Vervormingsarme 6C33 SE versterker!

[Ah!buis]

Ja, eigenaardig.In het eerste filmpje zie je de ingang mee zwabberen, vandaar m'n trigger vermoeden.
Nu is dat niet het geval.Moet dan wel dat de regeling op bepaalde spanningen overkompenseert, had ik niet verwacht.Het verschil met eerst is de laagohmige deler.Je had de condensator van 150n vergroot naar 10µ, moet misschien nu ook weer groter, bijv 47µ ?
Om de versterking in de regellus te verkleinen moet de 270Ω kleiner.
Anne

[SSassen]

Ja, eigenaardig.In het eerste filmpje zie je de ingang mee zwabberen, vandaar m'n trigger vermoeden.
Nu is dat niet het geval.Moet dan wel dat de regeling op bepaalde spanningen overkompenseert, had ik niet verwacht.Het verschil met eerst is de laagohmige deler.Je had de condensator van 150n vergroot naar 10µ, moet misschien nu ook weer groter, bijv 47µ ?
Anne

Zo'n idee had ik ook, ik maak zometeen even deze aanpassing, ben nu trafo's aan 't meten op verzoek van transplanum ...

[SSassen]

Op verzoek van collega hobbyist en forumlid transplanum twee metingen, met 50R+75R in serie primair (50R = uitgang toongenerator + 75R vaste weerstand) met 10Vrms op de ingang en een 8R weerstand secundair. Het lijken mij alletwee prima trafo's gezien de toepassing.

Indel TGL20/003

Luxe speciaal gewikkelde trafo

[SSassen]

Okay, 10uF vervangen door 47uF, vrijwel geen verschil, idem voor 100uF. Heb er toen maar 1000uF ingesoldeerd en ook daarmee is hetzelfde effect te zien, alleen in veel mindere mate. Een mooie bijkomstigheid is wel dat het gedrag van de versterker is verbeterd in de zin dat er nu minder naslingering te zien is op de uitgang, zie screenshot (met 1000uF), kortom een verdere stabilisatie, wellicht actief met een transistor schakeling, of anders, en eenvoudiger, met een zenerdiode, biedt wel voordelen.

[Ah!buis]

De lusversterking kleiner maken ?
Bijv 1k5 (3W) parallel aan de 270Ω en regelen op 45V (ipv 54V).
Anne

[SSassen]

Even twee THD+N vs. frequentie plots, de eerste is het originele ontwerp, de tweede het nieuwe ontwerp. Het originele ontwerp zit rond de 0.8% vervorming tussen 100Hz en 10kHz bij 1W/8R, het nieuwe ontwerp zit rond de 0.03% tussen 100Hz en 10kHz bij 1W/8R, da's een winst van 28dB (!).

[Pjotr]

Even twee THD+N vs. frequentie plots, de eerste is het originele ontwerp, de tweede het nieuwe ontwerp. Het originele ontwerp zit rond de 0.8% vervorming tussen 100Hz en 10kHz bij 1W/8R, het nieuwe ontwerp zit rond de 0.03% tussen 100Hz en 10kHz bij 1W/8R, da's een winst van 28dB (!).

thd+n_vs_frq_1w_8r_old.jpg
thd+n_vs_frq_1w_8r_new.jpg

Je maakt er nou een transistorversterker van Zo weinig behoort een buizenversterker niet te vervormen

[SSassen]

De lusversterking kleiner maken ?
Bijv 1k5 (3W) parallel aan de 270Ω en regelen op 45V (ipv 54V).
Anne

Check! Dit geeft iets verbetering, maar is nog steeds niet optimaal. Ik stel voor dat we teruggaan naar de originele waardes voor de weerstanden voor de cascode en dan met een losse weerstandsdeler plus condensator vanaf de +340V de gloei ophogen. Ik zie drie dingen gebeuren, die wellicht een verband hebben:

1) Meetrekken van de DC balans door uitsturing, zodra er meer wordt uitgestuurd loopt ook het voltage over de kathode weerstand terug, in de originele situatie was het omgekeerde het geval.

2) Pulserend/motorboten gedrag van de uitgang bij een specifieke uitsturing op de ingang, rond de 2.2-2.3Vpp.

3) Positief effect van een grotere C over de weerstandsdeler van de cascode, 20kHz blokgolf knapt er zichtbaar van op, minder overshoot, steilere hellingen.

[SSassen]

Je maakt er nou een transistorversterker van Zo weinig behoort een buizenversterker niet te vervormen

Jawel, ik leg de lat zoals gewoonlijk hoog, het is geen gitaarversterker met effectpedalen ...

