Skip to content

DHT előerősítők ( Ale Moglia ETF2018-as előadása )

 

Ale Moglia ETF2018

Ale Moglia neve jól ismert a közvetlen fűtésű csövekkel foglalkozók körében. Weboldalán nagyon sok érdekes cikk olvasható. Ale 2018-ban az ETF-en tartott előadásához kapcsolódó prezentáció magyarított verziója.

DHT Előerősítők unortodox megközelítésben

Az előadás célja: Hosszú utazásom tapasztalatainak megosztása, mely út során félvezetőket és elektroncsöveket kombináltam az áramkörökben
A DHT előerősítőkkel kapcsolatos a hosszú utazásom során szerzett tapasztalataim megosztása, amely során félvezetőket kombináltam vákuumcsövekkel az áramkörökben. DHT előerősítőkkel folytatott kísérleteim során különösen egy konkrét topológiára összpontosítottam: a „hibrid” mu-követőre (mu-follower), amely nem csak kiváló teljesítményével ragadott meg, hanem a hangzásával is. Egyáltalán nem szeretném azt javasolni, hogy ezt az utat válassza, csak meg szeretném osztani a hosszú utamon tapasztalt sikereket (és kudarcokat) melyeket különböző DHT-k kipróbálásával, a mu-follower adaptálása, finomítása és legfőképpen a meghallgatások során szereztem. A DHT-hangzásban nincsenek szent tehenek, ezért remélem, tetszeni fog ez a bemutató!

Bemutatkozás: háttér, hobbi, audio
Ez még megírandó...

Miért pont DHT csövek?


Mi az amit hallunk

  • Hangszín
  • Részletek
  • Torzítás
  • Tér

Mi az amit mérni tudunk

  • Harmonikus és intermodulációs torzítás
  • Harmonikus profil
  • Impulzus,frekvencia és fázis menet
Sokak számára ezek triviális kérdések lehetnek. Szeretném megosztani az én nézeteimet arról, hogy perspektívája annak, hogy miért pont DHT eszközöket használok az előerősítőkben. Az előerősítőben lévő csánek jelentős hatása van a hangra elsősorban mert a lánc korai szakaszában erősíti a jelet. Az itteni közönség nagyon műszaki beállítottságú. Az alkatrészeket és az áramköröket szigorúan tudományos alapokon választja meg. Ennek ellenére sokan közületek az alapján hozzák meg ugyanazokat a döntéseket amit hallanak, és nem csak az alapján, amit mérnek. Mérhetjük a torzítási profilt, a harmonikus (THD) és az intermodulációs (IMD) torzítást. Megnézhetjük az impulzus (időtartomány), frekvencia és fázismentetet. Sok éven át zenésznek tanultam és zenéltem ezzel edzettem a fülemet. Ezért a hangszínt, a részleteket, a torzítást és a képalkotást keresem, amikor bármilyen berendezést hallgatok. Úgy találtam (mint sokan közületek), hogy a DHT-k jobban „szólnak” – és többnyire a mért adataik is jobbak –, mint a legtöbb IHT. Ezeken túl azt is megállapítottam, hogy a DHT-k (vagy IHT-k), hogy bár nagyon jók a mért adatai, azok nem feltétlenül korrelálnak a hangminőséggel. Ez persze nem újdonság. Az előadás végén bemutatok egy összefoglaló táblázatot a legnépszerűbb (preferált) az előerősítőkhöz használt DHT-jaimról , amely rangsort az ebben a témában folytatott 10 évnyi kísérletezés során állítottam föl.

Hagyományos megközelítés


Előnyök

  • alacsony erősítés és kimenő impedancia
  • egyszerűség
  • galvanikus leválasztás

Hátrányok

  • kimenő transzformátor minősége
  • tápfeszültség elnyomás
  • fűtés okozta intermoduláció
  • katódköri kondenzátor
Kezdjük a jól ismert, DHT-t használó vonal szintű kialakítással. A terhelés ebben az esetben egy transzformátor, de lehet fojtó is, vagy egyszerű ellenállás is. Ha az utóbbi kettő közül valamelyiket használjuk, akkor csatolókondenzátorra lesz szükség a kimeneten, és az erősítés is nagyobb lesz. A „le transzformáló” kimenő transzformátor (OPT) használata alacsonyabb impedanciát, nagyobb kimenő áramot és csökkentett erősítést biztosít. A legtöbb esetben erre van szükségünk. A kimenő transzformátornak azonban nagyon jó minőségűnek kell lennie, és ez drága. Megkapjuk a DHT hangot, de a váltóáramú fűtés miatt némi „búgás” és IM torzítás is lesz. A katódellenállás átblokkolása egyúttal azt is jelenti, hogy egy kondenzátor van a katódkörben, ami sokunk számára, akik halljuk a hatását, inkább nem kívánatos. A főtőszállal beállított munkapont egy olyan lehetőség, amelyet később tárgyalunk. A fokozat hangját döntően a kimenő transzformátor - annak minősége - fogja meghatározni. És ezzel együtt döntő hatással lesz a fokozat árára is. Nagyszerű eszközöket lehet használni a Lundahltól, a Monolith Magnetics-től a Tribute-ig vagy bármilyen egyedi gyártású kimenőkig. 10 évvel ezelőtt egy transzformátoros tervvel kezdtem, és mint sokan mások az évek során kerestem a fokozat továbbfejlesztésének lehetőségét. Nézzük részletesebben az általam megtett utat!

