Klokan je napisao/la:A radna tocka? Komentari na to?
Zasto radna tocka mora biti bas na jednoj od krivulja za Ug1?
Tu sustematski radis krivo, i racunas hod do susjedne krivulje, a da li je to onoliko hoda napona koliko ti treba?
Iz grafa za GU50 prije podosta stranica (a bilo bi dobro da si te osnovne parametre stavis u post jer je lakse davati konkretne savjete tako, bez trosenja vremena na trazenje po 15 stranica teme...) kaze da ce prednapon za GU50 biti negdje reda velicine -50..60V. To znaci da driver mora 'u plus strani barem toliko, zato jer ce time ponistiti prednapon i dovesti Ug1 za GU50 u nulu, sto je zapravo maksimum - iznad toga pocinje teci struja resetke G1 na GU50, pojavljuju se blocking izoblicenja itd, kao poslijedica cega pojacalo ide u clipping.
Buduci da smo rekli da za sada ne gledamo distortion canceling, ocekuje se iz drivera simetrican hod napona, koliko u plus, toliko u minus u odnosu na njegovu radnu tocku. Dakle, racunamo s barem 120Vpp, a pozeljno je ostaviti i cim vecu rezervu ako je moguce, recimo 150Vpp.
Prije nego nastavim, objasnit cu zasto je potrebna rezerva. Ona je tu zato jer cijevi niti su savrsene niti su sve iste, tako da postoje tolerancije, koje mogu biti poprilicne (+-10% se smatra dobrim rezultatom!). Radi toga je moguce da ce neka GU50 upiknuta u amp postaviti si prednapon na 50V, druga na 60, treca mozda i 70. Slicno je i sa ECC81, i one imaju svoje tolerancije, pa ce i njihova radna tocka biti drugacija ovisno o primjerku cijevi. Pozeljno je u konstrukciji osigurati cim manje 'uskih grla', a kako smo izlazni stupanj racunali 'do kraja' da bi dobili maksimalnu izlaznu snagu, ostaje samo jedan stupanj koji moze 'pojesti' te tolerancije, a to je driver. On mora biti dovoljno fleksibilan da kako god se tolerancije medjusobno slozile, ne dobijemo neko usko grlo, npr. ne moze dati dovoljno signala.
Tu cu jos nesto dodati po pitanju odabira cijevi. ECC81 je prvenstveno odabrana jer je lako nabavljiva i nije skupa, a okvirno zadovoljava osnovne uvjete. Konkretno, dovoljne strujne mogucnosti (veca strmina) da joj ulazni kapacitet GU50 ne predstavlja kamen oko vrata (sto bi bio slucaj s ECC83) a opet dovoljno pojacanje da se pojacalo moze napraviti s dva stupnja (sto ne bi bio slucaj s ECC82). Uz to, strmina joj nije jako visoka pa je i sansa da se pojave oscilacije mala ako se drzis nekih osnovnih pravila tipa grid stopper, i na kraju, dvostruka je trioda, sto znaci jedna cijev za stereo driver. No, ima manu - nije u osnovi namjenjena linearnoj amplifikaciji s velikim izlaznim amplitudama - da bude jasnije, ona je namjerno napravljena nelinearno, jer jos pojacanje audio signala nije osnovna namjena (no takve stvari obicno smetaju samo kojekakve samozvane gurue a ne one koji stvarno nesto znaju).
Oba papusa gore imaju za poslijedicu da neces moci konstruirati driver tako da bude apsolutno linearan, no to u ovom slucaju moze predstavljati prednost, no tek u kasnijim koracima razvoja, kad se krene u iskoristavanje te nelinearnosti da ponisti onu GU50. Za sada se treba zadovoljiti time da staticka radna tocka bude negdje po sredini linearnog podrucja rada. No, pri odabiru treba racunati s stvarnim uvjetima, dakle nema bas previse smisla gledati samo radne tocke na nekom od ucrtanih pravaca za Ug1, i racunati izoblicenje izmedju dva susjedna, kad to ne daje realno potrebne napone.
