Buizenversterker ontwerpen voor school

[Robert Gribnau]

Mooi dat het nu wel werkt!

De waarde van C13 lijkt me met 1 nF (= 1000 pF) wel wat fors. Misschien kan je nog wat experimenteren met wat lagere waarden.

Het lijkt me niet verstandig om U7 met 350 V te voeden. Een voedingsspanning van 250 V lijkt me beter.

Een link naar een Philips datasheet voor de ECC82: https://frank.pocnet.net/sheets/030/e/ECC82.pdf

Uit de tabel op bladzijde 2 volgt dat met Ra = 100K en Rk = 2K2 de anodestroom bij 350 V voedingsspanning 2,3 mA is. De spanningsval over Ra is dan V = I x R = 0.0023 x 100K = 230 V. Dan is de anodespanning dus 350 - 230 = 120 V.

Uit die zelfde tabel volgt dat met Ra = 100K en Rk = 2K2 de anodestroom bij 250 V voedingsspanning 1,63 mA is. De spanningsval over Ra is dan V = I x R = 0.00163 x 100K = 163 V. Dan is de anodespanning dus 250 - 163 = 87 V.

Door de dc-koppeling met de fasedraaier is de spanning op de roosters van U1 en U4 natuurlijk gelijk aan de anodespanning van U7.

Een link naar een Philips datasheet voor de ECC83: https://frank.pocnet.net/sheets/030/e/ECC83.pdf

Op bladzijde 4 wordt voor de 'lange staart' fasedraaier met Rk = 82K en Ra/Ra' = 150K als roosterspanning 90 V aangeraden, wat dus heel dicht bij de hiervoor genoemde 87 V anodespanning voor U7 zit, mits U7 gevoed wordt met 250 V.

[Piet1950]

Om de juiste tegenkoppeling te kunnen bepalen, heb je eigenlijk een toongenerator en een scoop nodig. Heb je die beschikbaar?
Lees in ieder geval eens het artikel van Norman H. Crowhurst in Audiocraft april 1957 (vanaf pagina 23). Die methode gebruik ik zelf altijd.

Piet

https://worldradiohistory.com/Archive-A ... 957-04.pdf

[Leemhuis01]

een scoop en generator heb ik wel beschikbaar.
Ik zal u pdf eens doorlezen.

Ik zal de spanning weer eens aanpassen naar 250V

[Robert Gribnau]

Zekerheidshalve: Alleen de voedingspanning voor U7 aanpassen naar 250 V. De voedingsspanning voor de fasedraaier (U1/U4) moet 350 V blijven.

Ik vind het merkwaardig dat op een ander forum wederom wordt aangeraden om de 12AX7/ECC83 als fasedraaier overboord te zetten (en iets met een ECC82 als fasedraaier toe te passen), vooral omdat diegene een passage uit het eerder door mij genoemde boek "Hi Fi Versterker Schakelingen" van Rodenhuis (Philips, 1965) op dat forum heeft geplaatst waarin wordt uitgelegd dat tegenkoppelen over meerdere trappen door faseverschuiving tot problemen leidt, terwijl, zoals ik eerder al schreef, in dat zelfde boek een versterker wordt beschreven met 2 x EL34 in ultra-lineaire schakeling met een ECC83 als 'long-tail' fasedraaier.

[timpert]

Die long tail met ECC83 kan inderdaad heel goed werken, de EL34 is speciaal gemaakt om met een relatief geringe stuurspanning (ten opzichte van eerdere buizen met vergelijkbaar vermogen) en een grote roosterlekweerstand te werken. Daardoor kan je met de relatief "slappe" ECC83 uit de voeten en zo genoeg versterking krijgen voor gezonde tegenkoppeling met een enkele drivertrap. Maar als je een sterke driver wil met ook een hoge versterking, kijk dan eens naar de ECC832. Dat is één triode uit een ECC82 en één triode uit een ECC83 samen in een buisje. De ECC83 helft gebruik je dan als spanningsversterker (U1 in deze post) en de ECC82 helft als U4. Als je alleen met een ECC82 werkt hou je te weinig versterking over voor effectieve tegenkoppeling.

