Jump to content

Rör med hög transkonduktans


Recommended Posts

Med lite ledighet och kanske viss jultristess och långa bilresor har man gott om tid att spåna på sina idéer. 

 

Vad finns för alternativ på rör som med hög eller medelhög transkonduktans och som man kan grilla lite. Jag tänker mig ca 20mA på ca 100V anod-katod spänning. Den ska driva en induktiv last som katodföljare.

 

Det bästa alternativet jag vet är 6C45PI, men vad finns det för andra? Hade tänkt mig 6sn7 från början och den skulle fungera bra med just att utimpedansen blir lite för hög.

Link to post
Share on other sites

Tack för tipsen!

 

De Jag har kollat 6N6P och 6H30 och jag får en transkonduktans på ca 10mA / V, medan 6C45PI har ca 33 mA /V vilket sätter sina begränsningar. 6C45PI verkar vara lite av en udda fågel så jag är lite tveksam även om det finns en del som verkligen gillar röret. Jag tror aldrig jag hört en konstruktion med det röret.

 

Rörval ligger egentligen längre fram men jag försöker ta reda på nu om det är värt att gräva vidare i eller om jag ska gå över till JFET:ar.

 

Link to post
Share on other sites
5 minutes ago, AlfaGTV said:

kan ni definiera vad transkonduktans kan betyda på svengelska?

Men det är ju på svenska. På engelska heter det Transconductance.:cool:

 

Se https://sv.wikipedia.org/wiki/TranskonduktansFrågan är ändå intressant. När @calle_jr pratar om det hur känslig det är med transkonduktansen till rören på sin Jadis har jag fått för mig att handlar om skillnad mellan förstärkning i låg respektive hög effekt mellan olika rör. Fast det är kanske innebörden av Wikipedias text :39:

 

 

Link to post
Share on other sites
2 hours ago, AlfaGTV said:

kan ni definiera vad transkonduktans kan betyda på svengelska?

Man kan säga att det är elektricitetens svar på mekanikens komplians :)

Dvs det är inversen av resistans, med enheten mho (ohm baklänges).

 

Beroende på koppling mår många effektrörkretsar bättre av att matchas efter transkonduktans, dvs lutningen på linjen för rörets arbetskurva, i stället för att bara matcha efter vilken ström de avger för en viss spänning.

Link to post
Share on other sites
2 hours ago, AlfaGTV said:

Förlåt en blåbärsfråga, men kan ni definiera vad transkonduktans kan betyda på svengelska?

Väldigt förenklat så handlar det om utväxlingen mellan utsignal och insignal.

I en "vanlig" transistor styr en liten basström en betydligt större kollektorström. Förhållandet (kollektorström / basström) kallas allmänt för förstärkning eller förstärkningsfaktor. En transistor som har förstärkningen 100, kommer att släppa 100 mA genom kollektorn för varje mA som drivs genom basen.

Hos ett rör är det en spänning på gallret som styr anodströmmen (mA / V). Eftersom det inte är samma enhet på in- och utsignal kallar man det för transkonduktans (transfer conductance) istället. Ett rörs förstärkningsfaktor betecknas μ (mu) och är något helt annat.

Teorin är givetvis betydligt djupare än så här och min förenklade beskrivning kommer säkert att få mer än en att sätta kaffet i halsen.

Link to post
Share on other sites
3 hours ago, AlfaGTV said:

Förlåt en blåbärsfråga, men kan ni definiera vad transkonduktans kan betyda på svengelska?

 

Ser att jag är 4:e man på bollen, men nu har jag skrivit så mycket...

 

Det innebär att man tittar på för en liten förändring av spänningen på gate/bas/grid hur mycket förändras strömmen genom anod-katod/drain-source/kollektor-emitter för en halvledare.

 

Delvis om du har ett rör där 1mV förändring i spänning mellan grid-katod ger 1 mA förändring på anod-katod har du en transkonduktans  på 1 A/V.

 

Så transkonduktansen avser den interna förstärkningen från spänningen på styrmojjen till utström i en halvledare.

 

Transkonduktansen är en av parametrarna som påverkar beteendet i olika förstärkarsteg. Såsom jag vill använda den, kommer utimpedansen vara ~ 1/transkonduktansen, och den ska driva en trafo vilket gör att utimpedansen är viktig.

 

Jag har funderat på denna kretslösning ett tag men vet inte om det är värt att realisera, men kan lägga upp lite mer inom en dag eller så.

 

Link to post
Share on other sites

Här kommer en liten bakgrund: jag behöver ett nytt försteg med tape loop. Detta kommer utav denna tråd. Jag har fortsatt och använda en digitalt filter för min vinylkedja, under hösten uppdaterades mjukvaran till version 2 vilket jag upplevde gav stora förbättringar. Numera ligger jag på en fast känslighet på klick på 10% i filtret oavsett skiva. Jag har inte rört inställningarna på över en månad. Om filtret släpper igenom ett klick så gör den det med avrundade toppar vilket räcker och tvättade skivor upplevs som knäpptysta. Jag vill dock verkligen ha möjlighet att koppla bort filtret för de skivor där det inte behövs.

