Предварительный усилитель, каскод

[poty]

Давайте "снимем" то, что имеем на практике и сравним с теорией.

Итак:
По графикам (в скобках - разница с 1000Гц/разница с байпас):
(bypass) 1000Гц = 72дБ (0/0), 50Гц = 74дБ (+2/0), 20Гц = 65дБ (-7/0)
(_128Гн) 1000Гц = 72дБ (0/0), 50Гц = 67дБ (-3/-5), 20Гц = 47дБ (-25/-18)
(__60Гц) 1000Гц = 67дБ (0/-5), 50Гц = 60дБ (-7/-9), 20Гц = 39дБ (-28/-21)

По моделированию (в скобках - разница с 1000Гц/разница с графиками):
(_300Гн) 1000Гц = 25,7дБ (0/-), 50Гц = 25,6дБ (-0,1/-), 20Гц = 25,2дБ (-0,5/-)
(__60Гц) 1000Гц = 25дБ (0/0), 50Гц = 21дБ (-4/-7), 20Гц = 17дБ (-8/-28)

По расчётам, по отношению к 1000Гц (в скобках - разница с графиками/разница с моделированием):
(_300Гн) 1000Гц = 0дБ (-/0), 50Гц = -2,1дБ (-/-2), 20Гц = -4,7дБ (-/-4,2)
(_128Гн) 1000Гц = 0дБ (0/0), 50Гц = -4,6дБ (+0,4/-), 20Гц = -8,8дБ (+9,2/-)
(__60Гц) 1000Гц = 0дБ (+5/0), 50Гц = -7,3дБ (+1,7/-3,3), 20Гц = -12,8дБ (+8,2/-4,8)

Как видим, на 20Гц есть значительные расхождения, но в целом тенденция вполне адекватная.

Что я могу сказать по этому поводу? Высокое выходное сопротивление каскода сыграло с нами плохую шутку. Собственно, поэтому я и настаивал изначально на добавлении второго каскада с низким выходным сопротивлением. Кроме того, нужно было сразу промоделировать каскад с трансформатором.
Что можно сделать? Скорее всего, если сохранять каскод, в качестве канала усиления, то вариантов только три:
1. Уменьшать усиление (компенсировав уменьшением резисторов в обратной связи):
- за счёт анодного сопротивления (уменьшит выходное сопротивление, увеличит искажения);
- за счёт добавления ещё одной обмотки в первичку (не факт, что поможет);
- за счёт последовательного сопротивления с трансформатором (нужно моделирование, потенциально - самый малоинвазивный вариант.
2. Устанавливать низкоимпедансный выходной каскад.
3. Замена трансформатора. Самый непредсказуемый вариант. Чем больше индуктивность трансформатора, тем больше межобмоточная ёмкость, т.е., будем терять усиление на высоких. Здесь возвращаемся к трудностям выходного каскада с высоким выходным сопротивлением.

[Евгений Михеев]

goldmen8, по Вами предложенному сайту англоязычному провел замеры по способу 1 - это с резистором.
Получил плюс минус понятные цифры. Там где прибор показывает 13 гн по расчетам получилось 14, там где 32 у меня вышло 36, короче говоря близко.
В итоге на максимальной индуктивности когда задействуем все обмотки и меня выходит по расчетам около 60 гн.

Отправлено спустя 7 минут 35 секунд:

Кроме того, нужно было сразу промоделировать каскад с трансформатором.

это вот да, недостаток расчетов, согласен полностью. poty,
Владислав, спасибо за столь развернутый анализ.
По поводу самого малоинвазивного варианта - как его возможно реализовать?

[goldmen8]

Метод действенны, всё зависит от точности исходных данных для расчёта (вычисления).
Посмотрите по первой ссылке, там есть описание: "Измерение индуктивностей методом вольтметра - амперметра" и пояснение (картинка Рис. 3.)

Шпаргалка из старого журнала "Радио".