Kihívások egy DHT előerősítőnél
  • Mikrofónia
  • Brumm
  • Bonyolult tápegység
  • Terhelés
  • Munkapont beállítás módja
  • Tömeg, disszipáció, méretek
  • Erősítés (túl sok,vagy túl kevés)
  • A DHT maga - ár, kor, stb
Mielőtt elkezdenénk, hadd mutassam be azokat a fő kihívásokat, amelyekkel mindannyian szembe kell néznünk az DHT előerősítők kapcsán. A legirritálóbb talán a „mikrofónia”. Ez a cső típusától és felépítésétől, valamint az „állapotától” függ. Ne feledje, ezek nagyon régi eszközök, amelyeket kézzel készítettek még az 1920-as években! A búgás nagy probléma lehet. Egyes csövek érzékenyek lehetnek a szórt terekre, mint mások, azonban a legtöbb búgást a fűtés áramköre okozza. A fojtótekercsek és a teljesítménytranszformátorok "elég távol" tartása szintén kihívást jelent. A DHT használata bonyolultabbá teszi a tápegységet. Alapvetően egyszerű áramkörök, de hogy a legjobbat hozzuk ki belőlük, a végén még bonyolultabbá válik a tápegység. Ez több vasat, súlyt és költséget jelent. A terhelés gondot okozhat DHT eszközöknek. A nagyon alacsony bemeneti impedanciájú félvezetős erősítők, valamint a nagy kapacitív terhelések (pl. feszültséget növelő transzformátor) túlterhelhetik a DHT-t, és torzítás jelentősen megnő. A munkapont beállító áramkör nem kívánt összetevőket tartalmazhat amelyek növelhetik a torzítást, illetve általánosan rossz hatással vannak a hangra. Én személy szerint minden katód körben kerülöm az átblokkoló kondenzátort, ha tehetem. A DHT súlyt, hőt és helyet jelent. Ez azonban bizonyos esetekben nem üdvözlendő... A DHT-k mu-értéke alacsony vagy közepes, így az erősítésük korlátozott. Ha nagyobb erősítésre van szükség, akkor egyéb eszközöket kell használni van transzformátorokat és/vagy különleges áramköri elrendezésre, hogy a triódától a lehető legnagyobb erősítést kapjuk. Egyesek a túl nagy erősítésre panaszkodnak, vannak, mások a túl alacsonyra. Az áramköri elrendezést az erősítési követelmények alapján kell kiválasztania. A DHT-k ritka és régi példányok. Ez azt jelenti, hogy általában drágák, és paramétereik példányról példányra változhatnak. A csöveket válogatni kell, hogy a legjobbat lehessen kihozni belőlük.

Mit tanultam az évek során?