 

Så jag har gått och funderat på lämplig topologi på ett försteg. Jag vill ha en enkel topologi som ändå ger alla funktioner jag behöver. Gärna utan återkoppling och de enklaste kretslösningar som går att använda. Det är inget som är färdigtänkt utan det är ett arbete som pågår.

 

Förutom volymkontroll och ingångsväljare är detta funktioner jag gärna ser i ett försteg

- Tape loop

- Balans för att kunna kompensera för inspelningar med skev balans

- Balans för att kompensera för pickuper med lite skev balans. dvs kunna kalibrera balansen på ett en eller ett fåtal av ingångarna.

- Mono

- Gärna variabel förstärkning upp till 4x.

- Jag ogillar försteg där man har volymkontrollen direkt på ingången som gör att man dämpar signalen mer än man behöver för att sen förstärka signalen till lämplig nivå. Så är gjort i många försteg. Så är exempelvis gjort i mitt nuvarande rörförsteg. Detta vill jag undvika.

 

Om man startar med den enklaste topologi jag känner till: Ett passivt försteg. Ett relativt billigt (och puritanskt?) alternativ som en del verkligen gillar, nackdelar finns dock:

- Ingen förstärkning möjlig

- Krångligt att implementera många mer avancerade funktioner som mono-switch, balans osv

- Utimpedansen från försteget blir ungefär R1||R2 vilket blir i värsta fallet ungefär (R1 + R2)/2. Så för en pot/stegad dämpare på 100k Ohm max så blir utresistansen i värsta fallet 50 kOhm. Detta gör steget känsligt för vilken kabel man använder. Kabelns kapacitans Ckabel tillsammans med R1||R2 kommer bilda ett lågpassfilter som kan hamna nära hörbart område.

 

Implementerar man en buffer (B1) efter volymkontrollen försvinner känsligheten mot kabelkapacitanser men fortfarande blir det inte helt enkelt implementera avancerade funktioner. Nelson Pass har en trevlig implementation på denna typ av försteg.

 

Passive_R.jpg


En annan variant som jag kikat på är passiva försteg baserat på en transformator. Där volymkontrollen är en stegad switch som aktiverar olika lindningar i en transformator.

 

En fördel mot den resistiva varianten är att man kan implementera spänningsförstärkning vilket jag gärna vill ha.  Dock  ser jag det som att problemet med impedans kvarstår, fast nu omkastat. Transformatorn har en parasitinduktans Lm som kommer utav att kärnan inte är ideal. Magnetiseringsinduktansen Lm kommer bilda ett högpassfilter tillsammans med utimpedansen från signlkällan. För många signalkällor med utimpedans Zo på runt 50 ohm kommer det inte utgöra något problem. Har man en källa med mer esoterisk koppling med Zo på ett par kilohm eller ännu mer kommer kombinationen upplevas som basfattig. Möjligtvis kommer också högohmiga signlakällor ställa till det högfrekvent, men jag har inte räknat på det.

 

Så för att råda bot på detta kan man sätta en buffer före transformatorn, då kan man välja utimpedansen Zob till något lämpligt. 

 

Passive_T.jpg

 

Det som jag inte gillar så mycket med varianten med volymkontroll mha en transformator är att det finns en risk att beteendet kommer avvika mycket beroende på konstruktion. Med väldigt många sekundärlindor blir det svårt att få en bra konstruktion. När jag lindar SUT:ar till skivspelare vill jag gärna att varje sekundär ska täcka hela bobbinen för att minska läckinduktansen. Läckinduktansen påverkar det högfrekventa beteendet. Risken är stor att man blir tvungen att lägga lindningarna utspridda som i bilden nedan.

 

Med ett par prototyper så går det säkert att få till något bra, exempelvis  Baby Reference från Music First verkar vara en lyckad variant. Men när man har tillgång till komponenter med hög precision som motstånd föredrar jag nog att volym/balans -kontroll ska vara resistansbaserat.

 

Passive_Bobbin.jpg

 

Så min version av ett passivt (nåja) försteg ser ut så här: En buffer B1 driver en transformator med olika lindningar för olika förstärkning. Signalen förstärks i transformatorn för att sen gå in i volym/balanskontrollen. En buffer B2 driver kabeln till slutsteget.

 

Zob1 är anledningen till att jag vill ha ett rör (T1) med hög transkonduktans. T2 är mindre känsligt utan där är valet lite mer fritt.

 

Jag ber om ursäkt för svengelskan i bilderna.

 

simplis_preamp.jpg

 

Det finns ett "problem" i bilden ovan i första steget, runt T1. Den som hittar det bjuder jag på en öl vid tillfälle. :)

 

 

 

Kommentarer?

Link to post
Share on other sites
5 hours ago, calle_jr said:

Det måste biaseras?

 

Du har rätt, biasering är i varje fall en lösning på "problemet". Det är också vad jag anser är den bästa lösningen. 

 

Problemet är att DC strömmen genom röret inte är väldefinierat. Strömkällan kan lika gärna dra strömmen transformatorn, vilket jag inte vill. Fördelningen av strömmen beror på val av rör, resistans i transformatorn osv.

 

Min plan är att sätta ett motstånd i serie med transformatorn, runt 10-50 Ohm som strömavkänning och ett DC-servo som reglerar DC-strömmen genom transformatorn till 0 A. 

