Einherjer pisze: pt, 11 lutego 2022, 10:36
(...)
PS Zmniejszenie szumów, na które możemy liczyć wynosi do 3 dB, w praktyce nieco mniej z różnych powodów.
Mam prośbę - czy mógłbyś nieco rozszerzyć tę część wypowiedzi. Chodzi mi o tę redukcję skutecznej wartości napięcia szumów, która teoretycznie, przy połączonych równolegle dwóch lampach (identycznych pod względem parametrów) ma wynosić 3 dB, a w praktyce podobno zawsze takie połączenie wypada mniej korzystnie. Każdy, z kim do tej pory na ten temat rozmawiałem podawał ten argument (różne "skomplikowane" powody odstępstwa teorii od praktyki), ale żadna z tych osób nie rozwijała tego zagadnienia (miałem wrażenie że każdy z nich gdzieś o tym przeczytał, bo pomiarów samodzielnie raczej nie przeprowadzał...). Teoretycznie dwie triody stanowią źródła szumów w żaden sposób wzajemnie nieskorelowanych, czyli całkowicie przypadkowych, więc matematyczne wzory do obliczenia wartości skutecznej z sumy takich sygnałów powinny idealnie się sprawdzać, a w praktyce jest podobno inaczej... Gdzie w takim razie tkwi błąd (zakładam że źródło sygnału audio ma niską rezystancję /więc również małe wartości napięcia szumów termicznych/ w stosunku do wysokiej rezystancji wejściowej lamp, więc likwiduje przenikanie szumu między połączonymi równolegle lampami)?
Pozdrawiam
Romek
Zacznijmy zatem od początku. Wszyscy wiedzą, że równoległe połączenie dwóch elementów wzmacniających daje 3 dB mniejsze szumy odniesione do wejścia niż dla pojedynczego elementu. Tak jak napisałeś, oba elementy stanowią nieskorelowane źródła szumów i w związku z tym dodaje się moc ich szumów, a nie bezpośrednio napięcie. Żeby wyliczyć napięcie skuteczne szumów na wyjściu, musimy wziąć pierwiastek z sumy kwadratów napięć szumów. Zakładamy, że są one identyczne i wynoszą v_n.
vn.png
Jak widać napięcie szumów na wyjściu będzie pierwiastek z dwóch razy (czyli 3 dB) większe niż dla pojedynczego elementu. Skąd więc ten zysk na łączeniu równoległym, skoro szumy są większe? Sygnały użyteczne z jednego i drugiego elementu są idealnie skorelowane, więc dodają się "wprost" a więc mamy 6 dB więcej. Stąd mamy 3 dB większy odstęp sygnału od szumu. W teorii. W praktyce nieco mniej. Jakie są te różne powody, o których wspomniałem?
Zysk będzie mniejszy, jeśli wzmocnienia łączonych równolegle elementów nie będą identyczne.
Jeśli mamy dwie triody w jednej bańce, szumy nie będą całkowicie nieskorelowane, chociażby ze względu na wspólne żarzenie.
Nie cały szum wytwarzany przez stopień wzmocnienia pochodzi od elementu wzmacniającego
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
Zdecydowałem się dodać małe rozwinięcie, bo w prywatnych rozmowach pojawiła się kwestia pewnych nieścisłości w moim poprzednim poście. A mianowicie napisałem, że sygnał użyteczny będzie o 6 dB większy, podczas, gdy jeśli łącząc lampy równolegle zmniejszymy rezystor anodowy dwukrotnie, to wzmocnienie napięciowe się nie zmieni. To prawda, ale nie ma to najmniejszego znaczenia. Trioda jest elementem transkonduktancyjnym, a prościej mówiąc, wejściem jest napięcie siatka-katoda a wyjściem prąd anodowy. I to właśnie prądy anodowe sumują się w połączeniu równoległym. Wyjściowe prądy szumów są nieskorelowane, więc częściowo się skompensują, a prądy sygnału użytecznego sumują się "wprost" i stąd poprawa stosunku sygnał-szum. Pod tym względem nie ma więc znaczenia czy rezystor anodowy będzie taki sam, dwa razy mniejszy, czy może obciążeniem będzie aktywny konwerter prąd-napięcie o bliskiej zeru rezystancji wejściowej.