[SSassen]

Goed, terug naar de oude situatie met 1M5 en 180k en een 10uF condensator, resulterend in pakweg 43-44V over de 10uF condensator. Het euvel blijft aanwezig zoals hierboven beschreven. Ik ga d'r eens een nachtje over slapen en dan morgen met frisse moed weer verder, tot nog toe hebben we prima resultaat geboekt voor wat betreft de vervorming, nu de DC regellus nog even op orde krijgen en dit wordt een pracht van een versterker!

En nu ga ik knus naar m'n warme nestje, en … ik denk erom: oogjes dicht en snaveltje toe. Slaap lekker! ...

[Ah!buis]

Ik stel voor dat we teruggaan naar de originele waardes voor de weerstanden voor de cascode en dan met een losse weerstandsdeler plus condensator vanaf de +340V de gloei ophogen. Ik zie drie dingen gebeuren, die wellicht een verband hebben:

1) Meetrekken van de DC balans door uitsturing, zodra er meer wordt uitgestuurd loopt ook het voltage over de kathode weerstand terug, in de originele situatie was het omgekeerde het geval.

Vermoedlijk heeft dat te maken met het verschuiven van het werkpunt van de 12BH7 bij grotere uitsturing door de kromming van het Ia-Vg verband.Maar als teruggaan naar een hoogohmige deler beter werkt moet dat maar.

2) Pulserend/motorboten gedrag van de uitgang bij een specifieke uitsturing op de ingang, rond de 2.2-2.3Vpp.

Moet wel van overkompesatie komen, met een zener erbij is dat wel te verminderen.

3) Positief effect van een grotere C over de weerstandsdeler van de cascode, 20kHz blokgolf knapt er zichtbaar van op, minder overshoot, steilere hellingen.

Eigenaardig, joost mag weten waarom.
Anne

Niet doen, dom idee van gisteravond (laat)

[SSassen]

Wat we even vergeten is dat de ECC99 in het originele ontwerp ook deel uitmaakte van een (lokale en geen globale) AC lus, dit is nu niet het geval en dit gooit wellicht roet in het eten. De 12BH7 heeft voor de DC instelling nu alleen een weerstand en een kleine C voor de AC koppeling.

Wellicht heeft het zin die C eens te vergroten en om een stroombron te gebruiken om de DC instelling vast te leggen? Daarmee kan het werkpunt van de 12BH7 immers niet meer, of in ieder geval veel minder, verschuiven bij (grotere) uitsturing.

[transplanum]

Op verzoek van collega hobbyist en forumlid transplanum twee metingen, met 50R+75R in serie primair (50R = uitgang toongenerator + 75R vaste weerstand) met 10Vrms op de ingang en een 8R weerstand secundair. Het lijken mij alletwee prima trafo's gezien de toepassing.

Indel TGL20/003
indel_tgl20003_001.jpg

Luxe speciaal gewikkelde trafo
ebay_trafo_001.jpg

Heel mooie plaatjes.
De opmerking 'gezien de toepassing' moet je nader verklaren want de Indel trafo is niet bijzonder goed te noemen, niet dat die slecht is maar voor een audiotrafo een nette middenmoter, de andere trafo heeft een keurig verloop. Blijft natuurlijk jammer dat met name die speciale 'Ebay' trafo niet voorzien is van een c-kern, dat zou die wel waard zijn (en ook een gemiste kans want zo duur is een c-kern niet)

[SSassen]

Heel mooie plaatjes.

Ja en nee, één van de andere (ik heb er 4 in totaal) Indel trafo's meet als volgt, vast een maandagmorgen product, deze kan ik dus weer gaan claimen bij de leverancier.

De opmerking 'gezien de toepassing' moet je nader verklaren ...

Ik ben een eindversterker voor audio aan 't bouwen, geen AM radio zender ...

[transplanum]

Heel mooie plaatjes.

Ja en nee, één van de andere (ik heb er 4 in totaal) Indel trafo's meet als volgt, vast een maandagmorgen product, deze kan ik dus weer gaan claimen bij de leverancier.

indel_tgl20003_002.jpg

De opmerking 'gezien de toepassing' moet je nader verklaren ...

Ik ben een eindversterker voor audio aan 't bouwen, geen AM radio zender ...