 

Utgången på DC-servot sätter DC-spänningen på grid på röret så att all DC-ström går genom röret och inget genom trafon. 

 

I princip kan man sätta avkänningen på katoden och reglera katoden till 0V men då reglerar man på symptomen snarare än det verkliga problemet.

 

Troligtvis behövs också en säkerhetsfunktion vid uppstart och eventuellt felfall osv.

 

En bruteforce lösning är att sätta en kondensator med högt värde ca 1000uF eller mer i serie med transformatorn. Då får man samma situation som röret T2 ser och inget mer behöver göras.

 

1000uF är antingen en eller ett par elektrolyter eller ett batteri av flera stora filmkondensatorer. Jag ogillar att använda elektrolyter som signalkondensatorer och ett batteri av bra filmkondensatorer är inte särskilt elegant.

 

Angående ölen, blir första tillfället att utkräva vinsten HIFI-mässan på Sheraton på lördagen, då brukar jag vara där. :D

 

7 hours ago, calle_jr said:

Gillar de tydliga bilderna.

Hänger inte med i detalj, men det gör inget :)

 

Detta är nån slags kladd och jag har inte koll på alla detaljerna själv än. 

 

Men jag kan lägga upp en mer detaljerad bild och beskrivning av funktioner.

 

Link to post
Share on other sites
On 2020-01-02 at 14:28, tek said:

Problemet är att DC strömmen genom röret inte är väldefinierat. Strömkällan kan lika gärna dra strömmen transformatorn, vilket jag inte vill. Fördelningen av strömmen beror på val av rör, resistans i transformatorn osv.

 

Min plan är att sätta ett motstånd i serie med transformatorn, runt 10-50 Ohm som strömavkänning och ett DC-servo som reglerar DC-strömmen genom transformatorn till 0 A. 

 

Utgången på DC-servot sätter DC-spänningen på grid på röret så att all DC-ström går genom röret och inget genom trafon. 

 

I princip kan man sätta avkänningen på katoden och reglera katoden till 0V men då reglerar man på symptomen snarare än det verkliga problemet.

 

Troligtvis behövs också en säkerhetsfunktion vid uppstart och eventuellt felfall osv.

 

En bruteforce lösning är att sätta en kondensator med högt värde ca 1000uF eller mer i serie med transformatorn. Då får man samma situation som röret T2 ser och inget mer behöver göras.

 

1000uF är antingen en eller ett par elektrolyter eller ett batteri av flera stora filmkondensatorer. Jag ogillar att använda elektrolyter som signalkondensatorer och ett batteri av bra filmkondensatorer är inte särskilt elegant.

 

Här är två bilder på de olika varianterna för att hålla koll på DC-strömmen genom trafon.

 

Version 1, med en kondensator

simplis_preamp200104_variant1.jpg

 

 

Version 2, med ett DC-servo

simplis_preamp200104_variant2.jpg

 

 

 

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

Jag har ganska enkla krav på försteget

- Mesta dämpningen ska vara efter förstärkningen

- tape loop

- Mono och kanske någon fler funktion

- Balanskontroll

- Ingen avskalad bas eller diskant som en del rörbaserad utrustning lider av. Jag tror att 5Hz - 80kHz är ok.

- Distorsion behöver inte vara speciellt lågt, med tanke på att den inte har någon global återkoppling, dvs båda stegen körs i open-loop. 

 

Nedan följer några funderingar om implementation av trafo, balans och volymkontroll

 

Alternativ 1:

Själva förstärkarkretsen är en transformator med en primärlinda med N1 antal varv. 4 Sekundärer som lindas med 2*N1 antal varv. Dessa kopplas ihop till serie / paralell -koppling beroende på vilken förstärkning man vill ha. Andra funktioner som SWAP och MONO kan också implementeras i detta nätverk av reläer/switchar. Volym och balanskontroll är implementerat med stegade dämpare som exempelvis de från Khozmo Acoustics eller från andra tillverkare. 

 

En fördel är att det blir en enkel implementation och man använder vältestade lösningar på balans/volymkontroll.

 

Ett fåtal kanaler (1-3) har även dämpare på ingången för att hantera de små avvikelser i utnivå mellan L och R som man får med exempelvis pickuper. Det handlar i min nuvarande pickup om mindre än 1dB skillnad i utnivå. Andra kanaler har ett fast motstånd kopplat till grid på katoden.

 

 

simplis_preamp200104_v1.jpg

 

Det finns en nackdel med denna lösning. Det är hur balans/volym är implementerad. När man använder en balansdämpare på 2R  paralellkopplad med en volymkontroll implementerad som R+R gör att man slänger i väg 6dB förstärkning. Alltså den effektiva förstärkningen halveras. Så för att få totalt en förstärkning på 4 behöver trafon kopplas i en omsättning på 1:8. 

 

En annan variant är att man bygger en egen volymkontroll så som gjordes på mitt numera avsomnade förstegsprojekt. Då kan balans och volym integreras och ingen förstärkning går förlorad. Nackdeln är såklart att det kräver en hel del merarbete. Då räcker det med att trafon har en maximal omsättning på 4. Alltså varje sekundärlinda ska då ha samma antal varv som primärlindan. Detta är alternativ 2 som förutom volym/balanskontroll är lik alternativ 1.

