Лампово крайно стъпало - въпроси

[Evtim Djerekarov]

Здравейте. Искам да попитам по-опитните от вас с ламповата техника някои въпроси относно оразмеряването на лампово крайно стъпало, който стоят още от моята тема за прототипния SS усилвател.

 

Сега с чичо Митко искаме да направим за него 50-ватов лампов усилвател с колкото се може повече интересни функции (pre-splitter и post-splitter volume control, копче за нарочен bias дисбаланс, сменяем вид лампи и т.н.).

Понеже такова едно начинание изисква относно прецизно смятане, имам някои отдавна стоящи въпроси.

При много от лампите има максималнодопустими токове на анода, решетка втора, катода, както и максимални разсейвани мощности. При EL34 например, максималната разсейвана мощност от анода е, мисля 25 вата, а от решетка втора - ако добре помня - 8 вата).

 

В datasheet-a ( http://frank.pocnet.net/sheets/129/e/EL34.pdf ) за push-pull работа дават максимална изходна мощност 48W при захранващо напрежение 375V и трансформатор с Ra-a = 3.5K при изкривявания 2.8%.

 

 

Като за начало, правя независимо изчисление:

-----------------------------------------------------------------------------

Импеданс на цялата първична намотка на трансформатора: 3.5К (875R за половинката първична).

Импеданс на говорителя: 8 Ома;

Необходими напрежение / ток във вторичната верига, за номинална мощност: 27.71V пик (19.59V RMS), 3.46A пик (2.45А RMS).

-----------

Съотношение на импедансите (половинка първична към говорител): 875 / 8 = 109.375

Oтношение на навивките: 10.46

-----------

Напрежение в първичната верига за номинална мощност: 283.46V пик (200.47V RMS)

Ток в първичната верига за номинална мощност: 331.1mA пик (234.2mA RMS)

 

Към пиковия ток трябва да добавим и тока на покой на лампата, да кажем 30mA, както е в документацията.

Следователно пиковият ток ще е 361.1mA, а ако не се лъжа, RMS стойността ще е близка до 234.2 + 30 = 264.2mA RMS (за "отпушения" полупериод).

 

------------------------------------------------------------------------------

 

 

Виждате ли някакви значителни некоректности в изчислението (понеже на мен ми се вижда доста коректно).

Ако то е вярно, то това означава, че с това захранващо напрежение и трансформатор, по време на всеки от полупериодите (за които отговаря съответната лампа), нейният ток ще има пикова стойност от цели 361.1mA,

a RMS стойността на тока, интегрирана за полупериода, ще бъде 264.2mA, което означава, че RMS стойността на тока, интегрирана за целия период ще бъде около 132.1mA.

 

В случая, не смятам и тока на решетка втора, който също ще се добави към тези 264.2 / 132.1mA.

Ако се доверим на документацията и приемем, че той е 4.7mA в режим на покой и има максимална стойност 23.5mA и ако приемем, че това са RMS стойности, то ще получим катоден ток, който има стойност, близка до 287.7мА RMS, интегриран за полупериода, или 144mA RMS, интегриран за целия период.

 

 

------------------------------------------------------------------------------

 

Ако сравним тези изчисления с даденото в документацията в края на страница D2, първата колона, ще видим, че:

 

-За анодния сигнален ток, дадената стойност е (2 х 107.5 mA), а за анодния ток на покой - 30mA. В нашите изчисления, променливотоковата съставка на този ток е 234.2mA RMS (331.1 пик). Ако сметнем за полупериода, се получава RMS стойност  на променливотоковата съставка от 132.1mA, към която ако прибавим и тока на покой от 30mA, се получава 162.1mA. Дори ако вземем само RMS стойността на променливотоковата съставка, тя пак според нашите изчисления е по-голяма от сметнатите горе 107.5mA.

 

Това повдига въпроси относно това, какво точно означават числата в документацията (RMS или пикови стойности, ако са RMS, това стойности, интегрирани за полупериод ли са (или все същото - RMS стойности за двете лампи, които трябва да разделим на 2, за да видим, какво се получава за едната лампа)).

 

-Ако стойностите са RMS, то до каква пикова стойност могат да достигат стойностите на анодния, катодния ток и тока на решетка втора.

 

-Ако приемем, че ограничението на анодния и решетковия ток са на принципа "максималнодопустима мощност, интегрирана за полупериод", то това важи ли и за катодния ток (защото при така направените изчисления, макар RMS катодния ток на всяка лампа, да има стойност, близка до 144мА RMS за целия период, то неговата пикова стойност ще достига около 400mA!!!). В документацията ма лампата се дава максимум от 150mA за катодния ток. Какво ще рече и тази спецификация? Пик, RMS...

