Ламповый HeadAmp. Проект Diltone-HDC. Опыт разработки с использованием низкоиндуктивного выходного трансформатора

[goldmen8]

Соединяем одну из точек на каждом автотрансформаторе и назначаем её общим проводом для наушников. Всё.

А разве каналы не будут взаимодействовать друг с другом.
И такая схема будет работать правильно?

Но даже если подключить наушники к трансформатору, разница в выходном сопротивлении, подключенном параллельно наушникам (если я правильно помню - 0,2Ом), и самими наушниками (пусть будут 100Ом) составляют несколько порядков.

Я всё равно не понял этого предложения.
Да и ладно видать не дорос ещё.

[poty]

А почему сигнальные земли соединены? Ведь у нас на входе трансформатор.

[rad54]

goldmen8,

и то что в наушниках можно заменить подводящие провода,сделать полностью раздельное подключение каждого уха (что крайне не хотелось-бы делать).

Такой вариант я даже и рассматривать не стал. Это только если чисто для собственного пользования.

[rad54]

POTY,

Если поставить супрессор, то он шунтирует CCS и импеданс получается доли Ома.

здесь комбинация свойств "выпрямляет" характеристику практически до предела отсечки, поэтому она проявляется слишком сильно.

Да, понял. А в роли ограничителя может, наверное, для лампового благозвучия выступить более "хитрая" схема, чем просто стабилитрон-супрессор. Со "смягчённой" характеристикой шунтирования. Про варианты с управлением ССS и игрой с режимом насыщения ламп тоже понял. Буду делать РР - учту. А задумка такая тоже есть.
Спасибо за такое развёрнутое изложение темы CCS в пушпульном русле.

[poty]

goldmen8, Попытаюсь объяснить. Вот здесь есть некоторые значения для примера.
Pвых = 0,79Вт
Rнагр = 36Ом
Rвых/Rнагр = 0,13
Ia = 28мА
Предполагаю, что мощность ограничена током (других ограничений я не увидел). Iarms = Ia/корень(2) = 19,8мА. Соответственно, нагрузочное сопротивление (с учётом пары ламп, работающих на одну нагрузку) Rn=P/(Iarms*Iarms)=2015Ом. Если у нас есть средняя точка, то на каждое плечо остаётся 1007,5Ом.
Выходное сопротивление, к которому подключен наушник = Rвых = (Rвых/Rнагр)*Rнагр = 4,7Ом. Если подключить к нему параллельно наушник, получим сопротивление 4,2Ом.
Для чего все эти расчёты? Получаем, что лампа 1 (к половине трансформатора которой не подключен наушник) будет нагружена на 1007,5Ом, лампа 2, соответственно, на 1007,5-4,7+4,2=1007Ом. Коэффициент усиления первой лампы мю*0,9990084 второй = мю*0,9990079. Думаю, разница в мю ламп будет гораздо больше такой мизерной разницы в коэффициенте усиления.

[goldmen8]

можно убрать референс с трансформатора и оставить его на резисторах

Соединяем одну из точек на каждом автотрансформаторе и назначаем её общим проводом для наушников.

Из этого, выше сказанного, я и нарисовал эту схему. Где специально не нарисован средний (центральный) вывод у трансформатора.

А почему сигнальные земли соединены? Ведь у нас на входе трансформатор.

Про входной трансформатор не учёл, вернее забыл. Прошу прощения.
Тогда как подключать этот самый входной трансформатор: - каждая вторичная обмотка подключается сетка-катод лампы, тогда общий провод не нужен, его нет вообще; - или сетка-"виртуальная земля" (общая точка) одного (этого) канала, у второго канала своя общая точка; - или сетка-питающий минус этой половинки ...
Наверное хреново объясняю, ща нарисую.

Спойлер

Показать

Какой вариант более приемлемый, на какой лучше ориентироваться.

Попытаюсь объяснить. Вот здесь есть некоторые значения для примера

Сейчас понял к чему было то предложение. Ну не смог сам догадаться.

Если у нас есть средняя точка, то на каждое плечо остаётся 1кОм.

И все-же "Среднюю точку" трансформатора берём в расчет или нет? Делать среднюю точку или нет?

В общем сомнения не развеялись.
Сейчас намотаны две четверти первички, получается половина первички. Остаётся ещё половина (две четверти). Если мотать как автотрансформатор, то что делать дальше...
Не могу определиться: - будет средняя точка или нет; - если нет средней точки (вывода), то мотается "вторичка" (обмотка с выводами для подключения наушников); - если есть вывод "средней точки", то мотается две равные обмотки по количеству витков вторички (одна из них с множеством отводов); ...

