Vervormingsarme 6C33 SE versterker!

[Ah!buis]

Wat voor buis je gebruikt hangt ook sterk af van je benodigde totale open loop gain. Dus hoeveel versterking heb ik nodig? Wil je 12 dB (4x) feedback dan heb je dat als extra totale versterking nodig.

Veel te weinig !
De versterking rooster cascode tot LS is ~15x.Met een ECC81 in de SRPP komt er nog's 40x bij.
Hou 't op een voorzichtige 500x in totaal en er wordt 1/13-de van de uitgang teruggekoppeld.
Anne

[Pjotr]

Dan zou je een feedback van 500/13 = 38 = 32dB hebben. Oud vuistregeltje Anne: Bij een feedback van meer dan 12 - 20 dB slaat de versterker dicht! Er zit dan geen (muzikaal) leven meer in.

[SSassen]

Ik zit inmiddels op 26dB (20x) versterking en ik probeer nu de vervorming onder de 0.01% te krijgen bij 1kHz/1W/8 Ohm. Met onderstaand schema, dus 50/1k geeft 20x versterking.

[Pjotr]

Ja dat is de versterking closed loop van ingang naar uitgang. Wat is nu je open loop versterking (dus zonder FB)? Vervorming in cijfers in dit geval, zegt niets over hoe het straks klinkt.

[SSassen]

Onderstaand schema geeft in blauw alle relevante spanningen.

[Pjotr]

Onderstaand schema geeft in blauw alle relevante spanningen.

6c33_schematic_014_voltages.jpg

Mooi, maar daarmee is mijn vraag niet beantwoord...

[SSassen]

Ja dat is de versterking closed loop van ingang naar uitgang. Wat is nu je open loop versterking (dus zonder FB)? Vervorming in cijfers in dit geval, zegt niets over hoe het straks klinkt.

Pakweg 4.5x, zie onderstaand screenshot met een 1kHz sinus.

[SSassen]

Zo, nu eerst even lunchen

[Leeuwarden]

Salami Ik dacht dat...

[SSassen]

Salami Ik dacht dat...

Pepperoni met verse tomaat (goed zoeken!), champions en paprika (welgeteld drie reepjes!) ...

[Ah!buis]

Dan zou je een feedback van 500/13 = 38 = 32dB hebben. Oud vuistregeltje Anne: Bij een feedback van meer dan 12 - 20 dB slaat de versterker dicht! Er zit dan geen (muzikaal) leven meer in.

Daarom heb ik Sander al aangeraden er er maar weer de ECC82 in te zetten.
Krijg je 150/13=11,5 ofwel 21dB
Anne

[Pjotr]

Is nog veel maar a la. Dat uitzoeken is dan maar voor een vervolg ontdekkingsreis

[SSassen]

Is nog veel maar a la. Dat uitzoeken is dan maar voor een vervolg ontdekkingsreis

Nee, ik zit op 20x versterking, inmiddels weer met de ECC82, dus 150/20=7.5 > 17.5dB

[SSassen]

Inmiddels heeft er mitose plaatsgevonden als onderdeel van de hobbycyclus, en zijn er nu twee versterkers, mono is maar mono tenslotte ...

[Ah!buis]

Inmiddels heeft er mitose plaatsgevonden als onderdeel van de hobbycyclus, en zijn er nu twee versterkers, mono is maar mono tenslotte ...

Als je er maar niet zoveel maakt als Barry klokjes
Nog even een plaatje over de uitsturing en de invloed van verschillende belastingen.Bij Va=200V en Ia=200mA in rust en een trafo 1k13 naar 8Ω.
Anne

[SSassen]

Da's bijzonder illustratief Anne! En zorgt er gelijk voor dat bij mij een aantal puzzelstukjes op hun plek vallen, wat je hier illustreert zie ik namelijk ook op de werkbank. Bij een 8 Ohm belasting loopt de versterker aan de bovenkant vast, bij een 4 Ohm aan de onderkant, ik begrijp nu precies waarom, en dat was mij nog niet eerder duidelijk, dus dank voor deze heldere uitleg!

Onderstaande screenshot geeft exact dit clipgedrag te zien bij een 8 Ohm belasting.