A katód kör legalább olyan fontos, ha nem fontosabb, az anód munkaellenállása

  • fűtőszál munkaponti feszültsége
  • SiC diódák

Fűtés kialakítása

  • szabályzott egyenáram
  • lengő fojtós nyers feszültség
  • aláfűtés

Alacsony zajszint

  • megfelelő földelés és flépítés
  • több dobozos fölépítés
  • mikrofónia

Az általam legjobbnak tartott anód oldali megoldások

  • hybrid mu-follower (girátor)
  • fojtó tekercs
  • áramgenerátor u kimenettel
  • transzformátor
Általában 4-6 előerősítőm van, amelyeket cserélgetek, amíg módosítom, vagy tuningolom őket. Nem emlékszem a pontos számra, de körülbelül 20-30 különböző előerősítőt építettem. Hadd osszam meg a legfontosabb, kulcsfontosságú dolgokat, amelyeket ennek eredményeként megtanultam. Ami a katódba kerül, az ugyanolyan fontos (vagy még fontosabb), mint az anódban lévő terhelés. Valahogy ez nyilvánvaló, mivel technikailag a jelingadozás a rács és a katód között „mu”-szor nagyobb, mint az anódé. Nem újdonság, hogy a különböző munkapont beállítási módok nagy hatással vannak a hangzásra. Én személy szerint jobban szeretem, ha nincs átblokkoló elektrolit kondenzátor a katódban. Ez egyszerűen azért van, mert (mint sokan közületek) hallom annak hatását. Azonban egy kisebb, jó minőségű bemeneti vagy kimeneti kondenzátor sokkal kevésbé befolyásolja az általános hangzást. Anélkül, hogy darázsfészekbe nyúlnék, azt kell mondanom, hogy nincs rögeszmém az alkatrész választással kapcsolatban (pl. drága speciális kondenzátorok használata, stb.). Azonban a barátommal és zenésztársammal, Andy Evansszel folytatott beszélgetés során azt tapasztaltam, hogy a katód ellenállások (vagy előfeszítő diódák) jelentős hatással van az általános hangzásra. Ezt nem tudjuk mérni, de sokan halljuk a különbséget. Bár tetszett az akkumulátor és a LED előfeszítés, először is azt tapasztaltam, hogy az izzószál munkaponti előfeszítése jobb hangú. Különösen jók a magas minőségű huzal ellenállások (pl. néhány NOS orosz katonai típust-t használok). Nemrég azt is tapasztaltam, hogy néhány SiC dióda itt ugyanolyan jól vagy még jobban szól. A lényeg ezzel kapcsolatban az, hogy gondosan ügyeljen a katód ellenállásra, és nyilvánvalóan ugyanazon az okok miatt, amelyek miatt ugyanezt kell tennie az fűtés kialakításakor is. A fűtés kialakítása Rengeteg vita folyt erről a témáról, mivel a fűtőszál maga a katód a DHT-ban. Guido Tent és Rod Coleman részletesen foglalkozott ezzel, és nem áll szándékomban foglalkozni a mögöttes ismeretekkel. A legjobb eredményeket úgy értem el, ha lengő fojtó bemenetű tápegységeket, egyenáramú fűtést használtam fűtés-szabályozókkal, mint például amilyet Rod Coleman kínál, és szükség esetén kissé aláfűtve a csövet. A következő dián részletesebben kitérek erre. A DHT előerősítők megvalósításának egyik legnagyobb (ha nem a legnagyobb) kihívása a zajszint minimális szinten tartása. Ez egyáltalán nem könnyű. Mint minden előerősítő/vonal-fokozat esetében, gondosan ügyelni kell a földelés kialakítására. Ennél is fontosabb, hogy a DHT-k esetében a kihívás maga a DHT zavarérzékenysége és a mikrofónia. Egyes csövek hajlamosabbak a búgásra, mint mások. Némelyik egyáltalán nem is használható. Nem vagyok nagy rajongója annak, hogy faraday kalitkát alakítsanak ki a DHT körül. Kinek ne tetszene, ha a csövei jól láthatóak? Ami igazán jól működik, az a több dobozos megközelítés. A táptranszformátorok, egyenirányítók és fojtótekercsek távolabb tartása a csőtől és a bemeneti áramkörtől nagyszerű megközelítés a nagyon alacsony zajszint eléréséhez. A vastag alumínium vagy akár fa szerelő lap is nagyon jól elnyomja a mikrofonzajt. A gumi rögzítőeszközök (pl. csillapító blokkok) használata is, de a szerelő lemez tömegének növelése varázslatos hatású. Az általam preferált topológiák/anód terhelések Az egyik legjobb hangú áramkörnek a hibrid mu-követőt találtam (más néven „gyrator”, ami helytelen megnevezés, amikor a kimenetet a mu-csatlakozásról veszik). Ez a legfontosabb témakör ennek az előadásnak további részében.

Aláfűtés

 

  • csökken a mikrofónia
  • csökken a katód emissziója
  • Ra nő, gm csökken, mu nem, vagy alig változik
  • csökken a torzítás
  • nő az a tartomány, amelyben mu, ra és gm állandó[5]
  • csökken a cső élettartama
  • bárium elfogy a katódon (oxid katódok)
  • katód mérgezés (TT katód)
A hőtágulás miatt – a magas hőmérséklet azt jelenti, hogy az izzószál „lazul”. A Steve's Bench eredményei: a DHT-eszközök fűtőszálának aláfűtésével a cső karakterisztikái nem csak állandó mu-t, hanem állandó gm-t és állandó rp-t is mutatnak, így lényegében megszűnik az összes torzítást okozó mechanizmust. A tóriummal bevont volfrám katód túlmelegedése nagy áramú üzemmódbanproblémát jelent, de az oxid katódok emissziója általában NAGYON erőteljes, így soha nem „szűnik meg a tértöltésük”, és nincs gond ha +/-10%-kal, vagy akár +/-20%-kal eltérünk a névleges fűtő feszültségtől. A katód élettartama valószínűleg csökken, de a katód tértöltésének eltűnése nem valószínű, ha az alulfűtött cső az előerősítőben szokásos anódárammal üzemel. Az élettartam lecsökken, mert az oxid-katódos rendszerekben a fűtőszál felületén a bárium áramlása lelassul a névleges fűtőteljesítmény alatti hőmérsékleten. A bárium a katód mélyétől a felületéig vándorol, a hőmérséklet hatására. Az izzószál névleges teljesítménye határozza meg a hőmérsékletet, és ez határozza meg a bárium vándorlási sebességét. Ez az oka annak, hogy a túlfűtés olyan rossz – a báriumot az egyszerűen leégeti. Alacsony hőmérsékleten nem jut el elegendő bárium az emissziós felületre; végül a felületi bárium túlságosan kimerül, és a kibocsátás csökken. ez bizonyos mértékig korrigálható, ha egy ideig ismét normál feszültségen fűtjük a csövet. A 01a-t 200 mA fűtőárammal (-20%) használtam néhány évig anélkül, hogy káros hatással lett volna a cső élettartamára. Az eszközök gondos kiválasztásával és a korábban említett technikák alkalmazásával a mikrofónia csökkentésére azonban visszatértem, hogy közel névleges feszültségen működjön. Ezt a technikát inkább az oxidszálas DHT-k, például a 4P1L esetében használom, amelyek a mikrofónia szempontjából problémásabbak.

