šansama da preživite, a rezultat bude uspješan, gdje se lako čuje kakvu ste kvalitetu materijala
upotrijebili i gdje do mile volje možete eksperimetirati jest izrada malog line stage-a velikog zvuka.
Što je zadatak ? Napraviti jedno ili višestupanjski cijevni preamp koji treba:
- pojačati signal 10-tak puta
- ima što manji izlazni otpor
- ima što širu frekventnu karakteristiku (pritom bez globalne NPV, lokalna može)
- ima što manji input bruma i šuma u signal
- ima što manja harmonska izobličenja
- bude što povoljniji, dakle što bolji odnos cijena/kvaliteta
Sa prilično širokim spektrom lampi kandidata (pritom pogotovo mislim na cijevi koje se baš ne pojavljuju u svakom
uređaju i već svima idu na uši), sa prilično širokim izborom topologija koje možemo upotrijebiti, priličnim izborom
načina biasiranja,ispravljanja, regulacije anodnog napona - očigledno se u ovoj temi može puno toga dotaknuti.
Također, priča o tome kako pročitati UI graf lampe i odabrati radnu točku ovdje je više nego dobrodošla i
vodi osnovnom razumijevanju funkcioniranja, a ne da slijepo vjerujete neprovjerenim i često vrlo netočnim
shemama kojima vrvi mreža i mislim da bi sve trebalo krenuti od toga.
S obzirom da se u ovim spojevima mahom koriste triode, odnosno i ostale lampe u triodnom spoju, uglavnom
će se sve bazirati na triodnim grafovima, no to ne znači da se u line stage stupnjevima ne mogu koristiti i
ostali. Dapače, mnoge tetrode npr. pokazuju zvučno zanimljiv spektar harmonika na otpornom opterećenju pa
crv radoznalosti slobodno neka Vas kopka....
Gledao sam malkice koja bi lampa bila dobra za jednostavnost razumjevanja i od svih mi se graf ECC88 (mada sam
rekao da neću puno sa lampama koje svi troše) učinio najboljim za prikaz odabira radne točke i linije.
Napominjem da je ovo maksimalno pojednostavljenje i da se o svakom parametru i svakoj metodi koja
će biti ovdje predstavljena može napisati posebna tema.
Ok,koji su podaci te lampe koji nas zanimaju i koji Vas mogu (i moraju) zanimati prilikom konstrukcije radne linije?
I sami proizvođači u svojim datasheetovima dijele ih na nekoliko grupa, osnovni radni podaci, podaci o međuelektrodnim
kapacitetima, te podaci o maksimalnim (limit) vrijednostima. Dalje su još i podaci o najćešćim aplikacijama te lampe
i vrijednostima unutar njih.
Ono što nas prvo zanima su osnovni podaci:
- Ua - anodni napon između anode i katode, prema podacima na datasheetu - tipično 90V , maksimalno 220V
- Ia - anodna struja (kod tetroda i pentoda u triodnom spoju radi se sa katodnim strujama u kojoj su zbrojene i struje
druge i treće rešetke) - ovdje kaže 15mA
- disipacija (Ia x Ua) maksimalna koju ne bismo trebali prijeći mada neki konstruktori namjerno voze po njoj ili nešto iznad kuneći
se u nevjerovatno dobar zvuk crveno usijane anode - za Ecc88 je max 1,8W
- pojačanje lampe - ovdje 33x što možemo dosegnuti CCS-om ili prigušnicom, otporom kao anodnim teretom praktično nikako
Uzmite za početak - isprintajte si graf UI karakteristika koji izgleda ovako:
U njega ucrtajte radnu točku (B) u kojoj će raditi vaša lampa pazeći pritom da se nalazi na dovoljnom prednaponu (-2V) da i najveći signal koji
očekujete na mrežici ne prelazi taj prednapon, odnosno da se ne nalazi u području u kojem počinje teći struja mrežice (ovisno o tipu, ali
uzmite 0,5V minimum. Također, ta točka mora biti unutar maksimalnog anodnog napona i unutar dozvoljene maksimalne struje. Hiperbola
disipacije koja je najčešće ucrtana u takve grafove vas i vizuelno obavještava u kojem se području nalazite.
Dakle, stavimo X u tu radnu točku, ovdje je odabrana točka 100V/9mA, dakle 0.9W što je debelo unutar dozvoljene disipacije.
Postoji i malo bolja radna točka i dotaknućemo se nje kasnije, ovdje odabrana će olakšati objašnjenje što i kako .
Sad povučemo radnu liniju tako da isječci koje odrezuje sjecište te crvene linije sa linijama -1 i -3 V (A - B i B - C, dakle očekivani najčešći swing) budu
što više iste dužine. Ti isječci, odnosno njihova jednakost su najbitniji kad govorimo o distorziji, odnosno linearnosti lampe, a ukratko pokazuju da će
producirani swing u obje poluperiode dovedene na mrežicu prouzročiti pad napona na radnom teretu iste vrijednosti. Jednostavnije, gornja i donja
će nam poluperioda biti iste.