 

Alternativ 2

simplis_preamp200104_v2.jpg

 

Trafon blir troligtvis den svåra pucken och den avgörande faktorn om detta kommmer vara en implementation värd att satsa på. Så jag måste bygga ett par prototyper av trafos för att ta reda på detta.

Jag kan komma på två anledningar nu för att trafon blir väldigt viktig:

 

1. För låga frekvenser kommer impedansen Zin som första steget ser (med T1) vara ganska lågt vilket gör att magnetiseringsinduktansen i trafon måste vara högt. Det betyder att man måste linda många varv på primären och/eller ha en kärna med mycket hög permeabilitet. Om man tänker sig att man kopplar in en CD som har ca 2Vrms ut så kommer peak-strömmen i trafon för låga frekvenser vara ganska hög. Det ökar distorsionen i första steget (T1) och visst ökande dist är att vänta. Om distorsionen blir för hög tror jag basen kommer upplevas som otight, slapp, grumlig osv.

 

2. Val av rör kommer påverka den övre gränsfrekvensen. Trafons läckinduktans, trafons lindningskapacitans och rörbufferns utimpedans (Lleak, Ctrafo, Rbuffer) bildar ett lågpassfilter. Med ökande Rbuffer kommer lågpassfiltret dämpas att gå från en dubbelpol (högt Q) till två reella poler där en pol kryper upp i frekvens och en pol kryper ner i frekvens. Den som går ner i frekvens kan hamna så att bandbredden avsevärt försämras. Om man tänker sig att Ctrafo och Lleak hålls konstant kommer samma problem visa sig med ökande omsättning på transformatorn vilket talar för att alternativ 2 har en fördel ur denna synpunkt. En bra trafo kommer göra val av röret T1 ganska fritt, om det går vet jag inte i nuläget då jag endast kunnat uppskatta transformatorns parasitkomponenter (Lleak, Ctrafo).

 

Jag har försökt illustrera detta nedan. Överföringsfunktionernas utseende är verkligen inte sanningsenliga men det är vad jag kan göra när jag ritar för hand.

 

simplis_preamp200104_outimp.jpg

 

 

Jag har aldrig sett ett försteg med denna typ av implementation tidigare. Någon som vet om en liknande konstruktion? Det brukar sällan finnas något nytt under solen...

 

Link to post
Share on other sites

Jag har haft lite tid att fundera på lite alternativ till första steget.

 

Först en så kallad phasesplitter, den är lite intressant då man man bör få en förstärkning med 2 över trafon, detta för att katoden finns ungefär Vin och om både katod och anod -motstånd är lika. Då kommer spänningsförstärkningen till anod och katod vara ungefär 1 respektive -1. Detta gör Vtrafo = Vkatod - (-Vanod) ~2Vin. Det skulle förenkla konstruktionen av trafon en aning. Tyvärr kommer man inte ifrån att man DC-strömmen måste blockeras vilket gör att jag är tillbaka med en kondensator i serie med trafon. Så den idén går i runda arkivet.

 

simplis_preamp200107_phaseSplit.jpg

 

Det andra alternativet är en klassisk transformatorkopplat CE-steg. En nackdel är såklart att man måste acceptera DC-ström genom transformatorn. Det komplicerar konstruktionen av transformatorn då man måste ta höjd för detta. I mitt fall är lasten RL en volym/balanskontroll, dvs runt 10k-50k. Nedan har jag ritat schema samt ett småsignalschema. Jag har endast tittat vad som händer för låga frekvenser och då inte brytt mig om parasitkapacitanser i transformatorn och röret.

 

I denna beräkning har jag antagit att den parallella konduktansen Rp i trioden är så stor så att den inte påverkar.

Lm är transformatorns magnetiseringsinduktans

RL_EQ är den genom transformatorn speglade lastresistansen RL

gm är rörets transkonduktans

 

simplis_preamp200107_ce_steg.jpg

 

Denna funkar inte för mig då den undre gränsfrekvensen blir väldigt hög om inte om inte volymkontrollen/balanskontroll använder låga resistansvärden, och/eller gör magnetiseringsinduktans väldigt stor. Så då skulle alternativet vara att byta transformatorn mot ett motstånd och använda fast förstärkning. Så ser många rörförsteg ut. Det är lite tråkigt att göra samma även om man såklart kan få ett bra försteg med den kopplingen också.

 

Som perspektiv kan man rita ett småsignalschema då man använder trafon som en buffer. I denna beräkning har jag gjort samma antaganden som i beräkningen ovan förutom att strömavkänningsmotståndet antas vara så liten att den inte påverkar, dvs Rshunt=0. Då blir den undre gränsfrekvensen  samma som tidigare förutom att  magnetiseringsinduktansen skalas med 1+transkonduktansen multiplicerat med den speglade lastmotståndet, vilket gör en stor skillnad.

 

 simplis_preamp200107_transfer.jpg

 

 

Link to post
Share on other sites

Intressant att se med för- och nackdelar i precis varenda detalj.

 

 

On 2020-01-04 at 14:56, tek said:

En annan variant är att man bygger en egen volymkontroll så som gjordes på mitt numera avsomnade förstegsprojekt. Då kan balans och volym integreras och ingen förstärkning går förlorad. Nackdeln är såklart att det kräver en hel del merarbete. Då räcker det med att trafon har en maximal omsättning på 4. Alltså varje sekundärlinda ska då ha samma antal varv som primärlindan. Detta är alternativ 2 som förutom volym/balanskontroll är lik alternativ 1.