[poty]

Про входной трансформатор. Делаем, по сути, двойное моно! Но! Только в случае, если нет реальной средней точки!
Теперь о топологиях. Алексей рассматривал множество, я уже сбился со счёту сколько. В нашем обсуждении участвовали две:
1. (Авто)Трансформатор со средней точкой, в котором выводы на наушники расположены несимметрично по отношению к средней точке. Средняя точка становится общим проводом для обоих каналов наушников. Несимметричность, исходя из расчётов, практически ни на что не влияет. Входной трансформатор не обязателен. Сигнальные земли каналов соединены. Фактически может быть построен на трёх блоках питания, общих для двух каналов.
2. (Авто)Трансформатор без средней точки. От единой обмотки делается несколько отводов, один из которых (назовём его 0) становится общей точкой. Входной трансформатор обязателен (можно и без него, но нужно хитрить), земли собраны по схеме "двойное моно" (не соединяются между собой), общей точкой для наушников является точка 0 трансформатора. Несимметричность минимизирована. Одной из проблем - 6 блоков питания (по три на каждый канал, так как между собой не соединены).

Так что "быть или не быть" средней точке - выбор за Вами, Александр!

По поводу схем - сейчас посмотрю.

[rad54]

goldmen8,

или сетка-"виртуальная земля" (общая точка) одного (этого) канала, у второго канала своя общая точка;

этот упомянутый вами вариант как раз соответствует №2 в посте Владислава

2. (Авто)Трансформатор без средней точки.

Вот структуры схем из вашего 106 поста меня смущают. Не могу сходу на реальных лампах расставить рабочие потенциалы, токи и режимы на них.
Вижу желания уйти от разделительных конденсаторов, "лишних" блоков питания и упростить схему...

А я, похоже, выбрал №1

1. (Авто)Трансформатор со средней точкой

+ входной симметричный трансформатор. Меня эта структура, пока устраивает полностью. Вчера начал проводить как раз замеры на различных нагрузках, импедансных эквивалентах наушников. По мощностным параметрам проблем нет никаких. Надо по фоново-помеховым параметрам тщательно всё еще проверить.

[poty]

структуры схем из вашего 106 поста меня смущают

Аналогично. Я поэтому и не стал ничего вчера комментировать, так как не разобрался в этих схемах.
Вот смотрите, первая схема (в самом верху). Выходная лампа анодом включена к +U1, катод через трансформатор - к -U1, всё правильно, как и должно быть в катодном повторителе. Драйверная лампа должна быть с общим катодом, поэтому включена к +U1 анодом через резистор, одновременно - к сетке выходной лампы, здесь правильно. А вот с катодной цепью какая-то беда. Сначала по постоянному току. Чтобы достичь минуса U1 ток через лампу проходит: катодное сопротивление драйвера (куда подключен один из полюсов сигнала, второй - на сетку), параллельными путями [катодное сопротивление "своего" выходного каскада + трансформатор] || [катодное сопротивление "чужого" выходного каскада]. Зачем? Сигнал будет изменять проводимость лампы, но она тут же будет компенсироваться I1. Так как ток через анодный резистор будет постоянным (в теории, на практике, конечно, такого не будет), то никакого усиления сигнала не произойдёт.
Я, наверное, чего-то не понимаю, но, с моей точки зрения, есть несколько путей трансформации:
1. Классический: добавить третий источник питания обоих драйверов, который минусом будет подключен к средней точке катодных резисторов выходного каскада (куда сейчас подключены I1, I2). Но всё равно это потребует удаления катодных резисторов драйвера и соединения катодов с помощью резисторов ООС.
2. Убрать I1, I2 - здесь они вообще не в тему, а катодное сопротивление включить непосредственно в -U1. Аналогично - с правой частью этой схемы. Источник тока не нужен потому, что драйвер в этом случае будет работать не как дифференциальный каскад.

Вторая схема тоже нерабочая. Она несколько "упрощает" катодные цепи, устраняя параллельные пути, но источники I1 и I2 не включены в цепь смещения лампы (референс сетки - на нижнем конце катодного резистора), поэтому бесполезны. Если их убрать, то схема превращается в п. 2 моего предложения по первой схеме.

Третья схема полностью эквивалентна второй.

Я не очень понимаю причину, по которой во всех схемах приведены источники тока, предполагаю, что для автосмещения. Но такое будет работать только тогда, когда каскад будет работать как дифференциальный, с общей сигнальной землёй (п. 1 моего предложения). Если мы разносим сигнальные земли, нужно убирать и источники тока.