Munkapont beállítás SiC diódákkal

 

A szilikon-karbid (SiC) diódák használata a DHT munkapontjának beállítására főként néhány meghallgatás eredményeként jött létre. Sok esetben népszerű a LED-es munkapont beállítás, a SiC tapasztalataim szerint sokkal "jobb hangú". Alacsony áramerősséggel jól működnek, és az Rds növekedése minimális. Alacsony áramerősséggel (pl. 3-4 mA egy 01a fokozat esetén) működtetésük nem okoz mérhető további torzítást a karakterisztika alsó, könyök környéki munkapontján sem. A Cree C3D02060F diódája különösen jó hangú. Ez az egyik kedvencem. Izzószál előfeszítés A C3D02060F SiC dióda hőellenállása körülbelül 13,8 C/W a lapkától a tokozásig. Az adatlap nem határozza meg a termikus ellenállást a lapkától a környezetig. Akárhogy is, egy TO220 esetében ez körülbelül 62 C/W. Ha a lapkát 150 C-nál nem magasabb hőmérsékleten szeretné tartani 25 C-os környezeti hőmérséklet mellett, akkor ez körülbelül (150-25)/62 = 2W disszipált teljesítményt enged meg a diódán. A feszültségesés körülbelül 0,9 V a SiC-n, és a lapka hőmérsékletének emelkedésével növekszik. Elméletileg hűtőborda nélkül kb 2A engedhető meg. Egyéb esetkben esetben elegendő egy kicsi felpattintható TO-220 hűtőborda.

DHT előerősítők evolúciója

 

Az évek során az audiofilek világszerte széles körben kihasználták a DHT-t előerősítők és vonal szintű fokozatokban. Ahogy néhány diával korábban említettem, az egyik leggyakrabban használt topológia a fűtőszál előfeszített, transzformátoros munkaellenállású áramkör. A 26, 01a illetve a 10Y/VT-25 csövek a legnépszerűbbek. A kiváló minőségű "step-down" transzformátorok viszonylag alacsony kimeneti impedanciát biztosítanak, és lehetővé teszik a fokozat számára a hangerőszabályzók és teljesítmény erősítők meghajtását. A transzformátor minősége kulcsfontosságú, és jelentős mértékben meghatározza a fokozat hangját. Ha nagyobb erősítésre van szükség akkor fojtó tekercses használata munka ellenállásként nagyon népszerű. Mindkét esetben a nagy anód ellenállású DHT-k kihívást jelentenek a kimenő transzformátor (OPT) vagy a fojtó számára a megfelelő frekvenciamenet biztosítása érdekében. A nagy anódellenállás magasabb primer induktivitást és ennélfogva megnövekedett szivárgási impedanciát jelent a szükséges tekercs mérete és geometriája miatt. A frekvencia menet elromolhat, szóval itt nincs ingyen ebéd. Az áramgenerátort (CCS-t) azért használják munkaellenállásként, hogy javítsák a tápfeszültség elnyomást, és laposabb munkaegyenest biztosítsanak a triódának, így javítva a fokozat linearitását. Az átlagos CCS-k nem olyan "jó hangúak", mint egy jó minőségű fojtó vagy kimenő transzformátor. Ennélfogva az audiofilek egy része elutasítja a használatukat. Az elutasítás helyett különböző CCS-ekkel kísérleteztem, ami végül elvezetett ahhoz a topológiához, amelyre a továbbiakban kitérek.

A mu-follower


Előnyök

  • push-pull
  • alacsony kimenő impedancia
  • alacsony torzítás, ha a terheléshez optimalizált
  • nagyobb sávszélesség
  • U1 ha pentóda: konstans gm, alacsonyabb torzítás, jobb tépfesz elnyomás

Hátrányok

  • tápfeszültség igény nagy kimenő jelszinteknél
  • optimalizálni kell a terheléshez
  • fűtési igény és annak potenciálja
  • magasabb Ru, kisebb kivehető áram
A soros push-pull, totem oszlop - totem pole- topológia mindenki számára jól ismert. Bár a „söntölt szabályozott push pull” (SRPP) név a 90-es évek környékén ragadt rá, ezt a topológiát különböző neveken ismerik a totem oszloptól az SE push pull-ig (SEPP). Eredetét az 1940-es évekre vezethető vissza (az USA szabadalom „kiegyensúlyozott egyen- és váltóáramú erősítő”, és TV-áramkörökben volt használatos, de a későbbiekben valahogy elvesztette a népszerűségét. Egyik változata a mu-follower, és itt egy általános változat látható. Ez az áramkör alacsony kimenő impedanciát és nagy feszültségerősítést biztosít ami közel van a mu-hoz, innen is a neve. A kimeneti impedancia alacsony és független az alsó triódától. Közelítőleg 1/gm (gm a felső trióda). A fokozat torzítása minimálisra csökkenthető ha egy adott terhelésre kiegyensúlyozott és optimalizált, ebben az esetben az Rμ értékét egy adott terheléshez kell megválasztani. Nagyobb terheléseknél ehelyett az SRPP (vagy SRPP+) topológiákra van szükség, amelyek nagyon alacsony torzítás mellett is elegendő áramot tudnak biztosítani. Ebben az esetben a katódellenállás az áramkör része marad (nagyobb linearitás és jobb hangzás), és az Rμ-t a terhelő impedancia figyelembevételével optimalizálni kell Az SRPP a nyugalmi áram 2-szeresét is képes leadni, míg a μ-követő kimenő árama az Rμ nagyobb értéke miatt közelebb kerül az üresjárati áramhoz. Az Rμ-t az U1 a C1-en keresztül utánhúzza, amivel nagy impedanciájú terhelést biztosít az alsó triódának. Az áramkör felső része valójában egy impedancia sokszorozó. A terhelés nagyobb impedanciaként jelenik meg az Rμ értéke és a felső eszköz 1/gm értéke miatt. Optimalizált (SRPP) esetén a terhelés 2*RL-ként látszik, mintha mindkét eszköz ugyanazon a terhelésen osztozna. Minél nagyobb az Rμ értéke, annál kisebb a torzítás, és annál nagyobb az egyensúlyhiány az eszközök között, mivel a felső trióda végzi el a munka nagy részét. Bár ez az áramkör kisebb értékű terhelések meghajtására szolgál, és a push-pull topológia pazarlásnak tűnik az erősítő bemenetének meghajtásakor (50K-100k), ennek a fokozatnak a teljesítménye és a hangja az, ami igazán ösztönzött arra, hogy tovább kutassak. Ha a felső triódát pentódára cseréljük, aminek konstansabb a gm-je, akkor a megnövekedett utánhúzó hatás miatt kisebb lesz a torzítás, és javul a tápegység zajának elnyomása. Azonban a pentóda használata bonyolultabbá is teszi az áramkört.