 

En variant är att ha separata volymkontroller för L+R.

 

Link to post
Share on other sites
6 hours ago, calle_jr said:

En variant är att ha separata volymkontroller för L+R.

Det stämmer!  Min relä/motståndsbaserade implementation var i princip två monokontroller för att kunna hantera balansen. Men du har rätt i att det kan lika gärna två mono dämpare, tror exempelvis Khozmo har det i sortimentet. Placerar man de nära varandra på fronten bör det vara ett bra alternativ. Jag hade en förstärkare för längesedan där två mono-potar för volym var placerade i varsin ände på fronten. Jag tror aldrig lyckades ha dem i samma position.

 

Jag har beställt kärnor för att kunna testa trafos. Beroende på hur det går får man ta ett beslut. Om jag får ihop en trafo jag är nöjd med bör jag också göra en enkel mockup (istället för trioder kan man använda trissor) för att testa DC-servot: reglering, uppstart, avstängning osv.. och eventuellt vilka skyddskretsar som behövs. DC servot är kritiskt för hela konceptet, utan bra funktion där får jag använda kondensatorer eller tänka om.

 

Link to post
Share on other sites
6 hours ago, calle_jr said:

Intressant att se med för- och nackdelar i precis varenda detalj.

 

Tack! Jag tänkte att det kunde vara intressant att även om jag förkastat idéerna så är det ganska vanliga kopplingar, transformatorkopplad gemensam katod sitter väl i varenda SE-rörslutsteg, och de problematiska punkterna ibland samma. 

 

 

6 hours ago, calle_jr said:

En variant är att ha separata volymkontroller för L+R.

Det stämmer, min reläbaserade implementation var i princip två mono för att hantera balansen. Men du har rätt att det kan lika gärna två mono dämpare, tror exempelvis Khozmo har det i sortimentet. Placerar man de nära varandra på fronten bör det vara ett bra alternativ. Jag hade en förstärkare för längesedan där två mono-potar var placerade i varsin ände på fronten. Jag tror aldrig lyckades ha dem i samma position.

Link to post
Share on other sites

Ibland får man lite tid över så jag slängde ihop en labbruska för att testa DC-servot. Jag använde lite olika komponenter som jag hade hemma.

 

Eftersom jag inte har någon trafo i detta läge fick ett motstånd på 3.9 ohm duga.

 

Innan DC-servot är uppe och reglerar måste man begränsa strömmen genom "trafon". Som strömbegränsning har jag använt ett motstånd på 10k som kortsluts av ett relä som styrs av en vippströmbrutare. Eftersom jag använder en MOSFET så kommer spänningen över trafon vara ca 0 - Vth = -2V vid uppstart och strömkällan (BC546 plus en lysdiodsreferens) börjar dra ström. Vth är tröskelspänningen för MOSFET'en. Detta motsvarar 2V /10k 0.2 mA genom "trafon".

 

control_loop.jpg

 

Hardwired :)

 

IMG_20200110_002401-1024x768.jpg

 

Funkar det då? Ja genom att trimma offseten på opampen kan jag få ner DC-spänningen över strömavkänningen till 0.0mV, vilket är det lägst min multimeter klarar. Utan trimning regleras spänningen ner till 300-400uV. Det tar ca 30s för loopen att reglera ner spänning till under 10mV.

 

IMG_20200109_215325-768x1024.jpg

 

IMG_20200109_225404-1024x768.jpg

Det är dock tydligt att man får vara försiktig med layout av mönsterkort/kringkomponenter och skydd. Det var inte jättesvårt att få reglerloopen att självsvänga. Det är kanske inte så konstigt då alla komponenter är kopplade med långa trådar och inga "lokala" avkopplingskondensatorer har jag bemödat mig med att montera. 100uF mellan 12V och jord och 100u mellan -12V och jord där labbagget kopplas in är allt som jag monterat.

 

När jag har en prototyp på en trafo så kommer jag testa den med labbruskan. Jag ska även titta på om jag kan göra en övertonsanalys på några olika trioder vid den tänkta arbetspunkten för denna koppling. Sen ska projektet vila ett tag tror jag.

 

 

Link to post
Share on other sites
5 hours ago, Bebop said:

Lamm har dubbla volymkontroller på sina mest exklusiva försteg (rör), se https://lammindustries.com/

 

LL2.1-bottom-product-page-2018.jpg

 

LL21_AboveOpen.jpg

 

 

 

 

 

Det var ett fint försteg. De hade lyckats med fronten så att jag tror att det går att hålla volymen samma i båda kanalerna. Jag gillar också att man har gjort det väldigt rent med endast ett mönsterkort utan en massa sladdar kors och tvärs. 

 

Ju mer jag tänker på denna lösning så är det en bra medelväg, då jag tror det kommer låta mig vara friare i val av rör, gärna med någon slags "standard"-pinout i sockeln. Förhoppningen är flera olika typer av rör kommer kunna användas. 