Показать

Измерение индуктивности_1.jpg (75.45 КБ) 5119 просмотров

[poty]

Вариант с последовательными резисторами нужно считать, он работает далеко не всегда. Я бы для начала попробовал добавить ещё одну катушку, оставив для вторички одну самую маленькую катушку. И всё же разобраться с сильным завалом в реальной системе, большим, чем получается по расчетам.

[rad54]

- за счёт добавления ещё одной обмотки в первичку (не факт, что поможет);

Недавно я сталкивался с подобной нехваткой НЧ из-за недостаточной индуктивности первички входного звукового транса. Чтоб ответить на вопрос: -"а сколько не хватает-то?", я соединил последовательно две первички двух трансформаторов. Вторички соединил, естественно, тоже последовательно.
У вас ведь два транса? Можно попробовать.

Спойлер

Показать

Фактически вы попробуете как бы трансформатор с вдвое бОльшей индуктивностью, бОльшим же затуханием по ВЧ и чуть измененной картиной обмоточных резонансов. В принципе, это аналог решения Владислава

3. Замена трансформатора.....

P.S. Трансформатор-то у вас очень неплохой по характеристикам, трудно намнОго лучше найти будет наверное.
А это решение,

- за счёт последовательного сопротивления с трансформатором (нужно моделирование, потенциально - самый малоинвазивный вариант.

по-моему, не очень удачный вариант.
Каскод-то разгрузится, на его выходе сигнал НЧ просАдится меньше и станет больше, но ведь образуется новый делитель: добавочный резистор и та же обмотка транса. Можно посчитать, но боюсь, на вторичном выходе транса сигнала НЧ не прибавится, вся добавка "останется" на резисторе. Или я не так что-то понял?
И у меня ещё вопрос к Владиславу.

poty
2. Устанавливать низкоимпедансный выходной каскад.

Имеется ввиду добавление ещё одного более низкоомного каскада какого-то?
Или перевод каскода на другую лампу или даже комбинацию ламп, позволяющих уменьшить R вых?

[poty]

соединил последовательно две первички двух трансформаторов

Отличный вариант.

Каскод-то разгрузится, на его выходе сигнал НЧ просАдится меньше и станет больше, но ведь образуется новый делитель: добавочный резистор и та же обмотка транса. Можно посчитать, но боюсь, на вторичном выходе транса сигнала НЧ не прибавится, вся добавка "останется" на резисторе. Или я не так что-то понял?

Ну, можно же помоделировать.

Имеется ввиду добавление ещё одного более низкоомного каскада какого-то?
Или перевод каскода на другую лампу или даже комбинацию ламп, позволяющих уменьшить R вых?

К сожалению - добавление каскада. Я сразу говорил, что каскод имеет высокоомный выход, и даже выбор лампы многого здесь не изменит: принцип каскода и состоит в том, чтобы это был усилитель тока по большей части (в катоде верхней лампы изменяется сопротивление в виде второй лампы, комбинация сопротивления в катоде и лампы - это классический источник тока). То, что на выход ставили трансформатор должно было в 4 раза понизить выходное сопротивление каскода, но "налетели" на недостаточную для такого выходного сопротивления индуктивность первичной обмотки.

[Евгений Михеев]

Товарищи, я пока беру некую паузу в проекте - еду в поезде уже на работу на пару месяцев, 3 месяца отпуска пролетели буквально за миг надеюсь, за время моего отсутствия я смогу понять куда я хочу двигаться дальше в этом проекте

[rad54]

Ну, можно же помоделировать.

Да, спасибо. Посмотрел результаты. Теперь, вроде, понял всю предложенную схему.
По низкоомному каскаду тоже.

