Phono VV problemen

Trigger01 · Bericht door **Trigger01** » di 27 mei 2008, 11:35

Hallo

Voor een project op school moeten we een Phono voorversterker ontwerpen met de volgende specs:

Inp. 2mVrms (MD element)
<100pF input capaciteit
47k input impedantie

Uitgang 1V bij 1Khz +/- 1dB
DC vrij <500uV
SNR >60dB
BW: 20Hz tot 20kHz met RIAA

Om me eens te verdiepen in de buizentechniek willen we het met een buis maken (ECC83). Ik heb al een boek gekocht over buizen die ik kan raadplegen via de Elektuur.

Na veel proberen zijn we tot een ontwerp gekomen en ook tot de conclusie gekomen dat we de versterking niet gaan halen met 1 buis er zit nameijk nog een RIAA correctie tussen(passief).

Afbeelding

Het probleem is nu dat we de bandbreedte niet halen 20Hz - 20kHz. Het -3dB punt ligt bij ongeveer 14kHz. Het lijkt dus op een of andere laagdoorlaat filter.
Nu heb ik al een vermoeden dat het wat te maken had met het Miller Effect. Maar ik zie veel schema's die lijken op dit ontwerp.

Het mooie van het verhaal is als ik dit simuleer in SuperSpice en ik maak een AC analyse dat die wel de 20kHz haalt kwa bandbreedte...

Hoe komt het dat de versterking inzakt naarmate de hoge tonen toenmemen?

Christian

sevenup · Bericht door **sevenup** » di 27 mei 2008, 12:29

Ik heb zelf het schema hieronder gemaakt. Deze heeft het filter voor riaa correctie tussen de 2 buishelften zitten. Je zou deze eens kunnen simuleren.

Trigger01 · Bericht door **Trigger01** » di 27 mei 2008, 13:16

Ja dat schema had ik al gezien... maar voor het gemak heb ik de RIAA correctie er even uitgelaten. Zelfs dan zakt de versterking in. Wie o wie heeft hier een verklaring voor?

AatV · Bericht door **AatV** » di 27 mei 2008, 18:16

Trigger,

Heb zelf geen enkele ervaring in Spice modellen, maar het Miller-effect lijkt me hier wel degelijk van invloed.

De Cag (capaciteit tussen anode en stuurrrooster is volgens specificatie 1,6 pF. De versterking van een ECC83 in deze schakeling is ongeveer 70 maal. De Miller capaciteit is dan (70 + 1) x 1,6 pF = 114 pF

. Let er wel op dat dit de minimale capaciteit is, want bedrading e.d. kan deze capaciteit alleen maar verhogen.
Voor de eerste versterkertrap met een bronimpedantie van 47 Kohm en een een Ra van 167 Kohm (220 Kohm en 680 Kohm staan in deze berekening parallel) en een millercapaciteit van 114pF kom ik uit op een kantelpunt van ca. 31 Khz.
Als dan de parasitaire capaciteiten en een tweede versterkertrap erbij genomen worden is het nog niet zo vreemd dat de totale schakeling een kantelpunt heeft van 14 Khz.

Zomaar wat eventuele oplossingen :
- buis met lagere Cag,
- buis met lagere versterking,
- gebruik van een kleinere Ra,
- gebruik van een ander schakeling (bv cascode).

Hoop dat je er wat aan hebt. In ieder geval succes.

Trigger01 · Bericht door **Trigger01** » di 27 mei 2008, 18:54

AadV
De miller capaciteit had ik idd al een keer berekend en kwam toen ook uit boven de 20kHz. Ik zal morgen eens e.e.a vervangen namelijk:

180k op anode 2x met voedingspanning 300V
Misschien toch 2k2 ipv 1k2 in de kathode zoals op schema van Sevenup.
Aan de ECC83 zit ik vast die hadden we nog liggen op school.
De RIAA correctie zet ik er tussen
Om toch aan de specs te voldoen zet ik een emittervolger op de uitgang van de tweede buis met een transistor voor de extra versterking.