 

Den enda nackdelen jag kan komma på med att använda två stegade dämpare är jag undrar om det "räcker" med att stega balansen i steg om 1-2 dB?! Tror i varje fall Khozmas dämpare ligger på 1 till 2 dB med totalt 48 steg.

 

Möjligtvis kommer det bli en del protester till en början från övriga i familjen huruvida det praktiska att behöva ställa 2 rattar istället för en. De får vänja sig.

Link to post
Share on other sites

Också ett mycket snyggt uppbyggt försteg! Minus för att volymrattarna sitter för långt ifrån varandra. Mitt huvud hade farit som huvudet på en uggla varje gång jag skulle ändra volymen. Men det ser ut som den har fjärr?! Med tanke på vad som ser ut som motororer längst fram i fronten. Det löser ju problemet.

Link to post
Share on other sites

Jag trodde jag skulle få hem de sista plåtarna till RIAAsteget så jag kan stänga locket innan helgen. Så blev det inte, däremot kom materialet för trafon till försteget. Det betyder att jag istället kan sätta igång att planera/dimensionera/linda.

Link to post
Share on other sites

Jag stötte på patrull ganska snart när jag dimensionerat trafon, för att få vad jag tror en optimal lindning så saknar jag rätt dimension på tråd. Så det är bara att beställa och vänta. Istället roade jag mig med att testa reglerloopen.

 

Jag bytte strömbegränsningsmotståndet på 10k mot en kondensator och det visade sig funka väldigt bra. Reglerloopen beter sig lika men vid uppstart och man kan garantera att ingen ström går genom trafon. Resultatet blir att från uppstart reglerar man effektivt på spänningen över trafon medan när spänningen nått en viss nivå kortsluter man kondensatorn och reglerar på strömmen genom trafon.

 

control_loop_cap.jpg

 

Spänningen på sourcev(katod) på BS170 vid uppstart. Det tar ca 30 ca att reglera ner spänningen till under 10mV. Efter ca 40s kortsluter jag kondensatorn och reglerloopen är i princip oberörd. 10s/500mV per ruta.

 

IMG_20200112_001531-1024x768.jpg

 

Jag har inte släppt idén om att kanske använda en kondensatorbank istället för DC-servo, den är inte så elegant men det kan finnas andra fördelar som visar sig vid lyssningstester eller robusthet osv. Det gäller dock att hitta vettiga kondensatorer som kan göra jobbet.

Link to post
Share on other sites

Jag har kikat lite mer på de olika rören som framkommit hittils.

 

Ett problem med rör är att det finns ingen "enkel" ekvation som beskriver beteendet för en triod. Den enda jag hittat lyder ungefär Ic = C*(Vgrid+Vanode/µ)^(3/2). Det är en väl ganska enkel men på grund av 3/2 så är det svårt att få ut någon trevligt enkelt symboliskt samband som ger tydlig insyn i vissa aspekter.

 

Så för rören 6N6P, 6C45PI och 6H30 svepte jag i SPICE grid-katod spänningen samt anod-katod spänning inom ett mindre intervall, där jag tror respektive rör kommer fungera bra. För 6N6P och 6C45 så verkar 130V anodspänning vara bra och ungefär 90V för 6H30. Jag är intresserad av att köra ungefär strax under 20mA i ingångsteget. Ur denna data kan jag ur mitt tycke fixa en enklare modell. ECC99 är relativt lik 6N6P så den skippade jag att räkna på, och 6SN7 som jag tänkte från början är inget bra val som ingångsrör. Hur tänkte jag där?

 

image.png

 

Vcc/Vee är tänkt matningspänning, Vgrid är biaseringspunkten för en ström på ungefär 17mA. Rp är parasitresistansen som uppkommer mellan anod och katod. Den stora skillnaden är som tidigare nämnts är transkonduktansen mycket högre för 6C45, men den kvadratiska komponententen (K2gm) är också större. Det är också en enkeltriod vilket är en nackdel ur praktiska skäl. Med fler rör så måste fler spänningar till värmarna genereras.

 

Dessa data har jag använt för att göra en beräkning av HD2 och HD3 under förutsättningen att frekvensen är tillräckligt hög för att kondensatorer eller serieinduktanser inte börjat påverka på riktigt. Samt är frekvensen tillräckligt hög för att magnetiseringsinduktansen i transformatorn inte påverkar (läs någon kilohertz eller så).

 

HD2 är alltså hur mycket undertryckt den första övertonen (2kHz om vi matar kretsen med sinus på 1kHz) och HD3 är hur mycket undertryckt den andra övertonen (dvs 3kHz om insignalen är 1kHz). Detta är beräknat under småsignalexcitering av kretsen, det antas ingen överstyrning sker eller inga parasitkomponenter i röret ändrar värde nämnvärt.

 

distortion.jpg

 

Distorsionen beräknas till att bli relativt låg och det har att göra med att en spänningsföljare som denna har hög lokal återkoppling.

 

Enligt beräkningen bör 6C45PI väljas om lägst distorsion ska nås, därefter 6H30 och sist 6N6P. Med det sagt så finns det ett par felkällor som gör att man inte ska ta för hårt på dessa beräkningar. Förutom fel i själva SPICE-modellerna som jag extraherat data ur till hur jag beräknat dessa värden. Mitt val av arbetspunkt för varje rör påverkar också.