Kijk ook eens hoe de tegenkoppeling is aangesloten in de Bocama LA224B (schema bijgesloten, opklikken voor groot), ter leering ende vermaeck.

Je vordert lekker!

[Piet1950]

Ik heb meerdere versterkers gebouwd met de ECC83 als fasedraaier. Het is een buisje, dat zowel in de ingangstrappen als in de fasedraaier/driver gebruikt kan worden. De ECC82 daarentegen heb ik weinig gebruikt. De ECC83 wordt vaker verguist als fasedraaier, maar daar is geen enkele reden toe. De ECC82 kan weliswaar een wat hogere stuurspanning leveren, maar de vervorming daarbij is factoren groter. Verder is de versterking factoren lager. Voor mij is de ECC83 dus favoriet. De ECC83 wordt wel een "slap" buisje genoemd, maar ik vraag mij dan af, wat daar mee wordt bedoeld. De ECC83 kan ook met relatief lage weerstanden gebruikt worden, en levert dan nog steeds een hoge uitgangsspanning. Wil je toch een "sterkere" buis (wat dat ook maar mag betekenen), neem dan de oudere ECC40. De versterking is wat lager dan de ECC83, maar nog steeds een stuk hoger dan de ECC82. En de vervorming van de ECC40 is ook veel geringer dan de ECC82. De modernere verzie van de ECC40 is de E80CC.

Ik heb 2 voorbeelden bijgevoegd. De eerste is per kanaal uitgerust met 2x ECC83 en 2x KT88. De fasedraaier kan de KT88 eindbuizen prima aansturen.
De tweede heb ik recent ontworpen voor een kennis gebruik makend van de componenten, die hij beschikbaar had. Ik heb hiervan alleen een proefschakeling gebouwd, maar deze kennis heeft juist enkele weken geleden 2 monoblokken in bedrijf genomen. Hierbij is opnieuw een ECC83 gebruikt voor de sturing van de eindbuizen (EL34). Bij deze versterker zijn rond de ECC83 weerstanden met vrij lage waardes gebruikt.
In beide versterkers vind de terugkoppeling niet over de gehele versterker plaats, maar alleen over de ECC83. De voortrappen hebben hun eigen terugkoppeling. Dit geeft lage vervorming, en maximale stabiliteit.
Ter lering en vermaak.

Piet

[Leemhuis01]

Oke, ik heb toch nog besloten om een kleine verandering te doen.
Ik heb namelijk rond de terugkoppeling nog wat aangepast.
Het schema wat ik nu heb is deze:

Deze keuze heb ik gemaakt, omdat de gain rond de 100KHz hier een stuk lager ligt.
Want bij een hoge gain rond 100KHz ben ik een grotere C nodig in de terugkoppeling.
Omdat anders mijn uitgang ook gaat oscilleren op die 100KHz.

Hier een plaatje van mijn huidige frequentie response.
Er staan 3 lijntjes in.
Toonregeling minimaal, middenstand en maximaal.

[Piet1950]

De piek bij 100kHz is nog veel te hoog. Je versterker heeft zo zeer waarschijnlijk te weinig marge.
Haal je toonregeling er eens tussenuit. En sluit je ingangssignaal eens aan op het rooster van U7. Als de toonregeling bij 100kHz al verzwakking geeft, is de werkelijke piek van je eindversterker bij 100kHz waarschijnlijk nog hoger.
Je kunt ook de tegenkoppelweerstand R33 (36k) ongeveer met een factor 5 verlagen. De versterker mag dan nog steeds niet oscilleren.

Piet

[timpert]

De ECC83 wordt wel een "slap" buisje genoemd, maar ik vraag mij dan af, wat daar mee wordt bedoeld.

