Praca lampy końcowej z prądem siatki

[Ninja]

Witam Szanownych Forumowiczów
Bawię się w analizowanie wad i zalet pracy wzmacniaczy mocy w różnych klasach i mam pytanie (może trochę lamerskie ale zaryzykuję ).
W zasadzie jakie są korzyśli pracy lampy końcowej z prądem siatki? Przyznaję, że przejrzenie literatury, którą posiadam nie dało mi pozytywnej odpowiedzi. wygląda na to, że są z tym związane same wady (zniekształcenia, problemy z wysterowaniem). Po co więc niektórzy stosują takie podejście.
Pozdr
ninja

[tszczesn]

Witam Szanownych Forumowiczów
Bawię się w analizowanie wad i zalet pracy wzmacniaczy mocy w różnych klasach i mam pytanie (może trochę lamerskie ale zaryzykuję :oops: ).
W zasadzie jakie są korzyśli pracy lampy końcowej z prądem siatki? Przyznaję, że przejrzenie literatury, którą posiadam nie dało mi pozytywnej odpowiedzi. wygląda na to, że są z tym związane same wady (zniekształcenia, problemy z wysterowaniem). Po co więc niektórzy stosują takie podejście.

AFAIR taką pracę lamp wybiera się wetdy, gdy wymagana amplituda napięcia siatkowego jest większa od ujemnego przedpięcia siatki, po prostu jest wymuszona. Ale może w akustycznych układach wykorzystuje się jakieś uboczne skutki takiego trybu pracy?

[Ninja]

No właśnie. Twoja odpowiedź potwierdza moje przypuszczenia, że (przynajmniej w układach audio) praca z prądem siatki jest co najwyżej wymuszona, a nie planowana, bo nie ma praktycznie żadnych zalet. Zastanawia mnie skąd w takim razie w opisach niektórych konstrukcji pojawia się nutka "dumy", że układ pracuje z prądem siatki, lub, że ktoś projektuje układ, w którym lampa ma pracować z prądem siatki. Po co projektować taki układ. Może jednak jest w tym jakiś "kruczek" .
Pozdr
ninja

[Jasiu]

Czołem.

No właśnie. Twoja odpowiedź potwierdza moje przypuszczenia, że (przynajmniej w układach audio) praca z prądem siatki jest co najwyżej wymuszona, a nie planowana, bo nie ma praktycznie żadnych zalet.

Smutna konieczność pracy lampy w obszarze dodatnich napięć siatki ma swoje źródło w ograniczeniach (fizycznych) parametrów lamp. Najczęściej występuje w triodach mocy. Wzmocnienie triody jest ograniczone - jeżeli chce się je zwiększyć (przy zachowaniu stosunkowo niedużego napięcia anodowego) to charakterystyki lampy przesuwają się w stronę dodatnich napięć siatki. Dlatego triody mocy pracujące bez prądów siatki mają bardzo niewielkie wzmocnienia - rzędu 2. Jeżeli wzmocnienie lampy jest większe, to dla uzyskania rozsądnej mocy trzeba ją wysterować w stronę prądu statki - tak jest na przykład z bardzo ciekawą podwójną triodą mocy 6N7, która ma wzmocnienie 35. Coś za coś - wybór należy do konstruktora.

Lampy większej mocy zwykle pracują z prądem siatki, w przeciwnym razie potrzebne by było olbrzymie napięcie anodowe, albo wzmocnienie lampy musiało by być niepraktycznie małe. Trudno zaprojektować rozsądny wzmacniacz naprawdę dużej mocy (na przykład 20kW) bez prądu siatki (i to czasem w paru stopniach).

Również i z wielu z pozoru całkiem zwykłych lamp, nawet pentod (na przykład 807), da się wycisnąć więcej przy pracy z prądem siatki.

Zastanawia mnie skąd w takim razie w opisach niektórych konstrukcji pojawia się nutka "dumy", że układ pracuje z prądem siatki, lub, że ktoś projektuje układ, w którym lampa ma pracować z prądem siatki. Po co projektować taki układ. Może jednak jest w tym jakiś "kruczek" .

Powód do dumy to pewnie żaden - co najwyżej taki, że odrobinę trudniej taki wzmacniacz dobrze zaprojektować, albo że da się wycisnąć większą moc z niedużej lampy.

