrze zrozumiałem, ale wydaje mi się że dobrze kombinujesz. Prosta obciążenia to prosta łącząca wszystkie punkty, jakie może zająć lampa podczas pracy z zadanym obciążeniem. Warunki brzegowe są następujące:
a) lampa całkowicie zatkana, na siatce silne napięcie ujemne: prąd wynosi 0, napięcie jest równe pełnemu napięciu zasilania (bo skoro nie płynie prąd, to nie ma spadku napięcia);
b) lampa całkowicie otwarta, na siatce silne dodatnie (!) napięcie, napięcie anodowe wynosi 0 (całe napięcie zasilania odkłada się na oporniku), prąd wynosi... z prawa Ohma, Ia = Uzas/Robc

Wszystko co pomiędzy nimi to punkty, które lampa przybiera w myśl pobudzania napięciem na siatce. Normalnie znajduje się w spoczynkowym punkcie pracy (zaraz powiem jak go wybrać). Podając na siatkę dodatnie napięcie (powiedzmy, górna połówka sin) prąd rośnie i napięcie maleje, przesuwamy się w górę i w lewo po prostej obciążenia. Przy ujemnej połówce - na odwrót. Im większy sygnał sterujący, tym więcej się przesuwamy. Punkt pracy, jak już wspomniałem, powinien leżeć mniej więcej po środku użytecznego, liniowego, fragmentu charakterystyki. Nakładamy więc następujące ograniczenia:
a) cały zakres musi leżeć poniżej Us = 0 V, gdyż zakładamy pracę bez prądu siatki (po przyłożeniu dodatniego napięcia na siatkę, przestaje ona mieć ogromną, niemal nieskończoną rezystancję i zaczyna przewodzić prąd, co wprowadza silne zniekształcenia, bo stopień sterujący przeważnie nie jest przewidziany na taką ewentualność; w klasie B, C, AB2 i rzadko stosowanej A2 jest to akceptowalne; tutaj mamy klasę A1 i nie jest dopuszczalna praca z prądem siatki)
b) cały zakres musi leżeć powyżej Ia = 0 (bo lampa przewodzi prąd tylko w jednym kierunku i nie może on przyjąć wartości ujemnych)
c) poniżej hiperboli mocy admisyjnej
d) na środku wykreślonego wg powyższych ograniczeń odcinka.

I tak jak piszecie - prostą trzeba ustalić poniżej obwiedni mocy maksymalnej oznaczonej na wykresie. Czyli sprowadza się to do założenia odpowiedniego obciążenia R obwodu (rezystory, głośniki słuchawek, R transformatora i wszystko co obciąża układ). I tu będzie problem, żeby to obciążenie określić, bo u mnie w gałęzi anody nic nie ma, tylko przy katodzie są rezystory i na wyjściu 60 omów w słuchawkach. No i oporność samej lampy czyli współczynnik nachylenia prądu do napięcia - to jest to nachylenie charakterystyki lampy S z karty katalogowej tak?

Problemem tutaj jest nienormalność tego stopnia (w sensie: nietypowość). To jest wtórnik katodowy, który będzie pracował z bardzo niesprzyjającym obciążeniem. Gdyby to był stopień transformatorowy, byłoby łatwo: bierzmy impedancję głośnika czy słuchawek, mnożymy przez kwadrat przekładni i już - mamy obciążenie. Tutaj mamy do czynienia z dwiema prostymi obciążenia, jedna będzie dla prądu stałego (czyli bierzemy pod uwagę tylko opornik katodowy), druga - dla prądu zmiennego, czyli równoległe połączenie opornika katodowego i impedancji odbiornika (słuchawek).

Na stronie Merlina zalinkowanej wcześniej jest to w przystępny sposób (choć po angielsku) wyjaśnione.

Pozdrawiam,
Jakub

[PiotrCh]

Bardzo dziękuję!
Będę trawił każde zdanie - do bólu.
Większość (poza masą nowych zjawisk) z tego co opisałeś fachową terminologią - pokryło się z moim wyobrażeniem, zwłaszcza co do warunków brzegowych i do tego, że krzywe poszczególnych Us wypełniają całą przestrzeń i prosta obciążeń łączy konkretne wartości prądów dla danego obciążenia.
Teraz obciążenie. Dokładnie tak się tego spodziewam, oporniki w gałęzi katody są obciążeniem tego obwodu, do tego równolegle słuchawki. No i teraz to nachylenie. Ciekawa interpretacja. Opór w omach jest tangensem kąta nachylenia relacji U do I. Tu na wykresie mamy I do U więc w jakimś sensie jest to odwrotność wielkości wyrażonej w omach. Muszę to przetrawić. Nie liczymy z prawa Ohma dlatego, że nie jesteśmy w liniowym zakresie tak? Stąd konieczność wyliczenia pochodnej z krzywej, żeby ten współczynnik określić? Ale karta podaje jakąś wartość mA/V - u mnie 5.5 mA/V... na razie się zatrzymam, przetrawię to co opisałeś odnośnie nachylenia charakterystyki, porysuję sobie, podumam, przemyślę - w końcu zajrzę. W między czasie postaram się oszacować obciążenie lampy ale widzę, że to jest problem. Bo od obciążenia lampy zależy przecież położenie prostej i co za tym idzie punktu pracy. A z drugiej strony to znajomość punktu pracy pozwala obliczyć rezystor, który spowoduje odpowiedni spadek napięcia i prąd Ia (ten z punktu pracy). Więc na razie czuję się jakby mi zabrakło jednego równania do obliczenia układu .