Dziękuję Łukasz za wyjaśnienie. Zakładając, że pozbywamy się zakłóceń od obwodów żarzenia (raczej nie nazwałbym ich szumami, a przydźwiękiem sieciowym lub zakłóceniami /np. gdy obwody żarzenia pozostawi się "wiszącymi w powietrzu"/) np. stosując zasilanie grzejników napięciem stałym i stabilizowanym, a obie lampy zostaną dokładnie sparowane (będą miały te same wzmocnienia, rezystancje wewnętrzne i szumy własne), to dla dwóch połączonych ze sobą triod poziom skutecznej wartości napięcia szumu obniży się o 3 dB (sygnał użyteczny przy odpowiednim zmniejszeniu wartości rezystorów w obwodzie anody i katody pozostanie na niezmienionym poziomie). By dokładając kolejne lampy uzyskać kolejny spadek szumu o 3 dB należy liczbę triod znowu zwiększyć dwukrotnie, czyli do czterech sztuk i tak dalej (16, 32...). Oczywiście zakładam, że szumy źródła, którego oporność w omawianym przypadku jest bardzo niska, są dużo niższe niż szumy wprowadzane przez lampy elektronowe, których dodawanie rozważamy.
Pisząc o obwodach żarzenia miałem na myśli raczej ich wpływ na szumy termiczne, których nie da się uniknąć, ale to są czyste spekulacje z mojej strony, więc może je zostawmy. Łącząc N triod równolegle uzyskamy zmniejszenie szumów pierwiastek z N razy, czyli tak jak napisałeś o 3 dB przy każdym podwojeniu liczby triod. Jak widać jest to raczej kosztowna metoda, bo zysk z dokładania kolejnych lamp szybko się zmniejsza.
Pamiętam że kiedyś w jednej ze swoich wypowiedzi wrzuciłeś wyniki pomiarów poziomu napięcia szumu dla kilku typów lamp i w tamtym zestawieniu najlepsze wyniki pod względem "szumowym" i to w odniesieniu do pasma audio wcale nie uzyskały typowe i dobrze znane w tych zastosowaniach lampy. Najlepsze okazały się lampy do szerokopasmowych wzmacniaczy w.cz., czyli lampy o dużym nachyleniu charakterystyki i o niskiej rezystancji wewnętrznej. Próbowałem odnaleźć tamtą Twoją wypowiedź, ale bez powodzenia...
Zapewne chodziło Ci o ten post: viewtopic.php?p=379387#p379387 Faktycznie, lampy o dużym nachyleniu charakterystyki (transkonduktancji) mają zwykle niższe szerokopasmowe szumy napięciowe. Mniej różowo może być, jeśli chodzi o szum różowy i mikrofonowanie. Trzeba więc do sprawy podchodzić ostrożnie, ale warto pamiętać, że lampa nie wie co o niej napisali w katalogu, albo jaką etykietką ktoś ją opatrzył i wzmacnia tak, jak wynika to z jej konstrukcji. Warto przyjrzeć się bliżej pentodom szerokopasmowym połączonym w triodę, bo wcale nie muszą mikrofonować i wyczyniać innych psot, gdy użyje się ich w audio. No i jest jeszcze E88CC
Dziękuję, dokładnie o to zestawienie mi chodziło. Popularna pentoda EF86 TFK, o katalogowo bardzo niskim poziomie szumu wypadła w nim najgorzej, a triody i pentody w.cz. o wysokiej transkonduktancji wypadły najlepiej. Pamiętam, że kilkanaście lat temu bardzo zaskoczyły mnie wyniki 6Ż52P, połączonej w triodę, choć ta sama lampa pracując jako pentoda cechowała się stosunkowo dużym mikrofonowaniem. Zawsze warto eksperymentować...