Eens kijken hoever ik kom... ik zal de resultaten posten morgen.

Trigger01 · Bericht door **Trigger01** » wo 28 mei 2008, 14:37

Zie hier het nieuwe schema:

Afbeelding

Aangepast schema

Afbeelding

Meeting na eerste trap (1/2ECC83) -3dB punt.

Afbeelding

Overzichtje

Na de meting ligt het kantelpunt nog steeds op 10kHz.
Input: 6mVpp 1Khz
Uit:400mV
versterking: 66,7x

En toch nog steeds niet de bandbreedte halen. Wat ik niet snap is dat ik veel schema's op het internet zie die precies hetzelfde zijn...
@Sevenup heb je zelf al gemeten aan die verterker?

Wie kan me nog helpen?

audiomanics · Bericht door **audiomanics** » wo 28 mei 2008, 16:16

Ik zou even niet weten hoe je het in het schema zou moeten implementeren, maar bij gewone opamps is de openlus-versterking ook smalbandig. Met tegenkoppeling kun je de versterking regelen en daarmee ook de bandbreedte.
Als je de versterking middels een tegenkoppeling terug kan regelen naar, zeg 20x, wat doet dan je bandbreedte?

Kees

sevenup · Bericht door **sevenup** » wo 28 mei 2008, 16:38

Trigger01 schreef:
@Sevenup heb je zelf al gemeten aan die verterker?

Wie kan me nog helpen?

Heb er helaas niet aan gemeten. Meet je nu met of zonder de riaa correctie?
Heb zelf niet het idee dat hij vroeg afvalt.

Hier nog een paar schemaatjes. Ook met het riaa filter in een terugkoppeling.
Misschien zijn die beter?

RobertD · Bericht door **RobertD** » wo 28 mei 2008, 18:22

De buis hadden jullie op school nog liggen? Hoe oud is dat ding?

Probeer eens de bandbreedte van één triode sectie te bepalen.

Zonder filterachtige moet dit gewoon een heel breedbandige schakeling zijn.

Op de hts waar ik ooit op zat (pfff, ik word oud geloof ik) hadden ze altijd alleen maar heel oude componenten die al 1000 keer oververhit waren door studenten die niet konden solderen. Hoe staat het met de kwaliteit van de condensatoren in jouw schakeling? Als die lekken als een mandje dan wordt het ook niets hoor.

Probeer echt eerst maar eens één versterkertrapje te meten. Een blokgolfje moet daar gewoon kaarsrecht doorheen gaan en versterkt worden.
Hoe groot is de versterking bij een sinusje van 1kHz?

AatV · Bericht door **AatV** » wo 28 mei 2008, 19:15

@Trigger,

Een dergelijk frequentiebereik is inderdaad veel te klein. Het gekke is dat een versterking van 67 x betrekkelijk normaal is in deze schakeling. Dit zou impliceren dat je ergens in de buis een capaciteit zou hebben van 400-450 pF.
Zie aan het aantal elco's dat je beide buishelften gebruikt. Ik zou je het volgende aanraden :

Koppel de eerste van de tweede versterkertrap los. Ga na wat de werkelijke spanningen (en de daaruit af te leiden stroom door de buis) zijn over de anodeweerstand, de kathodeweerstand en de buis. Kijk of het stuurrooster werkelijk aan nul ligt.
Ga na of de koppelcondensator (en ook de elco) niet lek is. Doe dit ook met de tweede trap.
Bekijk vervolgens nogmaals of alle verbindingen juist zijn. Probeer tijdens de meetsessie de meetsnoeren zo kort mogelijk te houden.
Als na het voorgaande de versterking nog steeds inzakt bij 10 Khz. is er IMHO iets duidelijk mis met de buis en moet je er direct een andere/nieuwe ECC83 in prikken.