Pozdrawiam,
Jasiu

[Ninja]

Mam jeszcze pytanie uzupełniające. Pozostańmy przy triodzie i układzie wzmacniacza oporowego (tak mi łatwiej operować na ch-kach lampy ), czy fakt, o którym wspominasz, czyli uzyskanie jak największego wzmocnienia wiąże się z tym, że staramy się zwiększyć wartość oporności obciążenia lampy i aby układ pracował przy określonym prądzie zwiększamy napięcie anodowe, czyli staramy się zbliżyć do sytuacji, że wzmocnienie stopnia staje się równe współczynnikowi amplifikacji lampy?
Czy rzeczywiście na tym mamy jakiś praktyczny zysk? Moją wątpliwość budziłby w takim przypadku stosunkowo mały wzrost wzmocnienia takiego stopnia ze wzrostem napięcia anodowego, wchodzeniem w zakres prądu siatki itp. Już przy parokrotnej wielokrorności oporności wewnętrznej lampy wstawionej w obwód anodowy wzmocnienie zbliża się do współczynnika amplifikacji. Uzyskiwane wzmocnienie zależałoby raczej od wyboru lampy z dużym współczynnikiem amplifikacji a nie wybieraniem pracy w klasie z prądem siatki.
Prosiłbym o ewentualne wyjaśnienie.
Pozdr
ninja

[Jasiu]

Mam jeszcze pytanie uzupełniające. Pozostańmy przy triodzie i układzie wzmacniacza oporowego (tak mi łatwiej operować na ch-kach lampy ), czy fakt, o którym wspominasz, czyli uzyskanie jak największego wzmocnienia wiąże się z tym, że staramy się zwiększyć wartość oporności obciążenia lampy i aby układ pracował przy określonym prądzie zwiększamy napięcie anodowe, czyli staramy się zbliżyć do sytuacji, że wzmocnienie stopnia staje się równe współczynnikowi amplifikacji lampy?

Nie, chodzi o coś zupełnie innego. Dla każdej triody z rozważań geometrycznych wynika zależność Uso = - Ua/u, gdzie Uso to napięcie odcięcia lampy (czyli ujemne napięcia na lampie, przy którym przestaje płynąć prąd), Ua napięcie anodowe, a u - współczynnik wzmocnienia lampy. Weżmy na przykład ECC83 i ECC82. Dla pierwszej przy Ua=300V napięcie odcięcia wyniesie około -3V (bo u jest 100), a dla drugiej Uso=-15V (bo u=20). Jeżeli spojrzysz na charakterystyki siatkowe tych lamp (Ua = f(Us)), to stwierdzisz, że w stosunku do ECC82 charakterystyki ECC83 są znacznie przesunięte w prawo - kiedyś takie lampy nazywano nawet lewymi i prawymi.

Problem z prądem siatki pojawia się w momencie, gdy musisz otrzymać z lampy większą moc, bo wtedy potrzebny jest jeszcze odpowiedno duży prąd płynący pzez lampę. Na przykład: przy punkcie pracy 200V/5mA szczytowa moć osiagana Z ECC82 bez prądu siatki wynosi 0.5W. Z ECC83 też się da, ale już spoczynkowy punkt pracy wypada blisko zera i potrzebne jest dodatnie napięcie sterujące, a co za tym idzie - prąd siatki. Za to z ECC83 będzie potrzebne pięciokrotnie mniejsze napięcie steujące.

Wiem, że akurat te lampy mało nadają się do stopnia mocy, ale są chyba dobrą ilustracją na czym polega problem. To bardziej problem wyboru lampy, a nie jej punktu pracy, który jest już konsekwencją tego wyboru.

Jeżeli masz do zrobienia wzmacniacz o mocy kilkadziesiąt kilowatów, który pracuje przy kilkunastu kV napięcia anodowego i paru amperach prądu, wtedy wybór pomiędzy kilkoma kV napięcia sterującego a kilkuset woltami z prądem siatki jest dosyć oczywisty. Dlatego duże lampy praktycznie zawsze pracują z prądem siatki.

Małe wzmacniacze, szczególnie ze sprzężenoami RC buduje się przeważnie na lampach "lewych", bez prądu siatki - są dużo prostsze w realizacji i co za tym idzie po prostu tańsze.

