Однотактный усилитель на триоде (300B?)

[Tos]

доброе утро.

Небольшие итоги макетирования драйверного каскада:
Провел исследования драйверного каскада на лампе Raytheon 5842 (66г.в.) в разных типах включения. В результате исследований явно следует первый вывод: С резистивной нагрузкой и разделительным конденсатором лампа практически всегда самовозбуждается. Уровень возбуждения зависит от напряжения на аноде и токе через лампу. В экстремальных условиях (200В анодное и ток 35мА) возбуждение удается побороть.
Во всех остальных режимах помехи зависят от величины катодного резистора и резистора в сетке. Неплохо помогает индуктивность параллельно сеточному резистору(1кОм). Я наматывал около 20 витков провода поверх резистора. Основное возбуждение идет почему-то на частоте около 25кГЦ, но его гармоники пролезают в звуковой спектр на уровне около -40dB.
В режиме с разделительным трансформатором эффект самовозбуждения отсутствует совсем, на любых режимах работы лампы. По крайней мере на вторичной обмотке и на аноде лампы ничего не фиксируется моим осциллографом.
В этом режиме достигнуты следующие параметры: Анодное напряжение 175В, ток покоя 21мА, напряжение смещения 2,1В (100 Ом катодный резистор) . При входном сигнале амплитудой 1В на сетке драйвера, то на вторичной обмотке межкаскадного трансформатора получается 50В амплитуды. Трансформатор 1:1, 3К приведённого. Гармоники моим осциллографом не фиксируются, но у него внутренние шумы на уровне -60dB.
В таком режиме нет вообще никакого возбуждения, независимо от сеточных резисторов или анодного напряжения.
Еще один интересный эффект трансформаторного включения драйвера, - от величины анодного напряжения в диапазоне 150-180В ничего практически не меняется, ни амплитуда выходного сигнала на вторичке трансформатора(45-50В) ни гармоники. Дальнейшее увеличение андодного дает небольшой рост усиления, на 200В амплитуда выходного растет до 60В. Больше 200В не давал.
АЧХ мактеного трансформатора линейна в диапазоне 40~19.000Hz. по уровню -0,5dB. Но этот вопрос я буду дополнительно исследовать с другими трансформаторами.

Отправлено спустя 23 минуты 12 секунд:
Небольшое дополнение:
С межкаскадным трансформатором уровень выходного сигнала линейно зависим от входного, но с ростом амплитуды входного ближе к 2В растёт вторая гармоника, а при превышении 2В появляются третья и другие нечётные гармоники, что естественно, т.к. начинается ограничение.
Пара картинок при входной амплитуде 2В
Осциллограмма со вторичной обмотки трансформатора:

FFT со вторичной обмотки.

Отправлено спустя 13 минут 2 секунды:
Ну и немножко юмора:
Вот так это выглядит сейчас в дереве и железе.

[poty]

Трансформатор 1:1, 3К приведённого

Прошу пояснить значение 3кОм. Насколько я понял, во вторичной обмотке нет активного сопротивления? тогда что означает эта цифра?

Отправлено спустя 2 минуты 43 секунды:

Вот так это выглядит сейчас в дереве и железе.

О! А мне нравится! Под стекло - и на продажу!

[Tos]

Прошу пояснить значение 3кОм. Насколько я понял, во вторичной обмотке нет активного сопротивления? тогда что означает эта цифра?

Это параметр указанный изготовителем как Ra обмоток. Я его понимаю, как реактивное сопротивление в цепи анода. (ну и незначительное активное сопротивление провода обмоток). Других активных сопротивлений в анодной цепи нет.

О! А мне нравится! Под стекло - и на продажу!

мне тоже нравится, каждый блок многократно перепаян до достижения результата, каждый светодиод что-то индицирует
Основная цель макетирования была обкатка стабилизаторов питания и системы мониторинга. Ламповая часть собирается за 1 вечер..

Владислав, подскажите пожалуйста, - в схеме датчика тока высоковольтного стабилизатора, не надо ли нам добавить диод в обратном включении, для защиты светодиода в оптореле?

HV Current.png (15.72 КБ) 7897 просмотров

[poty]

Диод защиты добавлять нужно. Проверьте полярность только, у Вас же контроль в положительной шине стоит?

[Tos]

Диод защиты добавлять нужно. Проверьте полярность только, у Вас же контроль в положительной шине стоит?

Мы обсуждали ставить его в отрицательной шине, между конденсаторами и стабилизатором анодного напряжения. Я там и поставил, от минуса конденсаторов, до точки GND.
Схема немного по дурацки нарисована, справа-налево. Конденсаторы и мост стоят справа.

[rad54]

Это параметр указанный изготовителем как Ra обмоток.