Hybrid mu-follower


Előnyök

  • nagy meredekségű eszközök
  • alacsonyabb kimenő impedancia
  • alacsonyabb torzítás (Ru utánhúzás)
  • nincs fűtés

Hátrányok

  • Mosfet védelmet igényel
  • eszközök kiegyensúlyozatlanok
A 2000-es évek elején az audiofilek az előző dián bemutatott mu-follower hibrid változatát építették. Nagy előrelépés volt, hogy a felső eszközt nagyfeszültségű kiürítéses MOSFET-re cserélték (növekményes módusúval is működik). A nagyfeszültségű alkatrészek elérhetővé válása több embert arra késztetett, hogy megvizsgálják a különböző FET-eket. Ha a kimenetet az anódról veszik, az áramkör egy sima SE fokozat, fix feszültségű CCS-terheléssel, amelyet tévesen neveztek el „gyratornak” a fojtóhoz hasonló frekvencia tartománybeli viselkedés miatt. Ez valahogy zavart keltett. Nyilvánvaló, hogy amikor a kimenetet a T1 forrásából veszik, az áramkör egy totem-pole mu-follower. Az első verzióm a 4P1L csőhöz készült. Ezzel a topológiával tisztább, részletezőbb hangot kaptam. Sok éve használom a lengő fojtós tápegységeket nyers egyenfeszültség előállításához a tápegységekben, fűtő áram szabályozókat (Rod Coleman), valamint fűtőszál-előfeszítéses munkapont beállítást, ezek az előerősítők egyik legjobb hangzású elemei.

A hybrid mu-follower evolúciója


Áramgenerátoros (CCS) feszültség referencia

  • tápegység leválasztása
  • stabil feszültség
  • Kaszkód fet pár
    jobb frekvencia menet, alacsonyabb kimenő impedancia
  • J4: nagy Gfs és kicsi Crss
  • M3:magas VGS(off)->J4 Crss és Coss értéke csökken
  • C1 értéke alacsonyan tartható
Sok évnyi kísérletezés során ezzel a topológiával, megépítve és meghallgatva azokat, a következő változtatásokat végeztem az áramkörön. Feszültségreferencia cseréje áramgenerátor (CCS) vezérelt referenciára: Stabilabb referencia érhető el az általánosan használt LND150-ekkel készített kaszkód párral A FET CCS hőmérsékletfüggésének optimalizálása érdekében gondosan megválasztott stabil áram referenciafeszültséget ejt az R4-en. Ez javította a tápegység zajelnyomását a kaszkód áramgenerátor nagy impedanciája miatt. Kaszkód FET pár használata A a mu-follower felső FET-jénk kaszkódra cserélése lehetővé teszi, hogy a megfelelő alkatrészt használjuk az eltérő feladatokhoz megfelelő. A kaszkód felső nagy feszültségű alaktrészére jut a terhelés nagy része. Ez lehetővé teszi gondosan választhatunk az alacsonyabb pozícióba alkatrészt (J4), amely jobb tulajdonságokkal rendelkezik, mint a felső nagy feszültségű rész. Ez magasabb gf-t, valamint nagyon alacsony Crss-t és Coss-t jelent. Jelentősen javíthatjuk a nagyfrekvenciás vislkedést, valamint tovább csökkenthetjük a kimeneti impedanciát (1/gfs). A kaszkód javítja a nagyfrekvenciás működést, lehetővé teszi hogy nagy feszültséget használjunk. A nagyfeszültség ingadozásai az M3 drain elktródájára kerül. Az M3-ra jut majd a teljes feszültségesés, ami azt jelenti, hogy általában hűtőbordára (TO-220) kell szerelni a nyugalmi anódáramtól függően. A jó teljesítmény érdekében az M3-ra mindig legalább 20-25V feszültség jusson, legyen a tápfeszültség megfelelően nagy a kívánt kimenő jeltől függően, hogy elkerülje az alacsony VDS miatt megnövekvő kúszó szivárgási kapacitások okozta sávszéleség csökkenést. Ezenkívül vannak olyan speciális nagyfeszültségű kiürítéses módusú FET-ek, mint például az IXT08N100D, amelyek magasabb VGS(off) értékkel rendelkeznek, mint az általánosan használt DN2540. Ez lehetővé teszi az alsó FET számára, hogy magasabb VDS feszültséggel működjön, ami azt jelenti, hogy a parazita kapacitások minimálisak (Crss és Coss). Van az áramkörben néhány védődióda, amelyek használata kötelező. Egyes eszközökben (pl. BSH111BK) a gate a source közt védő Zener diódák (D1 és D2) az alkatrész részét képezik. Bár normál üzemben az M3 garantálja az alacsony VDS-szintet a J4-hez, úgy találtam, hogy a D3 beépítése kötelező a J4 bekapcsoláskori védelme érdekében. Hangzatosan szólva, mindig igyekszem a C1-et a lehető legalacsonyabb értékűre választani. Körülbelül 100nF jól működik, amihez az R6-nak 10M-nak kell lennie. Egy jó teflon vagy fólis kondenzátor jól működik, nem igényel csillogó és drága alkatrészt. Hasonlóképpen, a Kiwame vagy a TAKMAN fémfólia ellenállások használatát az Rmu-hoz (R7) találtam az egyik legjobb választásnak.