[Евгений Михеев]

Так, я тут поразмышлял немного…
Выходов (глобально) я вижу несколько:
1 Отказаться от трансформаторов в сторону конденсаторов. Низ не страдает, имеем высокий выходной импеданс
2 замена транса - у лундала есть под 300 индуктивность
3 другая топология
4 добавочный каскад
Думаю, прежде, чем двигаться дальше надо попробовать некий макетный вариант добавочного каскада

[rad54]

Евгений Михеев, наверное надо сначала определиться: с какими усилителями мощности планируется использовать пред?
Я в ТЗ на пред. увидел только заданный коэфф. усиления каскада и диапазон напряжений входного сигнала. Похоже, надо ещё более точно определить и нижнее значение входного импеданса мощников, с которыми пред работать будет. Не для всех могут оказаться приемлемыми варианты №1 и №2. Первый, как вы уже указали, из-за высокого выходного сопротивления. А чтоб оценить пригодность второго, надо знать коэфф. трансформации 300 Гн транса, чтоб уровня сигнала для мощника хватило.
Четвертый вариант (допкаскад) - даст и допшум и допискажения, за которые бились у каскода. Тоже оценить бы ...

[poty]

(допкаскад) - даст и допшум и допискажения

не думаю. Уровни сигнала будут уже на уровне 2-3В, проблема шумов уже намного менее актуальна.
С искажениями - да, здесь тоже придётся бороться, но уверен, что при нагрузке меньше 50кОм искажения каскода будут расти гораздо быстрее, допустим, компенсированного катодного повторителя.

[Евгений Михеев]

Да, надо в любом случае моделировать - займусь как появится чуть времени.
Я вот думаю, если мы повесим на выход катодный повторитель - у нас выходной импеданс уменьшиться хорошенечко, а еще и с трансформатором, выходной импеданс будет мизерным, думаю)
Либо можно будет уйти в конфигурацию 1:1, уменьшив усиление каскода.
Это просто мысли в слух
Но надо понимать, что тока будет требоваться еще больше, а это точно требует шунта. Первым делом закажу платы на шунт

Отправлено спустя 4 минуты 30 секунд:
Раз у нас ламповый вариант то тут надо всерьез подумать над выбором лампы - тока надо будет потреблять не так много, чтобы не нагружать шунт

[rad54]

выходной импеданс будет мизерным,

А насколько мизерный? Чтоб любой кабель межблочный прокачать и входной каскад мощника? Или чтоб
наушники напрямую слушать?

а еще и с трансформатором,

Импеданс дополнительно уменьшить за счет транса можно только если использовать понижающий коэфф. трансформации, но тогда неизбежно уменьшение уровня выходного сигнала. Увеличивать его за счет усиления каскода? Вырастут искажения. Такой бег по кругу вот получиться может.

тока будет требоваться еще больше, а это точно требует шунта.

Здесь не понял. Почему именно шунт?
Вот БП изменится по энергетике, может и габариты всего преда, может даже и значительно

надо всерьез подумать над выбором лампы

Это да!

[Евгений Михеев]

Импеданс дополнительно уменьшить за счет транса можно только если использовать понижающий коэфф. трансформации, но тогда неизбежно уменьшение уровня выходного сигнала. Увеличивать его за счет усиления каскода? Вырастут искажения. Такой бег по кругу вот получиться может.

Дело в том, что мы с самого начала задавались запасом усиления в 2 раза и понижением на трансформаторе тоже в 2 раза в угоду тому, чтобы получить выходной импеданс меньший в 4 раза

Отправлено спустя 4 минуты 39 секунд:

Здесь не понял. Почему именно шунт?
Вот БП изменится по энергетике, может и габариты всего преда, может даже и значительно

Изначально первая ревизия БП была двухканальной на lr8, мой просчет - не потянула по току.
Вторая итерация - lr8, 2 канала, большой корпус (делал в принципенв попробовать, плюс платы пригодятся) - работал, но не долго, также слишком много тока - перегрев.
Далее решили попробовать посчитать посмотреть шунт, собрал на макетке, результат понравился. Тут уже спортивный интерес отведать шунта. Я много к нему подходов делал в конструкции Романа, но там было поражение. Идея реванша не оставляла в покое

[rad54]

запасом усиления в 2 раза

ок, понял

слишком много тока - перегрев.