Voor de uiteindelijke schakeling het volgende; Zie dat je gebruik maakt van de oude Philips instelgegevens.
Zou zelf gaan voor de schakeling met een Ra van 100 Kohm, en Rk van 1,2 Kohm, waarbij de versterking gespecificeerd wordt met 57 x. Dit is meer dan voldoende voor je Phono-Pre.
Totale versterking is dan 57 x 57 / 10 (= 20dB voor RIAA) = 325 x.
Voordeel is dat de uitgangsimpedantie belangrijk lager wordt. In de eventueel passive RIAA korrektie kun je dan kleinere weerstanden gebruiken, wat een beter ruisgetal oplevert. Is niet onbelangrijk bij een Phono-Pre!

Nogmaals succes

Trigger01 · Bericht door **Trigger01** » wo 28 mei 2008, 19:15

@audiomaniacs
Er is volgens mij ook meer bandbreedte te halen als ik de versterking van die schakeling omlaag haal. In het begin heb ik hem op 75x laten versterken dit heb ik nu terug gebracht naar 66x. Ik zal eens kijken of het werkt met terug koppeling. Wat ik dan niet snap is waarom er zoveel schakelingen zijn die ook zonder terug koppeling werken...

@sevenup
Ja die schakeling heb ik ook gevonden! Heb Phono1 ervan gebouwd om te kijken of dit werkte maar ook hier viel de bandbreedte terug...
De meeting is van de 1e triode zonder RIAA.

@RobertD
Ja goede vraag... we hadden een aantal buisjes liggen en heb de geen met de beste versterking eruit gepikt. Hier kan het volgens mij niet aan liggen want ik heb van een Docent een TAD ECC83 gekregen en ook hier ging de bandbreedte omlaag.
De meting van hierboven is van 1 triode! De versterking is daar 66x bij 1kHz deze heb ik dus al omlaag gehaald.

Ok nu vraag ik me dus af... 1 triode dus ook de miller capaciteit van 1 triode (66+1)*1.6uF = 107pF. Nu zou het kantelpunt toch ver boven de 20kHz moeten liggen???

Ik ga morgen een blokgolf erop zetten en kijken en of die er recht uitkomt. Is idd een goede en snelle manier om te kijken of er frequenties missen niet aan gedacht

Componenten zijn nieuw behalve de buis.

Kan ik nu concluderen dat ik de versterking nog lager moet maken??? Of kan het ook goed zijn dat die buis gewoon gaar is. Morgen ga ik weer opnieuw aan de slag!

RobertD · Bericht door **RobertD** » wo 28 mei 2008, 19:38

Nog één hele basale vraag:

Waar meet je de uitgangsspanning mee?
En waar meet je de ingangsspanning mee?

Hopelijk allebei met de scoop.

Een "gewone" multimeter, zelfs een true-rms ding, meet niet al te best bij frequenties boven 1kHz.

Volgens mij zijn Millercapaciteiten en andere parasitaire invloeden vooral van belang bij het aansturen van een eindbuis door een stuurbuis.
In dit geval zou ik me er nog even niet druk over maken.

Trigger01 · Bericht door **Trigger01** » wo 28 mei 2008, 20:09

@aatV
Bedankt voor de tips om te meten... ik ga het morgen even allemaal nog een keer na. Ik heb helaas wel veel versterking nodig want ik moet van 2mV input naar 1V output bij 1kHz. Dat komt neer op ongever 76dB versterking als ik de RIAA even meeneem.

@RobbertD
Ja de scoop waarmee ik meet staat op de foto paar plaatsen hoger...

Trigger01 · Bericht door **Trigger01** » zo 01 jun 2008, 10:27

Na een dag meten is het probleem opgelost. Ik heb de versterking lager gemaakt 60x ongeveer.
De frequentie zakt nog steeds in maar aangezien ik ook een RIAA correctie nodig hebt waarbij de hoge tonen toch verzwakt moeten worden komt dit goed uit. Nu de RIAA correctie goed berekenen en het probleem is opgelost!

Bedankt.

Christian