Z małych "prawych" lamp godna jest uwagi właśnie 6N7. Da się na niej zbudować całkiem porządny wzmacniacz (i to przeciwsobny zasilany z jednego napięcia 300V) na jednej lampie i dwóch transformatorach - bez żadnych oporników i kondensatorów (hardcore'owi audiofile pwenie pozielenieją z zazdrości ). Problemem jest porządny transformator wejściowy (wyjściowy jest zwyczajny, Raa=8kohm). Złożyłem kiedyś złożyć pająka z transformatorem symetryzującym od nanowoltomierza selektywnego - grał zupełnie normalnie i dało się go wysterować z wyjścia słuchawkowego CD playera.

Czy rzeczywiście na tym mamy jakiś praktyczny zysk? Moją wątpliwość budziłby w takim przypadku stosunkowo mały wzrost wzmocnienia takiego stopnia ze wzrostem napięcia anodowego, wchodzeniem w zakres prądu siatki itp. Już przy parokrotnej wielokrorności oporności wewnętrznej lampy wstawionej w obwód anodowy wzmocnienie zbliża się do współczynnika amplifikacji. Uzyskiwane wzmocnienie zależałoby raczej od wyboru lampy z dużym współczynnikiem amplifikacji a nie wybieraniem pracy w klasie z prądem siatki.

O właśnie - a jak wybierzesz lampę o dużym wzmocnieniu, to masz prąd siatki...

Pozdrawiam,
Jasiu

[tszczesn]

Jeszcze taka jedna ciekawostka związana z pracą z prądem siatki. Prąd ten jest niestety paskudnie nieliniowy - płynie tylko w momentach, gdy napięcie chwilowe siatki staje się dodatnie, oznacza to impulsowe obciążenie stopnia sterującego i jest przyczyną zniekształceń. Wystarczy jednak tak dobrać punkt pracy lampy końcowej, aby stałe przedpięcie siatki było równe 0V. Prąd siatki płynie wtedy przez połowę okresu. Dla stopnia sterującego oznacza to (przy sterowaniu przez transformator), że obciążenie normalną liniową opornością, która owszem, zmniejsza trochę wzocnienie stopnia sterującego, ale nie jest przyczyną zniekształceń.

I taka lampa właśnie powstała do pracy w odbiornikach bateryjnych - KDD1. Jest to bateryjna trioda końcowa przeznaczona do pracy jako wzmaniacz przeciwsobny w klasie B z prądem siatki, z stałym potencjałem siatki równym 0V. Dzięki temu uprościła się konstrukcja stopnia mocy, który składa się własnie tylko z lampy i dwóch transformatorów. Ponadto w odbiornikach bateryjnych uzyskanie ujemnego napięcia wymaga dodatkowej baterii, albo opornika w uejmnym biegunie zasilania co wytraca cenne wolty.

[Ninja]

Dziękuję za informacje. Ta lampa KDD1 to rzeczywiście prawdziwa ciekawostka - nigdy o tym wcześniej nie słyszałem .
Muszę troszkę przysiąść się do teorii. To stwierdzenie, że jak mam lampę o dużym wzmomcnieniu to mam prąd siatki zupełnie mi zamieszało w głowie. Czy to by miało sugerowac, że wzmocnienie spotykanych na rynku lamp zależy od tego czy lampa ma charakter "prawy" czy "lewy" - czyli jak są przesunięte ch-ki, a ja sądziłem, że raczej od ich nachylenia. Ale jak wspomniałem troszkę się pogubiłem. Biorę się za lekturę w weekend przede wszystkim muszą pogmerać w ch-kach lamp i zrobić te porównania, o których wspomina Jasiu.
Pozdr ninja

[Jasiu]

Czołem.

Muszę troszkę przysiąść się do teorii. To stwierdzenie, że jak mam lampę o dużym wzmomcnieniu to mam prąd siatki zupełnie mi zamieszało w głowie.

Raczej sformułował bym to tak: jeżeli chcesz osiągnąć dużą moc z lampy o dużym wzmocnieniu, to będziesz musiał pracować w punkcie, w którym popłynie prąd siatki.

Czy to by miało sugerowac, że wzmocnienie spotykanych na rynku lamp zależy od tego czy lampa ma charakter "prawy" czy "lewy" - czyli jak są przesunięte ch-ki, a ja sądziłem, że raczej od ich nachylenia.

"Wzmocnienie napięciowe lampy" to co innego niż "wzmocnienie napięciowe stopnia".