[SSassen]

Morgen even kijken naar een andere ingangstrap, het is best leuk zo'n SRPP maar een mu-volger gebruikt ook twee triodes en kost een paar extra weerstanden en een extra condensator, maar belooft wel betere prestaties, kunnen we weer mooi 1:1 vergelijken, toch handig dat ondergetekende dan twee versterkers heeft opgebouwd ... Andere suggesties, liefst onderbouwd met hoe/wat/waar/waarom, zijn uiteraard welkom!

[Pjotr]

Klopt. Maar dan zou ik een Mu follower met een Mosfet bouwen. Zit je iig niet met een gloei hoog in de lucht en die is een stuk meer lineair. Dan maak je echt goed gebruik van de mooie spanningsversterking van een buis!

[Ah!buis]

Als je dat doet verdubbeld de versterking en komt er weer 6dB terugkoppeling bij
De ingang is al te gevoelig, kun je niet verminderen met meer tegenkoppelen (stabiliteit)
Anne

[SSassen]

Mja, MOSFET, kan, maar ik wilde eigenlijk geen halfgeleiders gebruiken in de signaalweg, kan wel, maar liever niet.

[Pjotr]

Snappik. Maar dan heb je wel veel minder uitsturingsruimte en meer vervorming. Overigens is een SRPP ook soort van Mu follower, zij het niet zo'n beste

[SSassen]

Zo, ik kon het toch niet laten om nogmaals te kijken naar Anne z'n originele insteek om ook een lokale lus rondom de 12BH7/6C33 te leggen, hiermee hou je die tenslotte beter in 't gareel en dat zou het gedrag van de versterker zeker ten goede moeten komen. Zo gezegd zo gedaan heb ik eens gekeken wat voor effect dat heeft, onderstaand schema geeft het vertrekpunt, weerstanden R8 en R9 leggen de versterking vast voor de eindtrap.

Ik heb eerst eens met de originele insteek zoals bedacht door Anne bekeken, met voor R8 en R9 100k, de versterking van de eindtrap is in dat geval 100k/100k=1. Onderstaande plots laten zien wat dit doet voor de THD+N vs. frequentie en THD+N vs. power.

Lokale lus 12BH7/6C33 - 1x gain - THD+N vs. frequentie

Lokale lus 12BH7/6C33 - 1x gain - THD+N vs. power

Hieruit blijkt dat de THD+N vs. frequentie een soort UcD achtige plot laat zien, met een constante vervorming over het gehele frequentiebereik, da's prachtig, alleen mag de vervorming een heel stuk lager zijn. Voor de THD+N vs. power blijkt duidelijk dat de vervorming evenredig toeneemt met het ingangssignaal en da's jammer, immers uit voorgaande experimenten (zie posts hierboven) blijkt dat de meer traditionele benadering (zonder lokake lus rondom de 12BH7/6C33) betere resultaten laat zien.

Maar goed, laten we eens kijken wat er gebeurt als als we de lokale lus een stuk laten versterken? Onderstaande plots laten dit zien met een versterking van 4x. Duidelijk is dat er hier winst wordt geboekt op alle vlakken, dus wat let ons om ook eens te kijken bij 10x? In dat laatste geval gebruik ik 100k/1M voor R9, R8.

Lokale lus 12BH7/6C33 - 4x gain - THD+N vs. frequentie

Lokale lus 12BH7/6C33 - 4x gain - THD+N vs. power

Lokale lus 12BH7/6C33 - 10x gain - THD+N vs. frequentie

Lokale lus 12BH7/6C33 - 10x gain - THD+N vs. power

Bij een lokale lus met 10x versterking zien we ook weer een verbetering, dus laten we ook eens kijken bij 15x. Nu is dat wel op 't randje, want de maximale versterking van de 12BH7/6C33 is ook ongeveer 15x, dus ik verwacht hier niet net zo'n significante daling in THD+N als bij de voorgaande plots.

Lokale lus 12BH7/6C33 - 15x gain - THD+N vs. frequentie

Lokale lus 12BH7/6C33 - 15x gain - THD+N vs. power

En inderdaad, hier zien we dat de rek er wel een beetje uit is. Veel beter dan dit wordt het niet. Ook heeft de lokale lus nu ook weinig reserve meer over en dat komt de stabiliteit niet ten goede. Kortom, ik zou dan eerder kiezen voor de 10x instelling en eens kijken waar we elders nog winst kunnen boeken. Bijvoorbeeld door het gebruik van een buis op de ingang met een hogere versterkingsfactor, immers, daarmee zouden we netto meer luswinst moeten kunnen maken in de globale lus en dus lager uit moeten komen met de THD+N.