Áramgenerátor és hybrid mu-follower összehasonlítása

 

  Áramgenerátor (CCS) Hybrid mu-follower
Rögzített cső paraméter Anód áram Anód feszültség
Kimenő impedancia Közepes/magas (Ra) Nagyon alacsony ( 1/gfs )
Üzemmód Single Ended Ellenütemű (push-pull)
Felépítés Egyszerű Bonyolult
Alacsony impedanciájú terhelés Nem Igen
 
Néhányan feltehetik a kérdést: „mi értelme vesződni a gyrátor extra bonyolultságával, ha egy egyszerű CCS-t is használhatunk?” Ebben a táblázatban összefoglalom a főbb összehasonlítási területeket. Az összehasonlítás a CCS a hibrid μ-follower közötti, mert a terhelés a μ kimenthez kapcsolódik a nem pedig az anódohoz. A CCS állandó anódáramot biztosít, amely nem változik, függetlenül attól, hogy a cső paraméterei például az öregedés miatt megváltoznak. A μ-follower viszont az anód feszültségét rögzíti, nem az áramát. Ez jobb lehet azokban az esetekben, amikor DC-csatoljuk a kimenet. A cső öregedése miatt csökkenő emissziónak nincs lényeges hatása a fokozat működésére, kivéve az anód nyugalmi áramának csökkentését. A fő különbség a kettő között a kimeneti impedancia. A CCS-ben főleg az anódellenállás játszik szerepet, ami ha nagy, akkor a terhelés értékétől függően gondot okozhat. A csatolókondenzátor mérete is nagyobb lesz. A CCS anódterhelésként SE áramkört hoz létre, míg a hibrid μ-follower push-pull. Ez jobb reaktív terhelés (pl. kábel vagy transzformátor) meghajtására, mivel képes áramot szolgáltatni a terhelésnek és szükség szerint el is tudja nyelni a terhelésből származót. A komplexitás szempontjából a CCS egyértelműen nyerő, ha egy kaszkód kiürítéses FET-párt használunk, amikkel egy különösen egyszerű mindössze két pólusu alkatrészt kapunk. A hibrid μ-követő viszont rendelkezik egy CCS-vel a referenciafeszültség előállításhoz és egy kondenzátorral. A másik fő különbség az, hogy milyen típusú terheléseket tudunk hatékonyan kezelni. A μ-követő optimalizálható és SRPP fokozattá alakítható, ha az „Rμ” ellenállást (R7) egy adott terheléshez hangoljuk. Ennél is fontosabb, amint azt korábban tárgyaltuk, az anódra által látott terhelés megszorozódik „Rμ utánhúzással”. A CCS esetén a terhelés párhuzamosan kapcsolódik a cső Ra ellenállásával, ami növeli a torzítást.

Áramgenerátoros referencia feszültség


AZ LND150 legalacsonyabb hőmérséklet függésű munkapontja

Két LND150 kaszkód kapcsolása jelentősen csökkenti a kimeneti vezetőképességet (Gos), amely így kiváló áramszabályozást biztosít a nagy feszültség változás esetén. Az egyik fontos megjegyzés, hogy a CCS-t az LND150 hőmérsékleti együtthatójának figyelembevételével kell megtervezni. Linden T. Harrison a Current Sources & Voltage References címmel publikálta, hogyan lehet a legjobban megbecsülni bármely jFET nulla hőmérsékleti együtthatójó munkapontját egy CCS-ben. Időt szántam arra, hogy felkutassam és megmérjem az LND150 néhány mintapéldányát. Azt tapasztaltam, hogy az IDZ-nek valahol 300 és 500 uA közt kell lennie. A jobb oldalon látható a közzétett adatlap grafikonja, amely 500 uA-hez közelíthet. Ha azonban figyelembe vesszük a FET-paramétereinek szórását, akkor ezen a ponton eltérésre kell számítanunk, ahogy a fenti tesztelt példámban látható. A VGS(off) és az IDSS is változik a hőmérséklettel, valójában a VGS(off) negatív hőmérsékleti együtthatója -2 mV/C, ha nem kell nagyon szorosan tartani a nyugalmi anódfeszültséget, az Rs változása nem olyan kritikus. Ha messze eltér az IDZ-ponttól, néhány voltos feszültség drift maximumot kaphat, ami a legtöbb ilyen áramkörben nem túl kritikus. Beépítettem egy 5K-s trimmer potméter az Rs-hez (P1), hogy beállíthassam a feszültségtartományt egy adott R4-hez (amely általában a 220K és 390K közti tartományban van).