Извините за вмешательство и прошу для себя пояснения по этому вопросу.

Я его понимаю, как реактивное сопротивление в цепи анода.

Т.е. как чисто индуктивную нагрузку в аноде лампы? Тогда это сопротивление будет линейно зависеть от частоты и по хорошему д.б. приведено для какого-то конкретного её значения. И в этом случае оно будет характеризовать только индуктивность трансформатора на холостом ходу.

Других активных сопротивлений в анодной цепи нет.

Значит ваш драйвер не имеет сейчас никакой внешней, кроме индуктивности транса, нагрузки, и это режим холостого хода. Это соответствует вашим задумкам при испытаниях?
Вообще, вроде, приведенным сопротивлением трансформатора является пересчитанное через квадрат коэффициента трансформации сопротивление (обычно какое-то штатное), подключенное к его вторичной обмотке. В данном вашем случае этот коэффициент равен 1, поэтому по идее любое сопротивление в его (трансформатора) вторичной обмотке должно "проходить" без изменения как внешняя анодная нагрузка лампы.
Что касается указанных 3 кОм в качестве Ra. Может быть это просто рекомендательное указание на параметр ламп, с которыми наиболее эффективно будет использование данного трансформатора?

[poty]

Согласен с Алексеем, не стал вчера об этом писать. Фактически, единственный параметр, который важен для расчёта - это индуктивность первичной обмотки. Для практического применения важны ещё допустимый ток подмагничивания и предельный ток перегиба характеристики намагничивания сердечника (предельная магнитная индукция сердечника).

Отправлено спустя 1 минуту 28 секунд:
По поводу отрицательной шины - прошу прощения, забыл, что мы это обсуждали.

[Tos]

Извините за вмешательство и прошу для себя пояснения по этому вопросу.

вмешивайтесь, конечно! а то я тут только Владислава мучаю дилетантскими вопросами.

Вообще, вроде, приведенным сопротивлением трансформатора является пересчитанное через квадрат коэффициента трансформации сопротивление (обычно какое-то штатное), подключенное к его вторичной обмотке. В данном вашем случае этот коэффициент равен 1, поэтому по идее любое сопротивление в его (трансформатора) вторичной обмотке должно "проходить" без изменения как внешняя анодная нагрузка лампы.
Что касается указанных 3 кОм в качестве Ra. Может быть это просто рекомендательное указание на параметр ламп, с которыми наиболее эффективно будет использование данного трансформатора?

Как оценить приведенное сопротивление первичной обмотки через сопротивление нагрузки вторичной и коэффициент трансформации я понимаю, но в случае с межкаскадным трансформатором нагрузка на вторичке настолько мизерна, что пересчитывать её через коэффициент бесполезно. Согласен с мнением, что это имелось ввиду сопротивление источника сигнала, что подтверждается цитатой другого производителя об этом параметре:

The source impedances used in the tables indicates a recommended upper limit, unless freq. response can be compromised.
At lower source impedance resonance peaking will occur. It can be reduced using secondary load resistors.

[rad54]

но в случае с межкаскадным трансформатором нагрузка на вторичке настолько мизерна ...

Да, согласен. В вашем случае, с нулевым током сетки у лампы каскада мощности это так.

The source impedances used ...

Отдельное спасибо за ссылку. Я мало общался с межкаскадными трансами, поэтому первый раз эти рекомендации в явном виде вижу.
Как я понял, паразитные резонансы предлагают гасить уменьшением добротности паразитного контура, вводя в него параллельное сопротивление потерь. Сам с такими возбуждениями пока не сталкивался, но почти наверняка, в этом случае начал бы для начала ставить в сетку последовательные резисторы с индуктивностями, как это общепринято. Теперь вот альтернативу увидел. Альтернатива заставила задуматься. Наверное такой "трансформаторный" резонанс и по частоте д.б. много ниже, чем "ламповый", возникающий за счет паразитной ПОС монтажа и свойств лампы.

[poty]

Алексей, в выдержке идёт речь о "resonance peaking" - здесь имеется в виду не самовозбуждение, с которым борются сеточными резисторами в том числе. Здесь имеется в виду, что на отдельных частотах образуются пики/провалы в импедансе, который "видит" лампа. Если эти провалы настолько велики, что становятся сравнимыми с выходным импедансом каскада, то возникают искажения, гармоники которых попадают в звуковую область.

[rad54]

Спасибо за ответ. Почти понял. Ещё чуть разъяснений прошу.

на отдельных частотах образуются пики/провалы в импедансе ... настолько велики, что становятся сравнимыми с выходным импедансом каскада, то возникают искажения, гармоники которых попадают в звуковую область.