 

--------------------------------------------------------------------------------------

 

 

Aко пък тези изчисления са верни, какво остава да кажем за усилватели, с трансформатори с Ra-a около 3200 ома, при анодни напрежения, близки до 500-600+ волта. Какво тогава става с живота на крайните лампи и защо такава употреба е масова практика?

Edited October 23, 2015 by Evtim Djerekarov

[Evtim Djerekarov]

Реших да изсимулирам схемата, която се доближава до постановката, дадена в datasheet-а на mullard при захранване 375 волта, изходна мощност 48 вата и трансформатор с Ra-a = 3.5K, само за да открия, че резултатите са близички до моите прогнози:

 

 

Ето какво би трябвало да излезе в този тест, според datasheet-а:

 

 

Понеже (както писах в темата за проротипния SS усилвател) анодните характеристики на ползваните модели са прилично близки до истинските, то правят впечтление някои неща. Например, най-близки до стойнотите на токовете, описани в datasteet-a на лампата, са не RMS стойностите от моите изчисления и симулация, а усреднените (average) стойности, което е странно. Какво мислите по този въпрос?

Edited October 24, 2015 by Evtim Djerekarov

[synchu]

^че в data sheet-a са написали средните стойности

 

Няколко разхвърляни коментара по-долу:

- Това си е сериозно научен подход, но аз по-скоро би попитал какво искате да постигнете с крайното стъпало като звук и идея? Относително линейно крайно стъпало, стандартен long tail PI или нещо различно и какво като основен тип - Marshall, Fender, Dumble, Trainwreck, HIWATT, Vox или име на музикант, албум, изпълнение?

- При всички случаи 3.5К на изходния трансформатор, ако искаме да имаме относително лесна заменяемост на крайните лампи (EL34/6L6GC/5881/KT66/KT77 и да кажем KT88) e ниско съпротивление. Аз бих се насочил към 5К - 5.8К @ 450-500V B+.

- Аз не съм привърженик на твърде много екстри в един усилвател, защото възможностите за "скапване" на тона се увеличават експоненциално. В този смисъл PPIMV е прилична идея, но първо оказва значително влияние върху тона, което може да се компенсира с различни техники, но никога "не е същото" и второ почти винаги нивото на паразитни шумове се увеличава - по-скоро бих реализирал VVR, който при 2хEL34 се държи сносно.

 

Иначе дизайна на крайно стъпало си иска чертаене на криви - не знам защо те интересуват толкова тези пикови токове - надяваме се чичо Митко няма да седи с включен 1 волт генератор на синусоиден сигнал и "волюмите на макс" през цялото време (това разбира се в рамките на шегата ):

https://www.ampbooks.com/mobile/classic-circuits/marshall-jcm800-2204-power-amp/

https://www.ampbooks.com/mobile/classic-circuits/vox-ac30-power-amp/

https://www.ampbooks.com/mobile/classic-circuits/JMP50-1987-power-amp/

 

Чудесно начинание да вметна!

[Evtim Djerekarov]

^Интересен коментар.

Не съм подготвен, да отговоря еднозначно на всички предложени неща, но ще прочета статиите, а и странична литература по тези въпроси, след което пак ще пиша.

 

Все още сме във фаза на "опипване на възможностите" и не сме сигурни, какво точно трябва да се получи, но идеята, да има превключваеми неща по крайното стъпало е, да могат да се постигнат относително различни саундове с един и същи усилвател. Като минимална цел, искаме да може, крайното стъпало да звучи по-меко, компресиращо и със sag, така че да отива на стила на свирене на чичо Митко, а от друга страна, да може да звучи и по-"кораво", подходящо за по-метълджийски стилове.

 

Чичо Митко има готов и сравнително качествено изработен и добре преоразмерен изходен трансформатор, който обаче, до колко успяхме да го измерим, има Ra-a около 3.3K, което до известна степен, ограничава възможното захранващо напрежение.

Какви са последиците (от музикална гледна точка) от използване на по-ниско захранващо напрежение в диапазона около 360-400V?

Edited October 24, 2015 by Evtim Djerekarov

[synchu]

То всичко е "според зависи" - колко "sag" искаш, колко да е "метъл" - защото обикновено двата вида тон са противоположни откъм дизайн на захранване и крайно стъпало.

Интересна е възможността "dual rectifier" т.е. превключване между диоден и лампов изправител за частично постигане на подобен ефект, но в крайна сметка sag-a в повечето ранни модели усилватели е страничен (д)ефект от високите цени на по-високите стойности кондензатори

 

По-ниско напрежение -> по-мек звук/повече изкривяване (в зависимост от режима на лампата може да звучи добре или зле)/компресия (пак едно голямо "зависи" от дизайн на предусилвател, PI и захранване). На мен при всички случаи големите "шишета" ми харесват при стойности над 440-450V - но това е персонален вкус, и базиран на усилвателите, които имам.