[goldmen8]

Спасибо, понял.

[rad54]

Закончил все планируемые испытания с входными трансформаторами, в качестве которых, как писал ранее, хотелось проверить серийные ещё советские трансформаторы серий ТОТ, Т и ТМ.
Наконец-то пришли долгожданные ТМ10 исполнений 49, 59 и 69. Все по 2 штуки. Идеально по-заводскому упакованные, с идеальным же внешним видом. Зеленые такие, симпатичные и герметичные полностью.
Начал тестером проверять 49-е. Результат: из восьми обмоток (у двух трансов по 4 обмотки) только одна (!) целая. Остальные в обрыве.
Звоню поставщику, объясняю ситуацию. Воспринимают очень вежливо и спокойно. Обещают прислать за свой счет сразу и без всяких возвратов и проверок новые 2 экземпляра.
Через неделю приходят. Опять измеряю. Теперь целых обмоток уже 5 штук. Все вторички и даже одна половинка первичной.
Прогресс, однако. Но толку ноль! Ни одного полностью рабочего транса.
При всё при том присланные трансы имеют всю заводскую маркировку, включая штампы номеров ОТК с ромбами, даты выпуска и даже рукаминаписанные номера партий. То есть прошедшие все заводские проверки и упакованные в вощёную бумагу. Причина такого брака мне абсолютно непонятна. Можно только гадать. Скорее всего провода обмоточные или места пайки корродировали полностью по непонятной причине или кем-то и как то были сожжены чрезмерным током. Хотя следов прорыва газов наружу и запаха никакого нет. Загадка.
Это печаль номер один. Явно с фактором человеческим на каком то этапе.
А вторая печаль - техническая.
От недостатка информации опубликованной. Хотя замечу сразу, что заявленные в паспорте электрические характеристики трансформаторами ТМ10 выдержаны ПОЛНОСТЬЮ. Просто я, имея опыт работы с трансами типа ТОТ, почему-то рассчитывал, что и эти смогут выдать такие же великолепные характеристики вне заявленного диапазона. Не тут то было!
К слову: все пришедшие в одной коробке с 49-ми остальные трансы (59 и 69) так же идеальны внешне и абсолютно рабочие. Хотя вся маркировочная атрибутика на них аналогична 49-м. Даже номера ОТК и даты тех же годов.
ТМ10-59 и ТМ10-69 промерил тестером, проверил в работе с усилителем своим и затем просто измерил с помощью генератора и осциллографа АЧХ транса в режиме ХХ вторички.
Выяснилось, что низы у них ( выходное сопротивление генератора 600 Ом и режим ХХ вторички), как и ожидалось, просто идеальные от 100 аж до 10 Гц!
А вот выше по частоте для меня не очень радужно вышло.
От 10 Гц на НЧ до 3 кГц затухание 0 дБ.
Далее плавный подъем: на 15-18 кГц уже +2 дБ. Уже неприятно, но ещё терпимо.
Дальше спад до 0 дБ на 20 кГц.
Ещё дальше спад до -6 дБ на 29-30 кГц.
На 35-40 кГц спад уже больше 12 дБ, далее - ещё больше и уже не так интересно.
Такой вот финиш.
И резюме: скорее всего для моего усилителя мне, видевшему все это на экране осциллографа, применение трансов ТМ серии надо тщательно ещё раз обдумать и взвесить: ТОТ vs TM!
Хотя на слух, моими ушами и при моих музыкальных источниках, никаких потерь в области ВЧ в музыке не слышно. Наверное где-то в тембровых особенностях ловить различия надо.

[rad54]

Пора переходить к корпусному моделированию.

[poty]

rad54, поясните несколько моментов. Почему тестировали с ХХ вторички? Надо было нагрузить, на мой вкус, потому что иначе получаются не очень репрезентативные измерения (ничто не демпфирует резонансы, например). Выходное сопротивление генератора, видимо, тоже довольно низкое, хотя обойти это сложнее...
Далее у меня "разрыв шаблона":

плавный подъем: на 15-18 кГц уже +2 дБ.

и

никаких потерь в области ВЧ в музыке не слышно.

Откуда потери при подъёме?

[rad54]

poty,

Почему тестировали с ХХ вторички? Надо было нагрузить, на мой вкус, потому что иначе получаются не очень репрезентативные измерения (ничто не демпфирует резонансы

Справедливое замечание. Измерял быстро, "на глазок". Считал, что в первом приближении, при теоретически достаточно высоком входном сопротивлении драйвера, погрешность между ХХ и реальным входом будет небольшой.
Сейчас специально снял более точно АЧХ транса на ХХ и на нагрузках по вторичке 100 и 50 кОм.
Результаты сведены в таблицу. В связи с некоторой изношенностью и нестабильностью контактных групп генератора при снятии показаний возможны отклонения в пределах, думаю, процентов +/- 5. Но общая тенденция вроде выдерживается. Действительно, нагрузка по вторичке демпфирует резонансный подъем.