Ah, toch nog verder gemeten Ik kan je vertellen dat dit gedrag mij bekend voorkomt. In ieder geval voldoet de trafo 'prima' voor jou want binnen de norm audio beetje filteren, beetje tegenkoppeling en alles komt vast goed

Ohh, btw, de trafo in of uit fase aansluiten maakt vaak ook uit, levert meestal ook leuke plaatjes op

[SSassen]

Dit is niet dezelfde trafo van de eerdere meting, maar een andere, wel identieke, Indel trafo. En ja, ik begrijp dat in- of uit fase meten andere resultaten geeft, da's hier niet de oorzaak, deze trafo is gewoon afwijkend, dus óf hij is niet correct gewikkeld, óf er zit ergens sluiting in de wikkelingen, óf de wikkelingen zijn verkeerd gecombineerd.

[SSassen]

Goed, nieuwe dag, nieuwe kansen! Ik heb nog eens na zitten denken over een mogelijke oorzaak voor de laagfrequent oscillatie en d'r zijn natuurlijk legio zaken te bedenken die mogelijk dit effect veroorzaken. Eerst maar eens kijken of we één voor één zaken uit kunnen sluiten.

Als er ergens oscillatie optreedt is dat alleen mogelijk als er een kring gevormd wordt die in resonantie gaat, waarbij er genoeg energie wordt toegevoerd om deze resonantie in stand te houden. Kortom, laten we eens kritisch kijken naar de terugkoppellus, deze bestaat sec gezien uit een serie LCR netwerk. L is de secundaire wikkeling van de trafo, pakweg 20mH, C is de 470uF en R is de optelsom van de weerstanden in het tegenkoppelnetwerk. Hier volgt uit, L=20mH, C=470uF en R=1300 Ohm. Voor de resonantiefrequentie geldt:

Fr=1/(2*pi*sqrt(LC))
Fr=1/(6.28*sqrt(20x10-3*470x10-6)
Fr=1/(6.28*sqrt(0.0000094)
Fr=1/6.28*0.0031
Fr=1/0.0193
Fr=52Hz

Deze frequentie is te hoog om een directe verklaring te geven voor het effect dat ik zie, de frequentie daarvan is namelijk een heel stuk lager, enkele Hz, niet tientallen Hz. De vraag die ik mijzelf dan stel is of ik dit effect alleen kan laten zien op één specifieke frequentie en uitsturing van de toongenerator, of dat het ook op een andere frequentie en uitsturing lukt, en zo ja, wat het verband is tussen deze twee. Als ik namelijk de frequentie verhoog, wordt de oscillatie dan sterker, en vice-versa als ik de frequentie verlaag? En hoe zit het met de uitsturing? Is die gelijk voor alle frequenties mits het effect bij meerdere frequenties optreedt?

Als ik de frequentie van de blokgolf verlaag naar 10kHz is het nog steeds mogelijk om de oscillatie op gang te brengen. Onderstaand overzicht geeft de frequentie van de blokgolf en de amplitude weer benodigd om de oscillatie op gang te brengen. Saillant detail daarbij is dat hoe hoger de frequentie hoger lager de benodigde amplitude en hoe heftiger de oscillatie.

5kHz > geen effect
10kHz > 2.08Vpp
20kHz > 1.98Vpp
30kHz > 1.70Vpp
40kHz > 1.65Vpp

Eenieder bekend met operationele versterkers ziet nu direct wat hier gebeurt, de loopgain van de DC regellus neemt duidelijk af naarmate de frequentie stijgt en is niet langer in staat, boven een bepaalde amplitude, om de lus stabiel te houden, een oscillatie is dan het gevolg. Omdat de lus bij stijgende frequentie steeds minder loopgain heeft zal dus de benodigde amplitude voor oscillatie ook kleiner zijn, dit sluit prima aan bij de gemeten waardes, ook het heftiger worden van de oscillatie past exact binnen die conclusie.

Kortom helder is daarmee dat de DC regellus bij hogere frequenties het af laat weten, de vraag is nu of we dat op kunnen lossen.

[SSassen]

Volgende stap is om te kijken of de globale tegenkoppeling hier roet in het eten gooit, of dat er ergens een lokale tegenkoppellus is die hier de boel loopt te verstieren. Als ik kijk naar het huidige schema en ga meten als de versterker oscilleert dan staan de volgende punten vrolijk mee te oscilleren, wat zich vertaalt in een DC signaal dat met een paar tiental volt (over kathodeweerstand R15) en een paar tiental mV (knooppunt R9, C3 aan de kathode van de 12BH7) varieert.

Knooppunt C5, R14, de spanningsreferentie voor de cascode voor de 12BH7, loopt langzaam terug in spanning en dit zorgt uiteraard voor minder uitstuurruimte en daarmee heeft de regellus nog minder grip op de oscillatie.

[SSassen]

Even ter illustratie, de FR van de complete versterker, -3dB punt ligt bij 125kHz ...