Ako si vec dosta sarao ravnalom po karakteristikama, vidjet ces da je s otporom u anodi triode jako tesko ostvariti pojacanja veca od otprilike dvije trecine mu, cesce to bude blize polovici. S obzirom da konstruiras takav jednostavan driver, onda niti nema smisla puno dvojiti oko izvlacenja pojacanja 45 ili 47 - razlika je zapravo zanemariva, uzmi kao nekakav minimum 40, provjeri mozes li time iz nekakvog standardnog izvora potjerati amp do kraja, i to uzmi kao nekakav prvi korak koji provjerava ima li uopce odabir cijevi smisla. Ako si ovo do sad azumio, onda ce to sada biti jasno zasto ti je bas preporucena ova cijev jos odavna. No, iz toga se vidi da za onih gore spomenutih 150Vpp trebas ulazni napon od nekih 3Vpp barem, kako su ti razmaci krivulja za Ug1 na grafu za ECC81 po 1V, onda moras racunati pojacanje i izoblicenje barem za 3 razmaka a ne 2. To ce isto tako podrazumijevati da ce radna tocka biti na radnom pravcu negdje izmedju dvije krivulje Ug1. E sad, u stara dobra vremena, tu je radila 'odokativna metoda', pa se u graf ponegdje ucrtavala aproksimirana krivulja izmedju dvije postojece, tako da se odabirao razmak od dvije susjedne prema zeljenom naponu Ug1. Ako je to npr. bio 2.5V, onda se olovkom ucrtavala krivulja po prilici tocno izmedju krivulje 2 i 3V, i td. Naravno ova metoda najbolje radi ako takvu krivulju ucrtas tamo gdje su postojece zaista poprilici jednako udaljene, a u podrucju od interesa za ECC81 je to zadovoljeno. No, iskusniji su vec znali procijeniti i kako se krivulje krecu s obzirom na nelinearnosti, pa se to dosta precizno moglo raditi i izvan nalinearnijeg podrucja.
Opcenito, pojacanje triode je tim blize mu cim je radni pravac polozeniji i pomaknut vise prema gore, tj. prema vecim strujama. Ako bi umjesto anodnog otpora bio strujni izvor, onda bi radni pravac bio posve vodoravan i prolazio kroz iznos struje strujnog izvora, i pojacanje bi bilo jednako mu odabranu radnu tocku. Kod linearnih trioda promjena pojacanja sa odabranom strujom i naponom je relativno mala, i najvise se ispoljava pri vrlo malim strujama, tamo gdje tek krivulje pocinu uzdizanje sa X osi. No, ujedno su tu i najvece tolerancije medju cijevima i to podrucje rada treba izbjegavati osim u nekim jako posebnim slucajevima - a tvoj nije taj. No, buduci da nemamo strujni izvor nego otpor, radni pravac ima nagib. Cim je otpor veci, to je nagib manji (radi toga strujni izvor ima vodoravni radni pravac jer mu je unutrasnji otpor 'beskonacan'). No, 'visina' tj. struja kroz cijev se time smanjuje, i jedini nacin da se poveca uz isti nagib, je povecanje napona napajanja. Tu smo isto tako limitirani - ne samo raspolozivim naponom napajanja, nego i maksimalnim naponom koji moze izdrzati cijev u hladnom stanju, dok katoda nije zagrijana i ne tece struja. Tada je napon izmedju anode i katode jednak naponu napajanja, i to NE racunajuci pad napona na nekakvom RC filteru napajanja 'po putu' jer kroz njegov R ne tece struja, a kondenzatorima u pravilu treba puno manje vremena da se nabiju, nego cijevima da se zagriju. Treba voditi racuna da u tom trenu niti izlazna cijev ne radi, i kao najveci potrosac NE opterecuje ispravljac, pa su naponi zaista blizu maksimalnih mogucih. Srecom, za ECC81 je dat maksimalni 'hladni' napon od 550V pa se tu ne treba puno brinuti. No, pozeljno je da struja kroz ECC81 bude visa - iz krivulja se vidi da s porastom struje, razmak medju linijama za pojedine Ug1 raste, sto znaci da raste mu. Dapace, i ako zanemarimo najmanje struje gdje su te promjene najvece (i najmanje predvidive!), unutar nekih upotrebljivih granica za ECC81, ovisno o struji i naponu na cijevi, mu se mijenja u odnosu gotovo 1:2. Iz toga proizlazi da imamo konfliktni zahtjev - pravac cim vise (veca struja) da pojacanje bude vece, ali to podrazumijeva i veci njegov nagib s obzirom da mu je jedan kraj fiksiran u tocki (I=0, U=napon napajanja), sto smanjuje pojacanje. Osim toga, vidi se da se razmak medju linijama Ug1 smanjuje na visim naponima Uak, no tu je i struja radi nagiba radnog pravca manja pa je pojacanje jos manje sto nam ne odgovara. Zato ciljamo podrucje izmedju linija Ug1 cca -1 do -4V jer su tamo razmaci medju linijama prilicno jednoliki, sto znaci da je linearnost dobra, a istovremeno i linije su dosta razmaknute, sto znaci da je pojacanje visoko.