Kada povučemo okomicu iz tih sjecišta dobijemo i vizuelni prikaz tih udaljenosti, odnosno možemo očitati koliki je pojačani napon ako smo na
mrežicu stavili 2V (linija -3V minus -1V). Otprilike 46V. Podijelimo to sa tih 2V na mrežici i dobijemo realno pojačanje lampe u ovoj točki i sa ovim radnim teretom - 23X.
A na kojem to teretu, kolike vrijednosti je radni otpornik? Podijelimo razliku napona koju smo utvrdili 46V sa razlikom struje na osi Y koju određuju
točke A i C,tj 11,3mA - 6,7ma = 4,6mA. Radni otpor je dakle 46V/ 4,6mA = 10K.
Kolike snage treba biti taj anodni otpornik ? 10K * kvadrat struje u radnoj točki (9mA) = 0,81W, što znači da za sigurni
rad moramo imati bar 3x više deklarirani otpornik, tj u ovo slučaju oko 3W.
I ostaje nam još dvije sitnice, koliki nam je katodni otpornik i koliko je točno napajanje kojim ćemo napajati ovaj triodni stupanj?
Dakle, naša je radna točka rekli smo na 100V-9mA, za to nam treba negativni napon mrežice, odnosno pozitivniji napon katode u iznosu -2V.
Napon je to koji će prouzročiti prolazak struje kroz katodni otpornik vrijednosti 2V/9mA= 222ohm, a prvi redovni otpor koji je najbliži toj vrijednsoti je 220ohm. Kolike snage? Opet pomnožimo 2V x 9mA = nije vrijedno spomena (0,018W) , što znači da možemo uzeti i 1/8W.
Koliki je napon napajanja? Na osi X sjecište radne linije pokazuje 190V, k tome trebamo pribrojiti napon bias-a od 2V, dakle ukupan napon napajanja je 192V.
Pojednostavljeno se slobodno uzme 190V zbog jednostavnije matematike, tih 1% razlike u napajanju neće pomaknuti radnu točku toliko da bi došlo
do značajnih odstupanja od zacrtanih radnih uvjeta.
Kako naša shema izgleda?
- RC-stupanj1.JPG (6.42 KiB) Pogledano 17098 put/a.
Što još možemo napraviti, odnosno ustanoviti iz našeg grafa ? Npr. izračunati izlazni otpor našeg stupnja ?
Uzmemo ponovo naš graf, maknuo sam radnu liniju i ostale crtice kako ne bi smetalo prikazu. Od radne točke B povučete horizontalnu crtu
(plave boje obavezno, druge boje pokazuju krivu vrijednost) prema prvoj UI liniji lijevo i okomito prema gore sve do sjecišta tih linija.
Očitate na osi X koliko je napona (30V) i na osi Y koliko je struje (11mA) odrezalo.
Podijelite i voila! Naš stupanj u ovoj radnoj točki ima 2,7K izlaznog otpora. To je već i samostalno dosta dobro da se solidno nosi sa
prosječno dugačkim kablovima iz našeg preampa, no tko želi iza njega će staviti katodno sljedilo o kojem ćemo isto jednom prilikom.
Kako na našoj shemi za početak nema bypass konda, neka Vas to ne smeta. Kada malo svladamo crtanje po grafovima i povlačenje radnih linija,
ići ćemo i na to, za sada samo odgovor na pitanje - koliko taj bypass kond treba biti?
S obzirom da on služi tome da AC komponentu signala odvede na masu i tako spriječi njegov utjecaj - zbog protufaze sa izlaznim
signalom taj se inducirani napon ponaša kao reakcija ( negativna povratna veza ) i još kad znamo da se sa smanjenjem frekvencije
otpor kondenzatora AC signalu povećava, težimo tome da pri određenoj najnižoj frekvenciji imamo taj otpor toliko nizak da nam slabljenje
pojačanja ostane prihvatljivo, a to je oko 5-10% na donjoj granične frekvencije. Formulica za kružnu frekvenciju F = 1/(2Pi x R x C) nam daje rješenje, tako da kad je pojednostavimo dobijemo za 20Hz 80000/Rk u mikrofaradima, za 30Hz - 53000/Rk itd...
Znači, za naš slučaj na 20Hz je 80000/220hm tj 360uf, približno možemo uzeti 330uF. Ili max 470uF. Više ne.Ima i tome razlog....
E sad, zamoljavam Khadgara sa u svrhu dalje edukacije, u slijedećem postu pokaže kako bi to izgledalo sa onom malo boljom radnom točkom
110V/11mA, i radnim otporom 7,5K....