Daarmee bedoel ik dat het ding weinig stroom kan leveren aan de volgende trap en een vrij hoge inwendige weerstand heeft. Voor de EL34 is dat geen probleem, want die mag (ook met vaste roostervoorspanning) met een vrij hoge roosterlekweerstand van 500 kOhm gebruikt worden en heeft vrij weinig stuurspanning nodig. Maar bijvoorbeeld een 6L6GC heeft (met vaste roostervoorspanning) een roosterlekweerstand van maximaal 100 kOhm en heeft daar bovenop nog een iets hogere stuurspanning nodig. In die situatie kom je met de ECC83 net tekort, zeker als je ook nog eindbuizen parallel wil schakelen. Hoewel de vereiste amplitude wellicht nog wel te halen is, gaat de buis door de lage belastingsweerstand sterker vervormen. In dat geval kan je beter uitwijken naar een buis met een lagere impedantie.

De ECC82 kan je inderdaad beter vermijden, die vervormt uit zichzelf vrij sterk. Uitzondering is bij gebruik in een "split load"/"trekzak"/"kangoeroe"/noemumzoalsjewil fasedraaier, omdat die lokaal een sterke tegenkoppeling heeft is de vervorming in die schakeling minder problematisch. Maar kijk ook eens naar de ECC81: die vervormt minder dan de ECC82, heeft een lagere inwendige weerstand dan de ECC83 (11 kOhm vs 60 kOhm) terwijl het ding nog steeds een vrij goede versterking heeft (mu = 66). De ECC40 is inderdaad een mooie triode, maar zowel de ECC40 als de E80CC zijn moeilijk te krijgen, en goede exemplaren zijn duur.

Maar als je bij de EL34 blijft kan deze hele overweging de prullenbak in en zal de ECC83 in long tail pair configuratie uitstekend presteren.

[timpert]

De piek bij 100kHz is nog veel te hoog. Je versterker heeft zo zeer waarschijnlijk te weinig marge.
Haal je toonregeling er eens tussenuit. En sluit je ingangssignaal eens aan op het rooster van U7. Als de toonregeling bij 100kHz al verzwakking geeft, is de werkelijke piek van je eindversterker bij 100kHz waarschijnlijk nog hoger.
Je kunt ook de tegenkoppelweerstand R33 (36k) ongeveer met een factor 5 verlagen. De versterker mag dan nog steeds niet oscilleren.

Piet

Die piek bij 100 kHz baart inderdaad wat zorgen, vooral omdat de uitgangstrafo waarschijnlijk nog niet afdoende gemodelleerd is en dus de praktijk nog wat bokkiger uit zal pakken.

Je kan ook overwegen om U7 helemaal weg te laten en de tegenkoppeling aan te bieden op het rooster van U4. Maar inderdaad, wat Piet zegt, probeer eerst je probleem (want dat heb je) zo veel mogelijk te isoleren door de toonregeling buiten de simulatie te houden, want zoals ik het nu kan zien doet die het prima.

[Leemhuis01]

Oke, ik heb mijn toonregeling verwijderd.
Dat geeft het volgende resultaat:

Als ik de terugkoppeling weerstand een factor 5 verlaag, dan heb ik het volgende:

[timpert]

Daaraan zie je dat de 100 kHz piek niet veroorzaakt wordt door de toonregeling maar in de eindtrap zelf zit. Haal nu ook eens R33 en C13 (de terugkoppeling) weg en doe de sim dan nog eens. Je bepaalt dan de open loop versterking, en die is heel informatief over de mogelijkheden die je hebt om de boel op stabiele manier tegen te koppelen.

[Leemhuis01]

Met losse tegenkoppeling is dit het resultaat:

[timpert]

Toch maar eens nadenken waar die piek bij 20 kHz vandaan komt... Hoe heb je de uitgangstrafo gemodelleerd?