Onderstaande plots laten zien dat dit inderdaad het geval is, hier gebruik ik weer de ECC81, en inderdaad gaat de vervorming verder omlaag. Alleen zou ik eens willen kijken wat het resultaat is met een Mu-volger, ipv. de SRPP. Deze kan nog lagere impedanties aansturen en daarmee zou ik het terugkoppelnetwerk in de lokale lus laagohmiger kunnen maken. Kortom, de soldeerbout gaat weer aan en ik ga weer aan de knutsel ...

Lokale lus 12BH7/6C33 - 10x gain - THD+N vs. frequentie - ECC81

Lokale lus 12BH7/6C33 - 10x gain - THD+N vs. power - ECC81

[SSassen]

En voor de Mu-volger moet er uiteraard wat gerekend worden, onderstaand schema geeft weer hoe de Mu-volger geschakeld is.

Als ik uitga van een anode voltage van 300V, de onderste triode ziet dan ongeveer 1/3 van dit voltage, dus 100V. Uit de Va/Ia grafiek (zie hieronder) volgt dan dat we met -1V voor Vg prima wegkomen. Als we een anodestroom van 2.5mA kiezen volgt hieruit voor R3, de kathode weerstand van de onderste triode:

Vg=-1V
Ia=2.5mA
R3=V/I
R3=1/0.0025
R3=400 > dus met 390 Ohm zitten we prima

De bovenste triode heeft 300-100=200V tot z'n beschikking en de anodestroom ligt al vast met 2.5mA. Voor maximale uitsturing kiezen we de helft voor de instelling van deze triode, dus wederom 100V/2.5mA, voor de kathode weerstand R17 volgt dan wederom 390 Ohm. Daarmee liggen alle werkpunten feitelijk vast, want we kunnen nu een lijn trekken (rood) naar de Ia as in de grafiek met 200V/0mA en 100V/2.5mA. Daaruit volgt een derde punt met 0V/5mA. Voor R5 volgt dan:

R5=200/0.005
R5=40kOhm > dus met 39k of 47kOhm zitten we prima

Weerstand R18 is de lekstroom weerstand voor het rooster, stel we kiezen daarvoor een waarde van 100k, voor de impedantie Zin van de als kathode volger geschakelde bovenste triode volgt:

Zin=R18/(1-Av*(R5/R5+R17))
Met Av~0.98
Zin=100000/(1-0.98*(39000/39000+390))
Zin=100000/(1-0.98*0.99)
Zin=100000/(1-0.97)
Zin=100000/0.03
Zin=3M3

Hiermee kunnen we condensator C9 berekenen, daarvoor geldt voor een onderste frequentie van 10Hz:

C9= 1/(2*pi*f*Zin)
C9=1/(6.28*10*Zin)
C9=1/(62.8*3M3)
C9=1/200M
C9=5nF > dus met 10nF zitten we ruim

Voor R7 geldt dat deze met 2.5mA pakweg 50V af moet snoepen van de +340V, die in de praktijk eerder 350V is. Kortom uit 50/0.0025=20000 volgt dat we met 22K prima zitten, eventueel kunnen we nog naar 18K toe. Daarmee is de opzet doorgerekend en kunnen we aan de slag, hieronder het schema met de juiste waardes voor de onderdelen ingetekend.

[SSassen]

Niet gek! Dit smaakt naar meer ...

[Ah!buis]

Wat een gedoe (voor 35x ? versterking) , met een SRPP met een ECC83 krijg je meer versterking en heb je niet een extra R-C koppeling.
Ik had 'm op 0,9mA gezet, voldoende om 100k aan te sturen met de 1x eindtrap.Is een uitgangsstroom nodig van ~13V/100k= 130µA top.
Met de eindtrap op bijv 4x wordt dat dan ook 4x minder met nog die 100k en 400k naar uit.
Wil je laagohmiger, behoudt de 100k naar uit en laat de SRPP 24k aansturen, is dan weer ~130µA.
Anne