6Ż52P nie jest łatwo dostępna, podobnie jak inne lampy o bardzo dużym nachyleniu (gm). Ma też bardzo niestabilne parametry, sam o tym pisałeś na forum. Są za to lampy o nieco niższym gm, ale łatwiej dostępne. Chociażby niedoceniana 6F12P. Ta miała co najmniej dwa wykonania. Jedno z tendencją do mikrofonowania i drugie z dodatkowymi mikowymi wspornikami, które tego problemu nie ma. Jestem pewien, że widziałem na naszym forum przedwzmacniacz RIAA z tymi lampami. Trzeba też pamiętać, że tego typu lampy katalogowe gm osiągają dla stosunkowo dużych prądów anodowych, większych niż stosuje się zwykle w stopniach napięciowych w audio. Wyobrażasz sobie jaki entuzjazm niektórych użytkowników forum wzbudziłby przedwzmacniacz, w którym w pierwszym stopniu pracują połączone równolegle połówki E88CC z prądem anodowym 15 mA każda i obciążone 6E6P w układzie mu-followera?
Jak widać prąd anodowy sprawnej nowej lampy dla ustalonych napięć siatki i anody może wynosić od 10 mA do 20 mA (15 mA ±5 mA)
- to jeżeli jedna ma 10 a druga 20 mA czy to znaczy ze kiedy jedna "padnie" druga jeszcze będzie w normie ?
Przyjmuje się, że lampa nadaje do pracy się kiedy jej parametry zmniejszają się do ok. połowy jednak przy tej różnicy to jak to będzie ?
emisja01 pisze: czw, 17 lutego 2022, 16:14
- to jeżeli jedna ma 10 a druga 20 mA czy to znaczy ze kiedy jedna "padnie" druga jeszcze będzie w normie ?
Nie. Gdy tej, która ma 20 mA w wyniku zużycia prąd spadnie do 10 mA, może ona mieć już nachylenie charakterystyki około dwukrotnie mniejsze, więc nie będzie zdatna do użycia. Różnice prądów w danym punkcie charakterystycznym wynikają z tzw. rozrzutu napięć kontaktowych elektrod. W przypadku nowoczesnych lamp o wysokim nachyleniu jest on w zasadzie nieunikniony. W znakomitej większości przypadków nie ma on większego znaczenia, bowiem o właściwościach wzmacniających decydują parametry małosygnałowe. Statyczny punkt pracy ma być taki, aby zapewnione były właśnie te parametry małosygnałowe. Dlatego nawet taka 6N23P, dla której jeden system będzie miał 10 mA, a drugi 20 mA, ale jednocześnie ich nachylenia charakterystyki będą co najmniej znamionowe, w sensownie zaprojektowanym stopniu oporowym (polaryzacja automatyczna zwykła lub z dodatnim potencjałem siatki i większym oporem w katodzie) może dla małych sygnałów dawać praktycznie takie same wyniki co egzemplarz o dwóch systemach po 15 mA. Różnice mogą być bardziej krytyczne w wyżyłowanych stopniach o dużej amplitudzie sygnału, albo w tych przypadkach, gdy stopnie są sprzężone bezpośrednio. Wtedy w zależności od potrzeb dobiera się lampy lub stosuje polaryzację automatyczną z większym opornikiem w katodzie i dodatnim potencjałem na siatce.
Czyli stopień zużycia (emisja) będzie podobny, to pocieszające w przypadku podwójnych triod,
to zapytam:
jeżeli taką lampę zastosuję w typowym stopniu wzmocnienia to czy korygować wartość rezystora katodowego/anodowego aby uzyskać podobne napięcia na tych elektrodach Us i Ua ?
Witam ponownie,
Okazało się, że po roku pracy tych lamp zwiększył się prąd a napięcia anodowe trochę wyrównały (zmniejszyły się różnice napięć)
Czy to oznacza "wygrzanie" czy to już oznaka stopniowego zużycia ? Jaka jest Kolegów wiedza i doświadczenie ?
Marek7HBV pisze: sob, 5 listopada 2022, 17:05
Raczej maleje nachylenie spowodowane zużyciem.
Używane niemal codziennie to może tak być. Jak zatem można określić stopień zużycia i kiedy lampy wymienić ? Czy pomiar prądu i porównanie go z tym jaki był na początku pracy daje możliwość oceny zużycia ?
Gdzie w takim razie tkwi błąd (zakładam że źródło sygnału audio ma niską rezystancję /więc również małe wartości napięcia szumów termicznych/ w stosunku do wysokiej rezystancji wejściowej lamp, więc likwiduje przenikanie szumu między połączonymi równolegle lampami)?