[Piet1950]

kijk ook eens naar de ECC81: die vervormt minder dan de ECC82, heeft een lagere inwendige weerstand dan de ECC83

De monoblokken die ik nu aan het bouwen ben, hebben 2xEL34 als eindbuizen, en 2 dubbel triodes als voorversterker/stuurbuizen. Door de bijzondere schakeling die gebruikt is, kan hiervoor zowel 2x ECC81, 2x ECC82 of 2x ECC83 gebruikt worden. Maar dat valt verder even buiten het onderwerp hier.

Met losse tegenkoppeling is dit het resultaat

Uit de grafieken blijkt dat de versterking bij 180 graden fasedraaiing nog maar weinig afgevallen is. Dat betekent dat de tegenkoppeling ook niet sterk kan zijn.

In het Audiocraft artikel hiervoor staat wat je nu in feite moet meten. Met de simulatie zou ik niet weten, hoe je dat moet doen. Maar je kunt de volgende pogingen wagen:
Plaats parallel aan R30 beurtelings een condensator van 100pf, 330pf, en 1000pf, en draai dan dezelfde simulatie met elke vermelde waarde. De versterker zal nu eerder afvallen, maar dat kan met tegenkoppeling weer rechtgetrokken worden. De bedoeling is om in de grafieken te zien, wanneer de versterking bij 180 graden fasedraaiing voldoende afgevallen is, om ook voldoende te kunnen tegenkoppelen. Er moet dus gezocht worden naar de optimale waarde van de parallel condensator, om in de gegeven schakeling, de maximale tegenkoppeling te kunnen toepassen.

Piet

[Leemhuis01]

dan heb ik de volgende resultaten:
voor 100pF:

voor 330pF:

voor 1000pF:

Maar, als ik dan weer terugga naar mijn oude schema.
Die waar de 12AU7 nog ontkoppeld is in de kathode.
Dan heb ik het volgende:

[Piet1950]

Van deze resultaten kan ik niet echt iets maken....
Je trafomodel is voor de meekijkers ook nog steeds een blackbox.
Ik haak overigens even af bij dit onduidelijke virtuele model. Voor mij even genoeg gesimuleerd. Liever een echte versterker. Dat is veel spannender.
Bestudeer het Audiocraft artikel maar eerst, en zet dan weer echte spanning op je versterker.

Piet

[Leemhuis01]

Ik zal er gewoon heel eerlijk over zijn.
Hoe de trafo is gemodelleerd weet ik niet.
Ik heb een voorbeeld gevonden van iets wat op mijn spullen leek.
En die 1 op 1 over genomen.

[Walt]

Beter goed gejat dan slecht verzonnen!

[douwebakker]

In een eerdere post heb je in een YouYube filmpje een plank versterker getoond.
Hierop is een gewone blok transformator gebruikt.
Dat zelfde model gebruik je nu toch ook?
Douwe

[Robert Gribnau]

Zeer terechte vraag, Douwe.

Ik krijg de indruk dat het overgrote deel van de berichten van Leemhuis01 zijn gebaseerd op simulaties, en dus niet op metingen aan aanpassingen op de plank versterker met de daadwerkelijke uitgangstransformatoren.

Ondanks mijn nu meermaals geuite 'hartenkreet' aan Leemhuis01 om steeds duidelijk te zijn over waar zijn berichten/metingen op zijn gebaseerd, laat dat wat mij betreft nog steeds te wensen over (en ik krijg sterk de indruk dat dit voor andere forumleden ook zo is).

Het heeft vooral als het aankomt op tegenkoppeling vanaf de secundaire van de uitgangstransformator geen enkele zin om met simulaties te werken als het niet zeker is dat het in die simulaties gebruikte model voor de uitgangstransformator vrijwel overeenstemt met de daadwerkelijk te gebruiken uitgangstransformator.

Dus een herhaalde oproep aan Leemhuis01: Geef vanaf nu alsjeblieft bij iedere post aan of het wel/niet om een simulatie gaat, en wat/waar precies gemeten wordt.