Time smo odredili gotovo sve potrebne uvjete za odabir radne tocke. Sve sto jos preostaje je igra s naponom napajanja i koliko se zelimo pribliziti krivulji maksimuma disipacije.
Sto se tice prvog, nije pozeljno direktno koristiti napon napajanja izlaznog stupnja za pogon drivera, osim ako taj nije stabiliziran - cak i onda j epozeljno imati jos nekakav RC clan za dodatnu filtraciju, ili, bolje receno rasprezanje. Na R-u toga RC filtera ce biti nekakav gubitak napona jer kroz njega tece struja anode ECC81. Nekada je bio veliki problem za normalnu cijenu naci elektrolitski kondenzator velikog kapaciteta pa se cesto taj RC clan morao optimizirati za mali C a veliki R, sto bi potrosilo dosta napona. Danas je to nesto lakse, tako da je moguce dosta smanjiti gubitak napona, no ipak treba racunati s nekih 25-50V, otkud dolazi onih 400V napajanja za pobudni stupanj. U principu to treba uzeti za neki maksimum, moglo bi se 'navuci' jos kojih 10-20V ali ako se poigras ravnalom, vidjet ces da od toga nema bas neke velike koristi. Ostaje eventualno odabit manjih napona, o cemu u nastavku.
Drugi limit na odabir radnog pravca je maksimalna disipacija. Ovdje odmah treba reci da je ona specificirana kao maksimum za svaku triodnu sekciju ECC81, i kao maksimum za OBJE sekcije. No, kakao kod tebe imamo jednu ECC81 koja sa svakom sekcijom tjera po jedan kanal izlaza, dakle po jednu GU50, disipacija je na obje sekcije jednaka i tu je maksimum stavljen na 2.5W po sekciji.
U vise tema smo pricali o trajnosti cijevi, koja je izmedju ostalog tim veca, sto je disipacija manja. Dakle, opet dolazimo do konfliktnih zahtjeva, cim veca struja i cim blize krivulji maksimalne disipacije, a opet, cim dalje od nje ako zelimo trajnost. Ovdje treba biti pragmatican, i najprije ucrtati nesto radnih pravaca, a onda odabrati neki dobar kompromis. Jedan uvjet o kojem jos nismo pricali je izlazna impedancija drivera - koja mora zadovoljavati neki minimum da bi niskopropusni fulter koji nastaje od nje i ulaznog kapaciteta GU50 imao dovoljno visoku reznu frekvenciju. Ovo je ponesto slozenije podrucje pa ti za sad preporucam da se drzis Sstrsat-ove preporuke da anodni otpor ECC81 bude maksimalno 40k. Od tuda mozemo dobiti jos jedan putokaz za ucrtavanje radnih pravaca - odabiremo anodne otpornike iz standardnog niza. Ovdje odgovaraju 4 vrijednosti, 39k, 33k, 27k, 22k. Te radne pravce mozemo ucrtati i napraviti osnovnu matematiku, da bi se dobila neka ideja kako se krece pojacanje i izoblicenje uz ostale date uvjete.