"Wzmocnienie napięciowe lampy" wynika z geometrii lampy i dla danej geometrii jest stałe - nie zależy od nachylenia (przynajmniej jeżeli chodzi o triodę). Ze wzoru u = S * Rw (S-nachylenie, Rw-opór wewnętrzny) wynika tylko tyle, że gdy nachylenie maleje (na przykład na skutek zużycia lampy), to jej opór wewnętrzny rośnie. Wzmocnienie napięciowe lampy pozostaje cały czas stałe.

Wzmocnienie napięciowe stopnia to już zupełnie inna sprawa.

Pozdrawiam,
Jasiu

[Jasiu]

Czołem.

KDD1. Jest to bateryjna trioda końcowa przeznaczona do pracy jako wzmaniacz przeciwsobny w klasie B z prądem siatki, z stałym potencjałem siatki równym 0V. Dzięki temu uprościła się konstrukcja stopnia mocy, który składa się własnie tylko z lampy i dwóch transformatorów.

Dokładnie tak samo ma 6N7 - tyle, że moc większa. Z jednej niewielkiej lampki (podwójna trioda, z wyglądu trochę podobna do 6SN7) da się osiągnąć 10W.

Pozdrawiam,
Jasiu

[tszczesn]

KDD1. Jest to bateryjna trioda końcowa przeznaczona do pracy jako wzmaniacz przeciwsobny w klasie B z prądem siatki, z stałym potencjałem siatki równym 0V. Dzięki temu uprościła się konstrukcja stopnia mocy, który składa się własnie tylko z lampy i dwóch transformatorów.

Dokładnie tak samo ma 6N7 - tyle, że moc większa. Z jednej niewielkiej lampki (podwójna trioda, z wyglądu trochę podobna do 6SN7) da się osiągnąć 10W.

No to z KDD1 mniej - do 2W, przu Ua = 135V (typowa wartość), ale żarzenie ma 2V/200mA - w końcu to lampa betryjna i musi być oszczędna.

A, i zapomniałem dopisać wcześniej - ta KDD1 ma za to duże wzmocnienie - AFAIR ok. 60 (na pewno ponad 50), dzięki czemu wystarcza jej kilka V na siatce.

[tszczesn]

Dziękuję za informacje. Ta lampa KDD1 to rzeczywiście prawdziwa ciekawostka - nigdy o tym wcześniej nie słyszałem

Trudno znać wszytskie lampy. Ja akurat jest lampo-maniak ze względu na stare radia które zbieram, to i na starych lampach muszę się znać, ale późniejsze już mi umykają - loktale, oktale czy inne novale to już nie dla mnie :)

Ta KDD1 to bateryjna lampa z końca lat 30-tych (pojawiła się AFAIR ok. 1937 roku), i dość szybko wyszła z użycia wraz z całą serią K, zastąpiona serią D. Generalnie dziś (pomijając staroradiowców) to tylko historyczna ciekawostka, podobnie jak lampy z siatką przeciwładunkową, np. RE074d (= A441 Philipsa)

[atom]

najkrocej

[Jasiu]

Czołem.

Dodatkowo, w przypadku sterowania za pomoca transformatora, zrodlo "biasu" musi byc "pradowe", tzn miec odpowiednio duza wydajnosc w chwilach, gdy ten prad sie pojawia. Jest to zwykly uklad zasilacza ujemnego napiecia, gdzie rezystory ustalajace to napiecie maja male(zwykle kilka kiloomow) wartosci. W "zwyklych" ukladach obwody biasu maja rezystory rzedu kilkudziesieciu k-omow. Uwaga powyzsza dotyczy wzmacniaczy audio.

Litości... W języku polskim nie ma słowa "bias" - jest za to polaryzacja. "Sztywny" może być na przykład pewien narząd (nieprzysty, męski, występujaący u większości ssaków). Źródło polaryzacji może mieć mały opór wewnętrzny.

Pozdrawiam,
Jasiu

[tszczesn]

"Sztywny" może być na przykład pewien narząd (nieprzysty, męski, występujaący u większości ssaków).

Chyba u wszystkich ssaków a u większości kręgowców (i to czasami nawet parzysty :) ?

BTW. Wreszcie miałem wczoraj wolną niedzielę i udało mi się kupić rdzenie z karkasami - mam nadzieję, że w ciągu tygodnia uda mi się zrobić wersję finalną zasilaczy.