 

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

 

Jag har även gjort ett par simuleringar för att se på hur överföringsfunktionen kommer se ut med en uppskattad trafo med parasiter.

 

Först, om jag använder 6N6P som ingångsrör med en uppskattad trafo med maximal omsättning 1:8 eller 1:4. Högre omsättning kommer vara en svårare trafo att driva med tanke på den övre gränsfrekvensen. I denna simulering antas trafons parasiter vara oförändrade mellan de båda fallen.

 

Som diskuterats tidigare är alternativen:

1.  Max omsättning 1:4 - 2 separata volymkontroller för L och R

2.  Max omsättning 1:8 - kombinerad volym och balanskontroll (ger 6 dB förlust), så den effektiva förstärkningen är fortfarande 1:4 om man räknar med volym/balans

 

För fallet med 1:8 uppskattas en övre gränsfrekvens på ca 110kHz och för en 1:4 ca 450kHz. Som nämnt så är trafons parasiter (väldigt mycket) gissade så 110kHz är i lägsta laget men 450 kHz är bra enligt mig, vilket gör att marginal finns även med 6N6P. Detta gör alternativ 1 mycket lockande.

 

6N6P_test_AC.PNG

 

Den andra simuleringen jag gjort är en simulering av de tre olika alternativen som hittils framkommit. Detta är simulerat med samma 1:4 trafo som i fallet ovan. Det är ungefär jämnt skägg mellan 6N6P och 6H30, medan 6C45 har en odämpad resonanstopp som skulle behöva tämjas så att den mer liknar de två övriga.

 

tubes_test_AC.PNG

 

 

Link to post
Share on other sites

Fortsättning av föregående inlägg...

 

Egentligen är distorsionen i form av siffror inte det egentliga syftet varför jag beräknade HD2 och HD3. Det är att få en inblick i kretsens beteende.

 

Om man ser på uttrycken för HD2 och HD3 som utifrån att den olinjära "strömkällan" som styrs av styret och inte tar hänsyn till eventuellt andra olinjäriteter som biasering, trafon eller övriga olinjäriteter i röret.

 

Då får jag ut att HD2 undertrycks med kvadratiskt med (gm*Rl_eq||Rp +1). Transkonduktansen gm multiplicerad med parallellkopplingen av Rl_eq och Rp kan ses som råförstärkningen i kretsen. Då vi återkopplar utsignalen Vo (spänningen på katoden) direkt till ingången (vin, grid) får vi 100% lokal återkoppling.

Så hög transkonduktans, låg last (hög RL) och ett rör som inte påverkas mycket av spänningen mellan anod och katod kommer ge låg distorsion (Hög Rp).

 

distortion2.jpg


 

Det som jag nämnde i ett tidigare inlägg är jag har inga större krav på kretsens distorsion i nuläget. Jag kommer avgöra det med lyssning och mätning och tweaka därefter. Delvis HD2 kan vara ok på -40 dB om jag gillar vad jag hör. Därför vill jag inte sätta några gränser i nuläget. Men jag vill inte ha skenande distorsion för låga frekvenser. Det är en stor risk då jag använder en transformator.

 

Så i uttrycken för HD2 och HD3 ovan är trafon borttagen och anses vara "ur spel". Trafons magnetiseringsinduktans sitter effektivt parallellt med Rl_eq och Rp. Det kan innebära att distorsionen ökar om magnetiseringsinduktansen är för liten. Detta för att impedansen i parallellkopplingen (magnetiseringsinduktans || Rl_eq || Rp) kommer domineras magnetiseringsinduktansen (lägst dominerar).

 

Om jag "lägger tillbaka" transformatorn i kretsen och beräknar HD2 med för flera frekvenser (vin = 1 för alla frekvenser) så får jag följande HD2 för magnetiseringsinduktans = 1 H, 5 H och 10 H. -61dB HD2 (baserat på tidigare beräkning med 6H30, 1:4 trafo 50kOhm volympot) låter vi vara som en referens utan att bry oss om det faktiska värdet, och bara ser på ökningen utifrån denna.

 

1H har nästan 30dB ökning från 300Hz till 20 Hz. En magnetiseringsinduktans på 1H (blå) är inte godtagbar av fler skäl en distorsionen.

Men även 5 H (röd) har ökat med 10 dB från 100 Hz -> 20Hz. En magnetiseringsinduktans på 10 H (gul) ser betydligt bättre ut.

trafo_dist.PNG

 

 

Link to post
Share on other sites
On 2020-01-10 at 15:26, tek said:

Mitt huvud hade farit som huvudet på en uggla varje gång jag skulle ändra volymen. 

Det är nästan ett måste med stegad volymkontroll, och att stegen är markerade på fronten. Men det är ju den typen som är aktuell här också :)

 

En annan variant är att bibehålla stereokontroll och ha en balanskontroll som ger en mycket liten dämpning, typ +/-1dB. Normalt behövs inte mer.

 

 

On 2020-01-14 at 01:16, tek said:

Ett problem med rör är att det finns ingen "enkel" ekvation som beskriver beteendet för en triod. Den enda jag hittat lyder ungefär Ic = C*(Vgrid+Vanode/µ)^(3/2). Det är en väl ganska enkel men på grund av 3/2 så är det svårt att få ut någon trevligt enkelt symboliskt samband som ger tydlig insyn i vissa aspekter.