Nakon ucrtavanja ta 4 radna pravca, preostaje samo jos jedna varijabla - odabir prednapona G1 za ECC81. Naravno, kao sto si vec i sam zakljucio, najlakse je odabrati prednapon jednak onom za neku od ucrtanih krivulja Ug1, no to je jako ogranicavajuce. U stvarnosti se najcesce pogleda koji dio radnog pravca daje najbolju linearnost i pojacanje - dakle, gledamo ravnomjernost i sirinu razmaka sjecista krivulja za pojedine Ug1 i ucrtanog radnog pravca - i onda stavimo radnu tocku na sredinu tog podrucja (kasnije ces vidjeti da je glavni trik kod distortion canceling-a da se ne stavlja na sredinu
). Ovo je jos jedan razlog zasto u startu gledamo hod radne tocke veci od potrebnog - stvarni prednapon dobivamo na elementima u krugu katode, koje mozemo odabrati iz skupa standardnih vrijednosti, tako da ne mora nuzno ispasti bas tocno onoliko koliko smo odredili na grafu - a to je jos i bez da razmisljamo o tolerancijama cijevi i tih elelenata. Katodni otpori dolaze iz skupa standardnih vrijednosti, a cak i 'napredne' metode dobivanja prednapona, pomocu npr. LED daju mali skup mogucih vrijednosti. Ovdje je bitno reci da klasicni automatski prednapon s otporom predstavlja najjednostavniji izbor kad se tice kompleksnosti sklopa, koji se ujedno i odlicno bori s tolerancijama cijevi, jer se radi o formi povratne veze. Upravo radi toga se dobivanje prednapona katodnim otporom i naziva 'autobias' jer bez obzira na promjene napona i tolerancije cijevi i ostalih elemenata, stvarna radna tocka uvijek tezi prema teoretski odabranoj, koristeci samo pojacanje cijevi da joj se maksimalno priblizi.
Na kraju, treba imati na umu da je ucrtavanje radnih pravaca za anodne otpore 39, 33, 27, 22k bilo ucrtavanje STATICKOG radnog pravca. On ne uzima u obzir opterecenje iza veznog kondenzatora prema GU50, ali je dovoljno dobra prva aproksimacija. Kada su na tim pravcima odabrane radne tocke po kriterijima kao gore, pozeljno je kroz odabrane radne tocke ucrtati dinamicke radne pravce. Oni vrijede za stvarni signal, koji uz anodni otpor treba potjerati i grid leak GU50. Obicno se to moze zanemariti ako je grid leak 10x veci od anodnog otpora ali ovdje to nije slucaj. Premda ce razlika u odnosu na tocku 22k biti relativno mala, za tocku 39k grid leak ima vidljiv uticaj. Kroz svaku tocku treba dakle ucrtati pravac s nagibom 39||100k, 33||100k, 27||100k, 22||100k. Nakon toga se izracunaju okvirno pojacanja i izoblicenja prema sjecistima dinamickog radnog pravca s relevantnim linijama Ug1 na grafu ECC81 - i iz toga se odabere neki optimum. Tu ces vjerojatno primijetiti da radi grid leak-a dobitak pojacanja s vecim anodnim otporima nije bas toliki koliko bi se ocekivalo. Cesto se pokaze da medju par radnih tocaka nema bitnih razlika, ali se moze dogoditi da jedna od njih omogucava uporabu komponenti standardnih vrijednosti, cime automatski postaje optimalniji izbor. Isto tako je moguce da se standardnim komponentama ne moze dobiti bas TOCNO ona radna tocka koju smo odabrali, ali se nekoj od njih moze biranjem standardnih komponenti najvise pribliziti, cime opet imammo dodatni kriterij za njen odabir.
Eto, ovo bi ti trebalo biti vise nego dovoljno da rijesis zadatak koji imas...