Egy kis matematika

 

Habár rengeteg matematika van az SRPP/Mu-követő áramkörök mögött, amelyeket John Broskie és Merlin Blencowe jól feldolgozott [6. hivatkozás], csak néhány pontot emelek ki, amelyek leginkább a hibrid mu-follower-ekre vonatkoznak. Először is a hibrid mu-follower aszimmetrikus jellege miatt ebben az áramkörben 2 különböző transzkonduktivitású eszközünk van. A gyakorlatben még a legalacsonyabb gfs jFET (pl. LSK170/BF862) használatával is 5-10-szer nagyobb transzkonduktivitás érhető el, mint az általunk U1-ként használt tipikus DHT-k bármelyike. A hibrid mu-follower egyensúlyához az Rμ-t az U1 gm inverzére kell beállítani. Általában az U1 gm értéke valahol 1-2 mS körül van. Tehát Rμ értékének valahol 500-1K között kell lennie. A használt csőtől függően 470R és 1K5 közötti tartományt használtam. Természetesen minél nagyobb Rμ, annál nagyobb lesz a terhelés impedanciaszorzó hatása U1-re, így a torzítás csökken. A trióda és a MOSFET között azonban nagyobb lesz az áramok kiegyensúlyozatlansága. Az áramerősség is csökken, ami a használt terheléstől függően problémákat okozhat. Ha ezt az áramkört nagy impedanciájú terhelés meghajtására akarjuk használni, akkor rendben van. A kimeneti impedancia egyszerűen az anódellenállás és a mu-ellenállás összege, majd az impedancia „csökkentési” effektus alkalmazása (1+Rmu*gfs) a felső eszközből. Ez a képlet azt sugallja, hogy minél nagyobb a MOSFET gfs-je (üresjárati áramnál), annál kisebb a kimeneti impedancia. Ha az anód ellenállása kicsi, és ha Rμ*gfs >> 1, akkor a kimeneti impedancia megközelítőleg 1/gfs, ami általában 50 ohm vagy kisebb a használt FET-től függően.

FET-ek és MOSFET-ek


Végtelen történet....

Az elmúlt években sokat kísérleteztem különböző FET-ekkel a hibrid-mu követő áramkörben. Mivel már nagyon kevés féle furatszerelt (TO-92) JFET beszerezhető, más lehetőségeket is megvizsgáltam, beleértve az újabb fejlesztésű MOSFET-eket magas GFS-sel és alacsony CRSS-sel, amelyek nagyon jól működnek a kaszkód pár alsó poziciójában. Használtam széles körben elterjedt BF862-t előerősítőkhöz 20 mA alatti áramerősségekhez az IDSS korlátozás miatt.Mivel a BF862-t már nem gyártják, így más hasonlókat is kipróbáltam, mint például a 2SK3557 és a CPH3910, amelyek nagyon jól működnek és jó a hangjuk is. 20 mA feletti áramokhoz (pl. 4P1L) a BSH111BK-t vagy a BSN20BK-t használok, amelyeknek legalább 200-250 mS a transzkonduktanciája 20 mA felett. Azt tapasztaltam, hogy a felső pozícióba nem a legjobb választás a nagyon elterjedt DN2540. Vannak más kiürítéses üzemmódú MOSFET-ek az IXYS IXTP családjában, amelyek magasabb VGS (off) feszültséggel rendelkeznek, ami általában -2 V feletti érték. A jobb oldali jelleggörbén látható a különbség ezek között a MOSFET-ek között. Akárhogy is, óvatosnak kell lennünk, mivel a MOSFET-ek paramétereinek szórása jelentős – a VGS(off) az egyik ilyen paraméter. Például a DN2540 adatlapja 2V-os tartományt ad meg -1,5 és -3V között a VGS(off) esetén. Másrészt az IXTP3N100D2 ugyanazzal a 2 V-os tartománnyal rendelkezik, de -2,5 V és -4,5 V között!. Ideális esetben manuálisan kellene válogatni a FET-eket a VGS(off) feszültségre.


Hová tegyük a hangerő szabályzó potenciométert?

1. példa


Vajon meg tudja hajtani a terhelést?
A maximális kapacitás amit a 01a cső 10V kimeneti csúcsfeszültség és 3mA áram esetén meg tud hajtani körülbelül 470 pf 100kHz-es felső határfrekvencia mellett.

Gyakorlati példa 2P29L csővel

 