[Evtim Djerekarov]

Относно изправителите, мисля, да се опитам да направя полупроводникови (активни) елементи, които може да се регулира, колко "sag-ват".

И аз мисля, че по-високи захранвания биха звучали по-добре, но вероятно тогава, ще трябва друг трансформатор.

 

Мисля, че има какво да се измисли и за превключваеми "евтини" кондензатори, като се превключва мощен резистор (окъсява се в единия режим) към по-голям "твърд" кондензатор.

Edited October 24, 2015 by Evtim Djerekarov

[Gregg]

Като оставим сметките и симулациите настрана от опит мога да ти кажа, че с 375В анодно не може да извадиш 48 Вата (чисти), дори за 40 не съм сигурен . Все пак днешните лампи на са Мулърд...

Относно импеданса на първичната като универсалност аз по-скоро бих се насочил към нещо като 4-4.2к. Става и за ЕЛ34, и за 6Л6.

В случай, че имате изходен 3к3 изглежда ще е по-добре да се насоочите към ЕЛ34.

В много случаи логиката на един китарен амп е различна от дейташита на даден вид лампи, така че сметките са си сметки, обаче повечето време да е включен поялника

[Evtim Djerekarov]

^Частта с поялника е забавна и занимателна за всички, обаче е добре първо да сме сигурни, че няма да взривим усилвателя .

 

Наистина, и на мен 4-4,5K ми звучи като един по-добър вариант поради ред причини, но за добро или лошо, сега разполагаме с траф, който може би бил идеален, ако искахме да правим копие на Marshall 2204.

 

Подозирам, че в китарните усилватели лампите често се ползват на границата на възможностите им и малко отвъд тях, но все пак, datasheet-a е една добра отправна точка, която човек е добре поне да има предвид.

Ето например 2204 е именно с 3k2 траф, при анодно около 460 волта, което на мен ми звучи доста унищожително, въпреки че очевидно работи(поне известно време).

 

В тази връзка, какво ще кажеш за новите производства лампи, в частност EL34, които често са доста "изнасилени" в класическите схеми?

 

Ако това, което казваш е вярно (че не могат да се извадят 48 вата с 375 волта), това означава не само, че днешните лампи не са Mullard, а още, че не си отговарят на характеристиките в документацията( която обикновено е векторно обработена препечатка и редакция на старите datasheet-и).

Edited October 24, 2015 by Evtim Djerekarov

[lyubohar]

Не съм такъв специалист да коменирам задълбочено по въпросите ти,но мога да потвърдя от собствен опит,

че е възможно крайните лампи да работят с извънредно високо анодно.

Лично съм преработвал едновременните китарни усисватели МV3 и Regent 30.

С удвояване на анодното се получаваха съответно номинална мощност 40W за 2 EL84

и  80W за 2 EL34.

Не съм го измислил аз.Само повтарях преработката по статиите.

Има информация в сп."Радио,телевизия,електроника".Кн.12 от 1973г.и кн.1 от 1974г.

На някой може да му се струва невъзможно,но дълги години свирих с подобни преработки.

Само по често се сменяха крайните лампи.

Нещо не се копира коректно линка.

Edited October 25, 2015 by lyubohar

[Gregg]

Ето например 2204 е именно с 3k2 траф, при анодно около 460 волта, което на мен ми звучи доста унищожително, въпреки че очевидно работи(поне известно време).

 

 

Това е напълно в реда на нещата за един Маршал и не само. ЕЛ34 понася такива напрежения и режим без проблем. Що се отнася до мощностите може по дейташит да е така, но на практика евентуално в клас Б може да се говори за нещо такова, какъвто не е случаят с повечето китарни усилватели.

 

С удвояване на анодното се получаваха съответно номинална мощност 40W за 2 EL84

и  80W за 2 EL34.

 

 

ЕЛ34 и то не всички могат да понесат 700-800В на анода - по дейташит има и подобен режим, но 600-700В за ЕЛ84 е тотално изнасилване. Ако са работили известно време това само показва колко са били корави старите лампи, но иначе абсолютно не е за препоръчване да се правят подобни експерименти.

Edited October 25, 2015 by Gregg

[synchu]

В интерес на истината има и други варианти с тези трансформатори - 4 x 6V6 например - изходният ще е горе долу добре, 375-400 волта са им малко нанагорно (JJ имат едни нови - то нови, нови - май станаха на година две, които спокойно издържат на 400V).

В нета се въртят няколко схеми (с известно количество елементарни пропуски, за да не улесняват кой знае колко всеки) на един/два модела на Jim Kelley, който сега се произвежда от Suhr -

и който е с такава конфигурация на крайните лампи.