Спойлер

Показать

Задумался: может в случае использования этого ТМ транса стОит ввести эти нагрузки в схему штатно?

у меня "разрыв шаблона":

rad54 писал(а): ↑
Вчера, 17:17
плавный подъем: на 15-18 кГц уже +2 дБ.

и

rad54 писал(а): ↑
Вчера, 17:17
никаких потерь в области ВЧ в музыке не слышно.

Откуда потери при подъёме?

Извините за невольную путаницу. Я недостаточно четко, похоже, изложил свою мысль.
Меня беспокоил не этот резонанс в диапазоне ВЧ 15-18 кГц. Хотя резонанс этот тоже совсем мне не нужен, т.к. перекашивает баланс НЧ-ВЧ. Кроме того, чрезмерный подъем ВЧ в диапазоне может сделать звук просто звеняще-шипяще неприятным.
Меня больше волновал и волнует спад после 25 кГц.
По результатам моих сравнительных прослушиваний различных выходных трансов на HeadAmpe c более-менее качественными наушниками я для себя пришел к выводу, что именно свободное пропускание этими трансами частот от 20-25 до 35-40 кГц дает ощущение прозрачного детального звука. Если этот ВЧ диапазон ограничен трансформаторами, то звук не раскрывается полностью. Чего совсем, конечно, не хотелось бы.

Отправлено спустя 4 минуты 13 секунд:

Выходное сопротивление генератора, видимо, тоже довольно низкое,

Да, я в посте указал его - 600 Ом.

[poty]

ТМ10 ... 49-е ... из восьми обмоток (у двух трансов по 4 обмотки) только одна (!) целая. Остальные в обрыве.
... целых обмоток уже 5 штук. Все вторички и даже одна половинка первичной.
... Ни одного полностью рабочего транса.

Это странно только на первый взгляд. Скорее всего дело в том, что продают отбраковку. Поставить штампики не составляет труда в современных условиях.

Меня беспокоил не этот резонанс в диапазоне ВЧ 15-18 кГц. Хотя резонанс этот тоже совсем мне не нужен, т.к. перекашивает баланс НЧ-ВЧ. Кроме того, чрезмерный подъем ВЧ в диапазоне может сделать звук просто звеняще-шипяще неприятным.

Полностью с этим согласен! Этот подъём - в самой неблагодарной частотной зоне! Есть идеи по этому поводу, чуть позже напишу.

[rad54]

Есть идеи по этому поводу,

Очень интересно. Спасибо, буду ждать.

[poty]

Я попытался интерпретировать полученные результаты. Т.е., очевидно, что имеется паразитный резонанс. Не имея под рукой измерений трансформатора, я прикинул индуктивность рассеяния в районе 15мГн и паразитную ёмкость = в 7нФ. Всё крайне приблизительно. 7нФ - довольно большая ёмкость для ВЧ, поэтому я бы предложил её компенсировать. Для этого нужно взять одну из обмоток трансформатора (между первичной и вторичной обмотками) и заземлить. По идее, паразитная ёмкость должна как минимум поделиться на 2, что сместит резонанс примерно в район 24кГц и частоту среза - к 30кГц.

[rad54]

Спасибо, идею понял.
Попробую поэкспериментировать и померить.

[rad54]

poty,

взять одну из обмоток трансформатора (между первичной и вторичной обмотками) и заземлить.

Свободных обмоток-то нет.
У трансов ТМ10-59 и ТМ10-69 всего в наличии 4 обмотки: две - полупервичные и две полувторичные.
Если только для эксперимента попробовать ....
Индуктивности транса вполне достаточно, чтобы для работы без потери НЧ оставить только половину индуктивности. Заодно и коэффициент трансформации вдвое поднимется и станет даже чуть больше 1.
Тогда по одной половинке первички работаем, вторую используем в качестве экрана, для чего соединяем её на "землю".
Кстати, интересно попробовать: один конец или два сразу "землить"? Обязательн сравню.
Измеряем и делаем выводы.
Жалко только - балансный вход пострадает.

[poty]

А почему балансный вход пострадает? Я и раньше говорил, что смысла нет заземлять по первичной обмотке что-то. Сама трансформаторная обмотка - по умолчанию балансная.