[kubafant]

Krzywe dla poszczególnych Us to krzywe parametryczne, wybrane z nieskończonej liczby innych krzywych. Tak naprawdę wykres powinien być trójwymiarowy, wtedy dałoby się przedstawić całość zjawiska. Ponieważ to niepraktyczne, kreśli się tylko niektóre krzywe (np. co 1 V napięcia Us), a to wystarcza do projektowania układów i daje pojęcie o zjawisku.

Liczymy z pochodnej ze względu na nieliniowość. Weźmy jakiś dowolny punkt na krzywej i policzmy z prawa Ohma (całkowite napięcie i całkowity prąd). Wyjdzie bzdura, dlatego, że rzeczywiste nachylenie krzywej jest inne. Prawo Ohma działa dla oporników, gdzie prosta zaczyna się w punkcie 0, 0 (początku układu współrzędnych) i nie zmienia swojego nachylenia aż w nieskończoność. Tutaj nachylenie się zmienia, a więc trzeba liczyć z mniejszych kawałeczków, dU i dI. Zmniejszając je do nieskończenie małych odcinków, uzyskujemy pochodną.

Pozdrawiam

[PiotrCh]

Tak, duży trójkąt działa tylko gdy przeciwprostokątna jest liniowa, inaczej liczyć trzeba z małych trójkącików Wszystko jasne.
Dziś w nocy przymierzę się do pierwszych obliczeń.
Mentalnie mi nie pasuje to obciążenie. Jak w klasycznych wzmacniaczach uzwojenie pierwotne transformatora głośnikowego jest obciążeniem - to tak jak Jurku napisałeś, sprawa wydaje się być prosta. Tutaj obciążeniem jest rezystor (rezystory) po stronie katody...a słuchawki wpięte równolegle zmniejszają ten opór. Poza tym jedne słuchawki mają 60 omów, a inne 300 omów więc rozrzut tych obciążeń jest spory, no chyba, że wpływ impedancji słuchawek jest niewielki w stosunku do pozostałych oporności, tj. rezystory + oporność właściwa lampy. Muszę spróbować to porachować i zobaczę co mi wyjdzie, jakie wartości, żeby od czegoś zacząć w sensie praktycznym:)

[kubafant]

Dlatego napisałem, że obciążenie jest bardzo trudne. Będąc z Tobą szczery, to nie jest dobry projekt na początek. Lepiej by się sprawdził oklepany ze wszech stron PCL86 SE gdzie mamy typowy wzmacniacz z transformatorem.

Oczywiście, że wpływ niskiej impedancji słuchawek będzie znaczny. Będzie znaczny, i do tego ujemny, bo nie jest to obciążenie korespondujące z urządzeniem wysokoimpedancyjnym, jakim jest lampa. Zawsze powinno być właściwe dopasowanie impedancji (po to są transformatory). To tak jak z transportem mocy: mamy linię przesyłową o oporze R i jaki odbiornik pozwoli w największej części wykorzystać dostępną moc?
Tutaj jest tak samo, z tym, że do straty mocy dochodzą jeszcze zniekształcenia, wynikające z niewłaściwego obciążenia lampy. W normalnym przypadku (z głośnikiem) byłyby one nie do zniesienia, ale z racji, że słuchawki potrzebują niewielkiej mocy (liczonej w mW), to jakoś to może i będzie działać.

Aczkolwiek już dużo lepszy byłby wtórnik white'owski, z tym że on wymaga dwóch lamp mocy (dwóch triod).

Pozdrawiam,
Jakub

[PiotrCh]

Jakubie, ja tak szybko nie podążam:) Rozumiem, że jest tu pewne niedopasowanie i przekazanie energii z lampy do słuchawek będzie obarczone jakimiś potwornymi stratami przez niedopasowanie owych impedancji. Miałem jednak nadzieję, że właśnie fakt małego zapotrzebowania na moc przez słuchawki zrekompensuje ten fakt, czyli sporo stracimy, ale to co zostanie to wystarczy:) Bardziej mnie zmartwiłeś zniekształceniami. Miałem nadzieję, że uda się dobrać taki punkt pracy triody wyjściowej - aby sygnał napięciowy i prądowy był w dyskutowanym wcześniej zakresie liniowym charakterystyki lampy.
Mój wybór podyktowany był wyłącznie prostotą schematu, a jego błędy ... no cóż, może uda się wycisną z tego maksimum - czyli znośny dźwięk i zrozumienie jak to działa oraz jak powinno działać:)

[kubafant]

Ale co, czyżbym za szybko opowiedział o jakimś nowym pojęciu, nie dając dość czasu na przegryzienie się i ułożenie w głowie starych?