Я когда писал про возбуждения (не самовозбуждения), в первую очередь думал про своего рода локальные резонансы на каких-то частотах воспроизводимого сигнала. И, соответственно, про то, что физически это должно было выразиться, наверное, в некоторой "гребенчатости" АЧХ каскада в целом. Это были бы, по моим понятиям, линейные искажения.
А оказывается, речь идет про более глубокие изменения нагрузки лампы и возникающие из-за этого в лампе уже НЕлинейные спектральные искажения. Я правильно понял?

[poty]

Мне кажется, мы ходим вокруг одного и того же. Что такое локальные резонансы? Резонанс в последовательном контуре - это компенсация индуктивной и ёмкостной реактивных составляющих таким образом, что остаётся только активная составляющая (активное сопротивление индуктивности и ESR конденсатора), то есть сопротивление в резонансе - самое маленькое и активное. Резонанс в параллельном контуре - это та же компенсация, но когда реактивные составляющие превращаются в бесконечность (в идеале, конечно).

Отправлено спустя 2 часа 54 минуты 9 секунд:
Казалось бы, что в резонансах плохого? Что произойдёт, если мы нарвёмся на резонанс в последовательном контуре? Для частот последовательного резонанса сопротивление нагрузки резко уменьшится. Как видно здесь это приведёт к тому, что амплитуда (переменного) тока анода возрастёт. Мы рискуем (помимо очевидного уменьшения коэффициента усиления - линейных искажений):
а) войти в клиппирование по току лампы (как со стороны нуля тока, так и со стороны максимума);
б) исчерпать возможности по насыщению сердечника.
А это уже - нелинейные искажения. Понятно, что я нарисовал апокалиптические картинки, в реальности эти процессы будут существенно сглажены. Чем ниже будет выходное сопротивление каскада, тем меньшее влияние будет оказывать одинаковое значение изменения нагрузки. Но! При этом будет возрастать длительность затухающих колебаний. К счастью, паразитные резонансы имеют относительно маленькую добротность, так что в этом плане вред будет меньше.
Основной резонанс в трансформаторе, всё-таки, параллельный. Что нас ждёт в этом случае? Опять же, очевидно, коэффициент усиления увеличится (линейные искажения). Вместе с этим увеличится и амплитуда напряжения на выходе. Если посмотрим на исследование каскада здесь, то увидим, что даже небольшое увеличение амплитуда (с 1В до чуть меньше 2В) приводит к появлению дополнительных гармоник. Андрей это интерпретирует как приближение клиппирования по напряжению, и я с ним согласен. Выходное сопротивление шунтирует нагрузку и помогает избежать длительных затухающих колебаний. уменьшая также их амплитуду. Снова моё высказывание неочевидно, но нужно учитывать добротность получившегося контура.

[rad54]

Да, теперь всё сложилось в понятную картину. И причины и способы борьбы. Спасибо.

[Tos]

Дособрал ламповый каскад, всё работает. При амплитуде входного напряжения 1В на нагрузке 8 Ом получается амплитуда 8В. Что собственно примерно соответсвует ожиданиям. Вторая гармоника на уровне -45dB. Нечетные не фиксируются. Как и ранее нечетные начинают появляться при 2В на входе.
Владислав, я уверен вам понравится!
это конечно все макетное, даже 300b тестовые.


пора переходить к проектированию печатных плат и сборке.

[goldmen8]

Ух - Ё, а как это всё что на столе развалено ... куда то прятать нужно?

[Tos]

Ух - Ё, а как это всё что на столе развалено ... куда то прятать нужно?

не надо прятать. Это собрано на куске мебельного листа, под размер корпуса. Я его еще помучаю немножко, постараюсь померять АЧХ и разберу. Его ждет нормальная сборка в корпусе.

[goldmen8]

Я про корпус и намекаю.

Вернее, лучше назвать шасси.

[Tos]

Я про корпус и намекаю.

да, про корпус/шасси тоже будет целая эпопея. Нужно всё это скомпоновать в размеры 430х300.
И нас еще ждет вторая макетная плата с пультом ДУ, селектором входов и моторизированным регулятором громкости.

[goldmen8]

Андрей, есть на примете такой или заказывать где будете?

[Tos]

Андрей, есть на примете такой или заказывать где будете?

Я обычно для поделок беру подходящий по размерам кейс на Али. Для усилителей там большой выбор алюминиевых корпусов. Обрабатывать его нетрудно, есть только сложности с окраской/надписями.
Целюсь в что-то подобное https://ru.aliexpress.com/item/32886788 ... 2576Y9w2zZ


У меня есть идея сделать для него переднюю панель из стекла. Я знаю мастерские где можно вырезать/просверлить и на обратной стороне можно напечатать любую картинку и надписи. Думаю что будет интересно.