Omdat je een HBO Elektrotechniek opleiding volgt, lijkt me mijn oproep meer dan terecht. Als je jouw opleiding met goed gevolg hebt afgerond, zal je in je werkzame leven toch echt duidelijk moeten zijn in jouw wijze van communicatie. Zo niet, dan ontstaat veel te veel ruis, en dus ineffectiviteit in die communicatie.

[timpert]

Ik denk dat je er goed aan doet om bij elke simulatie die je hier post ook het voor die simulatie gebruikte schema te posten. Wat ook altijd wel helpt is om de signalen waarin je geïnteresseerd bent van een label te voorzien, zoals "ls" voor de luidsprekeraansluiting, "in" voor de ingang, "a1" voor de ene eindbuis z'n anode, "a2" voor de andere eindbuis z'n anode enzovoorts.

Het voordeel daarvan is dat de namen van die nodes niet meer veranderen ook al verander je het schema. Elke keer dat je iets aan het schema verandert worden de nodes opnieuw genummerd, dus de ene keer kan de uitgang "n007" heten en de andere keer "n013" als de naam van die node niet met een label vastlegt. Dat wordt op den duur tamelijk verwarrend.

En dan nog een vraag, al meerdere keren gesteld door Piet, Robert en mijzelf: hoe heb je de uitgangstrafo gemodelleerd? In de praktijk is dat namelijk vaak de dominante factor in het amplitude- en fasegedrag van de eindtrap, dus als je de modellering daarvan niet op z'n minst een beetje realistisch hebt aangepakt zijn je resultaten niet representatief voor een echte versterker.

[douwebakker]

Ik krijg de indruk dat het overgrote deel van de berichten van Leemhuis01 zijn gebaseerd op simulaties, en dus niet op metingen aan aanpassingen op de plank versterker met de daadwerkelijke uitgangstransformatoren.

Ik ging er ook van uit dat de metingen aan de plankjes versterker werden gedaan.
Al had ik wel wat bedenkingen, want het was eigenlijk te mooi om waar te zijn.
Douwe

[Leemhuis01]

Excuses, dat ik niet verder op dat model ben ingegaan.
Maar zoals ik een paar posts eerder al melde, heb ik geen idee wat voor model er in spice staat.
Ik heb gewoon 1 uit een soort gelijk project gepakt.
Dat meten/verbeteren gaat straks ook wel gebeuren.
Maar het is de bedoeling om eerst de simulatie weer voor elkaar te maken en aan de hand daarvan wat op te bouwen.
En het mag best zo zijn dat simulatie en werkelijkheid wat afwijken van elkaar.

Maar met de simulatie ben ik nog wel verder gegaan over het weekend.
En daar heb ik nu het volgende van gemaakt:

[Robert Gribnau]

Eigenwijsheid is volgens mij best een nuttige karaktertrek. Maar het gevaar bestaat dat het ook tegen je kan werken (Google maar eens op het "Dunning-Kruger effect").

De kracht van herhaling (hopelijk): Stop met het in LTspice simuleren van hoe de tegenkoppeling vanaf de uitgangstransformator in jouw versterker uitpakt. Jouw uitspraak "En het mag best zo zijn dat simulatie en werkelijkheid wat afwijken van elkaar" is volgens mij echt misplaatst in dit verband.

De modellen in LTspice voor buizen als de ECC82, ECC83 en de EL34 zullen inmiddels vast zeer behoorlijk met de werkelijkheid overeenstemmen. Maar uitgangstransformatoren zijn echt andere koek, vooral als er wordt tegengekoppeld vanaf de secundaire naar een plek 'vroeger' in een versterker. De verschillen tussen werkelijke uitgangstransformatoren zijn in dit verband echt enorm.

Dus mijn oproep: Test die tegenkoppeling vanaf nu alleen in jouw plankjes versterker.