Nawet coś takiego sobie kiedyś wykonałem. Teraz przyszedł czas aby zweryfikować czy rzeczywiście z pentody otrzymujemy charakterystyki triodowe.
Podstawowa konfiguracja (jest ich więcej - ale ta mnie interesuje najbardziej) - poniżej schemat połączeń w LTSpice 'IV dla wyznaczenia charakterystyk takiego układu. Lampa to ELC86 (trioda i pentoda).
Sygnałem wejściowym jest prąd nie napięcie. Wyjście jak tradycyjna lampa.
Dwie uwagi. Modele SPICE triod naprawdę nieżle je opisują. Gorzej z pentodami - niestety spora odchyłka w wartościach prądu Ig2. Po prostu tudniej dokonać aproksymacji bowiem i tak katalogi podają góa dwie ch-ki dla dwóch wartość UG2 i to niewiele rózniących się od siebie. Ale dla pentod mocy dośc dobrze jest oddawany prad anody powyżej tzw. "kolana" dla "typowej" wartości Ug2.
Nie chodzi mi o przysłowiową aptekę ale zobaczenie czego mogę oczekiwać od otrzymanej triody sterowanej prądowo. Czyli wynik wykreślania rodziny charakterystyk wygląda jak poniżej:
Komenda .step informuje dla jakich wartości I1 wykreślano ch-ki. (0.075mA, 0.1mA, 0.125mA ....... i tak do 0.575mA).
Przebieg dla 0.075mA jest praktycznie bezużyteczny. Górne załamanie to efekt przewodzenia siatka - katoda (spotęgowany dodatkowo diodą krzemową - zastosowaną jako zabezpieczenie przed zniszczeniem pentody mocy).
Pierwsze co widać to mała rezystancja wewnętrzna triody. Szybkie szacowanie dla I1 - 0.175mA - 25V/50mA = 500 omów. Dobre wieści dla tych co mają tanie trafa głośnikowe z odzysku.
Wspołczynnik wzmocnienia - no tak - wyobrażmy sobie że zamiast źródła prądowego jest element pełniący rolę źrodła prądowego sterowane napięciowo z przelicznikiem 1mA/V. Wtedy moża oreślić że mu wynosi około 50 V / 0.1V -> 500 V/V. Bo tak jakoś dziwnie brzmiałoby mu podane jako 500V/mA
.Wartość mu silnie zależy od wartości rezystora w katodzie triody - R2. Mu rośnie wraz z wartością tego rezystora. Jednocześnie oznacza to że mu maleje wraz ze wzrostem Ia triody. Wartości R2 poniżej 3k dają bezużyteczne charakterystyki. Generalnie prąd triody poniżej 1mA.
Dla punktu pracy Ua = 250V, I = 40mA dla obciążenia Ra 5k.
Oszacowanie mocy - 413V / 6mA dla 0.425mA i 88V / 72mA dla 0.100mA (niedokładna symetria połówek ale to tylko szacunek) -> 2.68W - dla poziomu sygału na wejściu 0.43mApp (wartość międzyszczytowa) - czyli 0.15mAsk. Prąd wejściowy spoczynkowy: 0.265mA.
Zakładając, że ten układ napędzi konwerter V-I o przeliczniku 1mA/V - mamy czułość 150mVsk.
Wiem że przy niskich wartościach I - kolana ch-ktyk będą łagodniejsze niż w symulacji - ale i tak jest niezła liniowość.
Co może być tym konwerterem V-I. Wzmacniacz operacyjny z dowolnym tranzystorem, sam tranzystor FET/bipolarny, pentoda.
Jak lampy to pentoda. To może pierwsza przymiarka do olbiczenia jej punktu pracy. Niestety LTSpice IV tu polegnie a raczej polegną niedoskonałości modeli pentod a dokładniej ich skorelowania z rzeczywistymi ch-kami. Jak ma ktoś charakterograf i dobrze opanowanego MATLAB'a to może podać lepsze parametry dla modeli pentod.
Prąd wyjściowy układu to 40mA. Sięgam do noty katalogowej lampy ECL86 - i mamy taki jej punkt pracy Ua = 250V, Ug2 = 250V, Ug1 = -7V, Ia = 36mA, Ig2 = 42mA. 2mA nie robi róznicy.
No to obliczmy cześć triodową. Potencjał katody triody ma zapewnić napięcie Ug1 równe -7V, czyli Ua triody to 257V. Rezystor katodowy polaryzujący triodę to 10k. Szukamy punktu w okolicy 0.26mA. No cóż Ug1 wyjdzie bliżej -2.75V. Jest różnica ale te ch-ki z noty to i tak są też przybliżone. Przyjmuję prąd triody równy 0.265mA. Można wykreślić prostą mająca nachylenie adekwatne do wartości Rkt = 10k a zaczynającą sie w punkcie 0mA , 0V - biegnącą w górę wraz ze wzrostem Ua. Punkt leżący na tej linii dla Ua = 257V wyznacza punkt pracy triody.
No to czas na pentodę jako konwerter V-I. Wybieram EF80 (bo mi się podoba i mam zapas, ponadto to wręcz śmieciowa lampa a co najważniejsze ma dane dla niskich Ua, Ug2).
W notach katalogowych Philipsa mamy zależność Ia=f(Ug1) i Ig2=f(Ug1) dla niskich wartości Ua = Ug: 50V, 40V, 30V, 20V, 10V. Wybieramy Ua = Ug2 = 10V.
Szacujemy wartości Ug1 i Ig2 (najpierw odczytuyjemy Ug1 z Ia=f(Ug1) a potem znając Ug1 odczytujemy Ig2 z Ig2=f(Ug1)): -> Ug1 = 0.42V, Ig2 = 0.052mA.
Możemy obliczyć rezystor katodowy dla EF80 -> 0.42V / 0.317mA -> 1325 omów.
No to teraz Rk dla pentody mocy. Potencjał katody pentody mocy ma być 7V powyżej potencjał katody triody. Ale pomiędzy katodą triody a anodą EF80 jest jeszcze opornik 10k. Czyli katoda pentody mocy ma mieć potencjał o 9.65V wyższy od potencjału Ug2 wzgłędem katody EF80 - 10V, dodając 0.265V spadku na rezystorze katodowym EF80 mamy potencjał katody pentody mocy wzgłędem masy: ~19.92V.
Policzmy rezystor polaryzujący Ig2 lampy EF80: 9.7 V / 0.052mA = 186k
I pozostał na koniec rezystor katodowy pentody mocy: 19.92 / 42mA (można zaniedbać tak mały prąd pobierany przez g2 lampy EF80): 474 omy.
Przyjmujemy wartości standardowe: RkP = 470 omów, Rkp = 1k3, Rg2p = 180k, Rkt = 10k. Antyparazyty siatkowe 1k, dla siatki ekranującej pentody mocy 47 omów. Napięcie zasilania Ug2P względem masy - 270V, anody około 275V zależnie od rezystancji uzwojenia trafa.
Teraz tylko przy nadarzającej się okazji pozostaje zmontowanie próbnego układu i zweryfikowanie.
Jako dioda zabezpieczająca lepszą byłaby BAV21 dostępna w TME - ma napięcie wsteczne 200V. Kosztuje prawie tyle samo co 1N4148.
Moc wyjściowa, przekładnia - ładnie podpasowane trafo TG2.5. Czułość rzędu 150mV - jeszcze jest zapas na globalną petlę USZ.