Jag trodde det var jag som inte begrep. Har reagerat på detta. Jag tror att karakteristik för både rör och transistor är baserade på ekvationer (mätning-->idealiserade ekvationer-->karakteristik).

Sambandet du skriver är ju triodens identitet :tongue:. Men transkonduktans borde väl betecknas G (eller Gm) i stället för C?

 

 

Link to post
Share on other sites
8 hours ago, calle_jr said:

Det är nästan ett måste med stegad volymkontroll, och att stegen är markerade på fronten. Men det är ju den typen som är aktuell här också :)

 

En annan variant är att bibehålla stereokontroll och ha en balanskontroll som ger en mycket liten dämpning, typ +/-1dB. Normalt behövs inte mer.

 

Ja tydlig feedback behövs, lättare om man placerar dem i mitten som steget som @Bebop tipsade om. Jag upplever att vissa LP-sidor har ganska stor avvikelse mellan höger/vänster, men 3dB kanske räcker. Jag har faktiskt inte testat.

 

8 hours ago, calle_jr said:

Jag trodde det var jag som inte begrep. Har reagerat på detta. Jag tror att karakteristik för både rör och transistor är baserade på ekvationer (mätning-->idealiserade ekvationer-->karakteristik).

Sambandet du skriver är ju triodens identitet :tongue:. Men transkonduktans borde väl betecknas G (eller Gm) i stället för C?

 

C är en konstant som är rörberoende. 

Transkonduktansen gm är lika med derivatan av uttrycket för I(Vgk, Vak).

 

Jag ser flera snarlila modeller av strömmen om man googlar på detta. Det är vad jag tror är källan till förvirringen för mig. Det vore enklare om det fanns en "accepterad" form, med en lagom blandning av komplexitet mot användbarhet. Man får nog läsa på lite och bara välja en och sen köra därefter om jag ska fortsätta pilla med distorsion.

 

Jag förenklade för till en andragradsekvation då det symboliska uttrycket prioriterades. Det går bra för strömmen map Vgk om man använder ett mindre spann på Vgk.

 

Diodkvationen tillsammans med Early spänningen som bipolära trissor modelleras  utifrån är enkel och bra. Då kan man ganska lätt få ut modellparametrar. 

 

För trioder är Ic = C*(Vgrid+Vanode/µ)^(3/2) ok men kräver att man får uppskatta C för varje rör man ska jobba med.

Link to post
Share on other sites

Medan jag väntar på rätt koppartråd så har jag lindat en induktor för att testa DC-servot med. Detta är en ok approximation av transformatorn då DC-servot endast arbetar vid riktigt låga frekvenser. Till det har jag lyckats städa från störningar och brus. Det går att förbättra ytterligare, och med en bättre layout så kommer det kunna bli riktigt bra tror jag. 

 

Samma upplösning som tidigare mätningar i tråden. 500mV/10s.

IMG_20200123_000800-1024x768.jpg

 

 

Link to post
Share on other sites

Hittade en topologi som väldigt är likt min tanke, på pricken nästan. En White katodföljare som driver en trafo. Det är vad jag förstår mer en del av ett resonemang än ett genomförande.

Tanken är att driva en högtalare snarare än som försteg.

 

Bilden är tagen härifrån, intressant hemsida där författaren kan sina rör.

 

White%20Cathode%20Follower%20Power%20Buf

 

 

Man måste tro att transformatorn är tänkt att ha vrålhög magnetiseringinduktans då seriekondensatorn är endast på 20uF.

 

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

 

Medan min tråd till transformatorn sitter fast i tullen har jag börjat rita på ett schema för att testa skyddskretsar. Det är den andra förutsättningen för att det ska vara värt att försätta med denna idé. Annars får jag gå till att använda kondensatorer som DC-skydd eller kasta idén i runda arkivet.

 

Om man tänker vid uppstart på att DC-servot är riktigt långsamt. Dvs det tar ca 45s att reglera ner spänningen över transformatorn från ett par volt (ca 4V) till < 1 mV.

 

Det betyder att strömmen är okontontrollerad tills att loopen har reglerat ner felet. 

 

Detsamma gäller under avstängning, det är risk att man tappar kontrollen över strömmen genom transformatorn. Det är stor risk att signalröret (BS170 i bilden nedan) överstressas.

 

Så det behövs några skyddskretsar, jag har tänkt följande: 

1.DC-spänningen över trafon måste hålla -x mV < Vtrafo(DC) < x mV

2. Matningsspänningarna till rören måste hålla sig mellan exempelvis -140V < Vee < -120V och 120V < Vcc < 140V. Vee =-12V och Vcc = 12V i bilden nedan.

3. Uppstartstimer på ca 30s-60s som hängslen och livrem. Det vill säga att man alltid väntar en stund innan kondensatorn kan kortslutas i bilden nedan, förutsatt att 1. och 2. är uppfyllda. Detta för att förhindra svårförutsägbara problem då matningsspänningarna rampas.

 

Det är relativt enkla krav förutom att 1. kräver att man måste kunna mäta spänningen över shunten med precision, samt skapa precisa spänningsreferenser att jämföra mätvärdet mot.

 

control_loop_cap.jpg

 

 

Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

×
×
  • Create New...