Много интересен усилвател, чийто звук на мен ми харесва дефинитивно.

 

Тук разбира се възможността да се сменят крайните лампи ще е ограничена (да кажем до 6L6WGB/5881, с известни промени и компромиси).

[lyubohar]

Да,сега е безмислено да се правят такива експерименти.

Поръчваш си изходен трансформатор за 4 крайни лампи и си готов.

Но през седемдесетте години нямаше такива възможности.

Почти всички по кръчмите свиреха с ГДР-ски усилватели.

Опитай се да надвикаш барабаниста.

Тук там някой правен Маршал и това беше.

И се прибягваше до тези преработки.

На мен лично не ми се е случвало крайна да ми сдаде багажа по време на свирене.

На един-два месеца ги сменях.

[Evtim Djerekarov]

^ "безсмислено" в случая звучи твърде ограничаващо. Все пак целта на нашите занимавки не е точно да правим копия,

което мисля, би ни се удало без кой-знае какви колосални затруднения, до колкото това не зависи от някакви страшни ноу-хау тайни по трансформаторите, за съществуването на които съм относително скептично настроен. Дори такива да съществуват, единственото нещо, което би попречило на тяхното заобикаляне би било именно дословното копиране.

 

Относно смяната на лампите - мисля, че от бюджетна гледна точка е добре, лампите да издържат поне едно 60-67% от часовете си по документация. Смяна на всеки два месеца на мен ми звучи като обезмисляне на начинанието.

 

^^ Това, което предлагаш като вариант, определено е много интригуващо (поне според това, което чувам на клипа) решение, а съм и до голяма степен сигурен, че ще се хареса много и на чичо Митко.  Ползването на 4 лампи за тази мощност, поне на мен ми изглежда, като не толкова добра идея, защото подозирам, че ще се окаже ценово неоправдано, но може и да се спрем на такъв вариант.

 

Във всеки случай, идните дни мисля, да начертая един или два варианта на основното крайно стъпало и да ги предложа, за обсъждане. За начало, трансформаторът ще е този, понеже с това засега разполагаме.

 

Какво мислите, за ползването на 6550 за 50-ватов усилвател. Не съм запознат с цените и достъпността на лампите (въпреки, че скоро ще се образовам), но не знам, дали 2х6550 или 2xКТ88  няма да е overkill, близък до ползването на 4х6V6, но с доста по-добра надеждност.

Edited October 25, 2015 by Evtim Djerekarov

[никони]

Ако правите крайно стъпало на гола поляна нещата са най-лесни - задавате параметри на които да отговаря стъпалото, според тях избирате лампите, техния режим, смятате си изходния и захранващия траф, пускате стъпалото да работи на пробна платка или на обемен монтаж, донастройвате го и чувате реално какви сте ги свършили... Ако ще ползвате готов изходен трансформатор тръгнете от там - сметките ще са малко отзад напред, но това не е фатално ако знаете какво правите. Ползването на готов изходен траф силно ограничава избора на крайни лампи, техния режим на работа и мощността на стъпалото... А ако се ползва и готов захранващ, нещата отиват към теорията на двамата световно известни учени Тамаников и Нагласьов.... Доколкото съм разбрал, Евтим не е фен на Тамаников и Нагласьов. Искате да направите 50 ватово крайно стъпало - ватовете се смятат лесно - ток по напрежение на вторичната намотка, К.П.Д. на изходния траф 85%, от там преценявате какви лампи да ползвате, дали да са две или четири, в какъв режим да ги вкарате и т.н. Между другото 40 вата от чифт EL84, или 80 вата от чифт EL34 си е чиста фантастика.... Товарното съпротивление на крайните лампи също се смята лесно - делта U върху делта I. За да се определят тези два параметъра е необходимо да се избере режим на работа на лампите и да се построи товарна права, товарната права определя и параметрите на захранващия трансформатор... дълга и широка... четене му е майката.... има доста учебници, като ги прочетете ще се изумите колко глупости са изписани в интернет... Малко се отплеснах... Евтиме, ще е по добре да ти звънна утре...

[Gregg]

Какво мислите, за ползването на 6550 за 50-ватов усилвател. Не съм запознат с цените и достъпността на лампите (въпреки, че скоро ще се образовам), но не знам, дали 2х6550 или 2xКТ88  няма да е overkill, близък до ползването на 4х6V6, но с доста по-добра надеждност.

 

 

Цените на 6550/КТ88 са двойни спрямо тези на ЕЛ34 и 6Л6.

4х6V6 е вариант със забележката, че анодът на JJ версията по дейташит издържа до 500, а втората решетка до 450В. Също и с уточнението, че JJ версията е пентод, а не тетрод.

 

http://www.jj-electronic.com/pdf/6V6.pdf