тоже понял, т.е. не именно отказ от последовательной компенсации в пользу шунта ( я именно это не понял), а потому, что с LR8 не потянуло.
Просто шунт, насколько я знаю по теории, имеет априори перерасход по току, т.е меньший КПД. Если это не важно, то тогда понятно.

[Евгений Михеев]

потому, что с LR8 не потянуло.

Именно так

[poty]

Я поддерживаю направление развития в виде выходного каскада с трансформаторным выходом. Напоминаю, что трансформатор мы выбирали для двух вещей:
- обеспечение работы на небалансный выход, при необходимости (без трансформатора это тоже возможно, но сложнее);
- обеспечение сопряжения импедансов (из-за выбранной первичной топологии "каскод" с высокоомным выходом).
Сохранение трансформатора для первой задачи - неоспоримо более простая реализация. Применение трансформатора для второй задачи также очень приветствуется, так как очевидно, что выходной каскад будет одним из вариантов катодного повторителя и уменьшение влияния нагрузки на параметры обратной связи будет только на пользу.
Теперь - о топологии. Вариантов три:
- простой катодный повторитель с первичной обмоткой трансформатора в катоде: возникают проблемы со смещением, но у нас уже есть отрицательное смещение для обеспечения работы CCS, так что проблемы решаемые;
- White Cathode Follower - к сожалению трудно реализуем, поскольку требует конденсатор на выходе;
- компенсированный катодный повторитель (по схеме Wright, но без источника тока в катоде) - по мне так самый адекватный выбор.
Что касается лампы... Здесь не всё так просто. Малый ток через лампы - это высокое выходное сопротивление. Нужно всё же ориентироваться на величину 4-5мА/плечо (8-10мА на каскад, 16-20мА на стереоверсию). Я бы сделал отдельную плату выходного каскада со своим трансформатором/стабилизатором на лампах, допускающих низковольтное анодное питание (допустим, 30-50В). Я бы посмотрел на 6Н14П, 6Н31П, да и 6922 тоже (нувисторы не буду предлагать, не нравятся они Евгению).

[Евгений Михеев]

Что ж, значит надо смотреть в этом нарпавлении.
Единственное, пока на этапе макетирования я скорее всего попробую схему без стабилизации. Мне не очень нравится идея отдельно блока питания для выходного каскада. Быть может мне хватит одного трансформатора. Буду пробовать. Естественно, сначала отмоделировав.

Отправлено спустя 12 минут 20 секунд:
Ну м наверное главное пожелание - добавить по 1 лампе на канал. Больше боюсь может блок накала не потянуть.

[Евгений Михеев]

poty, Владислав, я бы хотел начать моделировать с самого простого варианта - простого катодного повторителя. Естественно, с ошибками

Пока так. Делал наугад, прошу высказаться с замечаниями.
В катодах выставил 150к -тоже на скору руку, пока ничего не высчитывая.
Просто пока хочу понять принципиальные моменты - само включение лампы. Что куда подключать, так сказать.

[poty]

Собственно, включено всё правильно. В цепь сетки обязательно разместить сопротивление от возбуждения на ВЧ.
Напряжение на анодных резисторах каскода известно (ток * сопротивление). Это напряжение должно быть достаточным для работы лампы катодного повторителя, потому что будет определять напряжение анод-катод для неё. Если нужно больше - питать выходной каскад (катодный повторитель) придётся от большего напряжения, нежели каскод.
Напряжение на катодном резисторе катодного посторителя будет = напряжение питания - напряжение на анодном резисторе + 2-4В смещение лемпы. Если определиться с током, то катодное сопротивление можно легко рассчитать по закону Ома.