Schemat jest prosty, tak samo jak schemat PCL86 SE, i tu dwie lampy, i tu, z tym, że w SE miałbyś dwie lampy w jednej bańce

No, mniejsza o to. Jak rozumiem ciasto umiesione, chleb w piecu: transformatory już kupione, albo zamówione i odwrotu niet.
Jedynie w takim razie mogę zasugerować, abyś zbytniej wagi (w tym także i ekonomicznej - koszt elementów) do tego projektu nie przykładał. Potraktuj to jako oślą łączkę, coś na czym nabierzesz pewnego obycia w poruszaniu się w świecie elektroniki i lamp. Bo potem, za lat trzy, pięć, spojrzysz wstecz i uśmiechniesz się tylko z politowaniem nad swoją pierwszą konstrukcją. Któż tak nie miał!

Miałem jednak nadzieję, że właśnie fakt małego zapotrzebowania na moc przez słuchawki zrekompensuje ten fakt, czyli sporo stracimy, ale to co zostanie to wystarczy:) Bardziej mnie zmartwiłeś zniekształceniami. Miałem nadzieję, że uda się dobrać taki punkt pracy triody wyjściowej - aby sygnał napięciowy i prądowy był w dyskutowanym wcześniej zakresie liniowym charakterystyki lampy.

Bo i tak rzeczywiście jest. Moc jest na tyle mała, że jakoś się przez to niedopasowanie przepycha. Zniekształcenia też nie będą przy cichym słuchaniu potworne, celowałbym w maks. kilka procent. To oczywiście żadne Hi-Fi, ale na Hi-Fi jeszcze przyjdzie czas, prawda?

Pozdrawiam,
Jakub

[PiotrCh]

Prawda do kwadratu

[Marek7HBV]

Bo od obciążenia lampy zależy przecież położenie prostej i co za tym idzie punktu pracy. A z drugiej strony to znajomość punktu pracy pozwala obliczyć rezystor, który spowoduje odpowiedni spadek napięcia i prąd Ia (ten z punktu pracy). Więc na razie czuję się jakby mi zabrakło jednego równania do obliczenia układu .

W tym przypadku można przypuszczać że konstruktor miał słuchawki o większej rezystencji,znalazł w przydasiach okazałą lampę i wstawił w katodzie opornik,taki-aby grało dobrze i nie dymiło A serio.Jeżeli Kolega ma słuchawki 60 omowe i chce uzyskać dość głośny dzwięk z małymi zniekształceniami z tego układu,to należy zmniejszyć wartość R6 do wartości ok 1k{przy zapewnieniu z zasilacza prądu o wartości do 200 mA}.Tak usprawniony wzmacniacz będzie dobrze współpracował z niskoomowymi słuchawkami,a zimą ogrzeje mieszkanie{ciepły dzwięk } i to nie są żarty!:D

[Jurek O]

Tu masz trochę inny "słuchawkowiec".

https://serwis.avt.pl/manuals/AVT3073.pdf

P.S.
Marek moje GU74B podczas pracy emisjami cyfrowymi grzeją jak porządna "farelka"

[Wiech]

często - zapomnianej i dawnej.

Czyli z okresu p.n.J.

Gwoli wyjaśnienia - pewnie niektórzy zastanawiali się co znaczy skrót "p.n.J." ,
więc wyjaśniam: "przed narodzinami Jakuba "
Nie wiem jak Wy , ale ja chętnie bym do tej epoki wrócił - epoki Beatlesów, epoki Presley'a, epoki lotu na Księżyc, epoki czytania książek - pamiętam na jedną, przez miesiąc w bibliotece czekałem , aby ją przez 1 noc "połknąć".

Pozdrawiam
Wiesław

[kubafant]

Nie bardzo wiedziałem co miałeś na myśli z tym skrótem, p.n.J. nasunęło mi na myśl "przed narodzinami Jezusa", ale to znowu nijak ma się do elektroniki

Ja owszem, jestem młody, ale spokojnie mogę o sobie powiedzieć, że jestem człowiekiem XX wieku. I z urodzenia, i z przekonania, i z obyczaju.
Też tęsknię do tych wspaniałych (a znanych mi tylko z przekazu kultury i sztuki) czasów. Lata 50., 60... zwłaszcza na Zachodzie Europy, albo w USA wydają się być naprawdę piękną epoką.

Dosyć marzeń, mamy lata 20., sto lat temu na pewno było efektowniej, ale mamy niestety XXI wiek. I trzeba żyć.

Pozdrawiam,
Jakub