A 2P29L egy igazi "alvó cső". Sok éven át használtam a 4P1L-t, ami remek cső, de a mikrofóniája zavaró lehet. A 2P29L-nek van néhány kulcsfontosságú tulajdonsága, amelyek ideálissá teszik az előerősítő csőnek. A fűtése sokkal kisebb áramot igényel 120 mA/2,2 V, és a cső egyáltalán nem mikrofóniás! Az anód ellenállsa ugyan nagyobb, 2,8-3KΩ-os és 3mA/V a transzkonduktivitása triódának kapcsolva, az erősítés hasonló a 4P1L-hez. A μ 9-10 körül van. Ennek a csőnek az a legfontosabb tulajdonsága, hogy nagyon szépen szól. Nagyon átlátható és részletes. Számomra nagyon közel áll a kedvenc DHT-jaimhoz a tórium volfrám fűtőszálú : 01a és 801a/10Y-hoz. Készítettem egy NYÁK-ot, amely a hibrid μ-follower legtöbb alkatrészét tartalmazza, kivéve a fűtés szabályozót, és kimeneti csatoló kondenzátor és a katód - fűtőszál - munkaponti előfeszítő ellenállását. Kicsit túlhajtom ezt a csövet, de úgy találtam, hogy 15-20 mA közti nyugalmi anódáramnál szól a legjobban. A katód előfeszítő ellenállása SiC dióda sorra is cserélhető, és ahogy azt azutóbbi időben megtapasztaltam jobban is szól. A fokozat fejhallgató erősítőként is használható, egy Sowter amorf magú transzformátorral illesztve az impedanciákat a fejhallgatóknak megfelelőre. Ha behangolja a „μ” ellenállást, akkor ez a fokozat egy 300 Ω-os fejhallgató közvetlen meghajtására is alkalmas. Nyilvánvalóan módosítania kell a C2 értékét, a kimeneti teljesítményt a 2P29L korlátozza. Mérési szempontból a harmonikus profil nagyon szépen csillapodó H2 és H3 harmonikusokkal. A frekvenciaátvitel nagyon jó, akár 500 kHz-es sávszélesség is elérhető 100 KΩ-os terhelés mellet. Ez egy gyönyörű fokozat, amelyet megépítésre ajánlok. Sok más példát és képet találhatsz a blogomban (www.bartola.co.uk/valves)

Ezzel az összefoglaló táblázattal az a célom, hogy magas szintű útmutatót adjak Önnek, amelyek azok a DHT-k, amelyek tapasztalataim alapján a legjobban működnek. Tartalmazza a technikai adatok és a meghallgatási benyomások kombinációját. Végül is az ízlés személyes dolga, ezért ne tekintse végsőnek, és kísérletezzen saját maga. A RAG valószínűleg magától értetődő a mikrofonzaj szintjét illetően: PIROS: nagyon rossz, BOROSTYÁN: extra „segítséggel” kezelhető és ZÖLD: nagyon alacsony Az aktuális hajtásnál a RAG a következő: 1. ZÖLD: 10 mA felett 2. Borostyánsárga: 3 és 5 mA között 3. Piros: 3mA alatt A hangszín és a részletek szubjektívek. Ez a saját munkám eredménye ezeknek a színpadoknak az építése és hallgatása az évek során. Amiket nem találtam jónak: 30/30sp, 3B7, 2Ж27Л / 2Z27L

Zárszóként
  • A DHT-k hagja egyedülálló, megéri velük foglalkozni
  • Ne becsüld alá a tápegység fontosságát!
  • A rendszeréhez illeszkedő topológia
  • Nem kell aggódni félvezetők miatt
A DHT hangzás egyedülálló, a részletessége és a hangszíne, amely életre kel a rendszerünkben, mindenképpen megéri a fáradságot. Tényleg el kell ezt mondanom az ETF-en? Egyértelműen nem! Bár egy DHT előerősítő nagyon egyszerű áramkör, és sok kezdő könnyen megbirkózik vele, a bonyolultságot a tápegységek és különösen az fűtés tápegységei jelentik. Ha nagy figyelmet fordítasz a tervezésükre és az alkatrészek kiválasztására, jelentősen javul az előerősítő teljesítménye és hangzása. Válassza ki a megfelelő topológiát a rendszeréhez. Ha félvezetős erősítője van alacsony bemeneti impedanciával, vagy hosszú kábeleket vagy hangerő szabályzót kell meghajtania, a DHT és a hozzá tartozó előerősítő topológia kiválasztásakor figyelembe kell vennie végponttól végpontig terjedő rendszer követelményeit. Itt nem létezik egy mindenre megfelelő megközelítés. Végül pedig ne féljen a homoktól! A szilícium a megfelelő helyeken nagyon jól tud teljesíteni. CCS-ként, vagy amikor nem végez feszültség erősítést (pl. követő). Sok máshoz hasonlóan úgy találtam, hogy előnyösen használhatóak az áramkör jellemzőinek javítására (pl. fűtés-szabályozók, anódterhelések és kimeneti forráskövetők) Kísérletezzen, amennyit csak tud, elképesztő, hogy mennyit tanulhat minden alkalommal!

Köszönetnyilvánítás
  • Morgan Jones
  • Rod Coleman
  • Andy Evans & Tony Rees
  • Tom Browne

Hivatkozások

Köszönöm a figyelmet!

Visszahivatkozások

Nincsenek visszahivatkozások

Hozzászólások

A hozzászólások megjelenítése így: Folyamatos | Logikai sorrend

Nincs hozzászólás

Hozzászólás hozzáfűzése

Standard szmájli kifejezések pl :-) és ;-) képekké alakulnak.
Csillag karakterek közötti szöveg (*szó*) bold lesz, aláhúzott szöveg ( _szó_ ).
Az E-Mail címe nem jelenik meg, csak értesítések küldésére használjuk.

To prevent automated Bots from commentspamming, please enter the string you see in the image below in the appropriate input box. Your comment will only be submitted if the strings match. Please ensure that your browser supports and accepts cookies, or your comment cannot be verified correctly.
CAPTCHA

Form options