[Piet1950]

Sander schreef:

over een mogelijke oorzaak voor de laagfrequent oscillatie en d'r zijn natuurlijk legio zaken te bedenken

Ik ben even de weg kwijt, hoe je laatste schema nu is, maar in 1 van je laatste schema's heb ik even aangegeven, welke koppelingen er allemaal invloed hebben op het laagfrequent gedrag. En dat zijn er nogal wat. Al die laagfrequent kantelpunten bepalen de frequentie afval in het laag, maar ook de fasekarakteristiek in het laag. Enkele geven zelf een toename van laagfrequent versterking. Om de zaak nu laagfrequent stabiel te krijgen, zou je kunnen proberen om in serie met de koppelcondensator van 220nF een condensator van bijvoorbeeld 22nF te zetten, en daaraan parallel een weerstand van 1Meg. Hierbij geldt: 220nF x 100k = 22nF x 1Meg. Dus voor een andere condensator in serie ook een andere weerstand parallel.

Piet

[Ah!buis]

Zo, weer onder de levenden, ochtendgepruts zit erop
Die DC-lus zit wel snor, een dikke elco maakt zelfs nauwelijks verschil.
Het is eerder de grote tegenkoppeling samen met het teruglopen van wat er uit de UGT komt met daar bovenop het niet lineaire gedrag van de eindbuis,.De nodige ΔVg is kleiner naar positief dan naar negatief, geeft een DC-komponent in de aansturing.
De stroom in de cascode wordt bepaald door de onderste triode, zou niet mogen veranderen, maar wordt vermoedelijk door de grote foutherstelling van de tegenkoppeling, overstuurt.
Een stroombron bij de kathode mag niet, helpt de auto-ruststroom om zeep.
Eerst 's de elco (47µ) groter maken, duurt 't langer voordat het verschuift.
Of het allemaal zo erg is ? Per slot, wanneer krijgt een versterker zo'n langdurende blok te verwerken
Anne

[SSassen]

@Piet,

Bedankt voor de suggestie, ik heb deze even ingetekend in onderstaand, meest recente, schema. Ik begrijp dat je hiermee de LF bandbreedte beperkt, maar zijn de waardes natte vingerwerk, of zit daar een formule achter, of een vuistregel?

[SSassen]

Heb nog even wat zitten stoeien met de versterker, en even gekeken of compensatie C's elders effect hebben en ik kan dat inmiddels beamen. Onderstaand schema is het meest recente schema, enige wijziging tov. de eerdere versie (vorige post) is toevoeging van C9, 47pF, parallel aan R5. De oscillatie is nu weg, de 20kHz blokgolf ziet er netter uit, maar er zit nog wel een zeer hoogfrequent signaal bovenop de 20kHz blokgolf, zie ter illustratie onderstaande oscilloscoop screenshots.

20kHz blokgolf

HF signaal bovenop 20kHz blokgolf

[Ah!buis]

Mooi, zo maak je de tegenkoppeling in de eindversterker boven iets van 30kHz kleiner.Het zijn dus hoofdzakelijk de flanken van de blok die er teveel aan zijn.Neemt de vervorming wel weer toe, vervelend voor muzikale vleermuizen
Dat hoogfrequent gekrabbel, lijkt wel ruim 3MHz Er is toch geen storing in de buurt ? telefoon, flaptop ...
Anne

[Piet1950]

Sander schreef:

zit daar een formule achter, of een vuistregel?

Er zit wel een formule achter, maar die is niet zonder meer toe te passen. De rest van de schakeling speelt daarbij ook een rol.
Ik heb deze truc uit een boekje van Norman H. Crowhurst, waar uitgebreid ingegaan wordt op de stabiliteit, zowel voor laag als hoogfrequent. Het boekje is hier te downloaden: https://b-ok.cc/book/602056/72fa70

Hieronder een plaatje, van het correctie netwerkje, en het effect op de amplitude en fase in het lage gebied.

Omdat motorboten meestal optreed bij zeer lage frequentie, zorgt het netwerkje voor extra fasemarge, om dit te voorkomen. Stel de motorboot frequentie is 3Hz, dan zal het netwerk bijvoorbeeld bij 30Hz de openloop versterking laten afvallen, en bij 3Hz weer recht trekken. De openloopversterking is dan met 10dB extra gezakt (bij 3Hz), terwijl de fasemarge toegenomen is. De gesloten-loop is dan uit het gevaarlijke gebied. Bij 20Hz zal de gesloten-loop versterking ook een fractie afgenomen zijn, maar dat is de prijs, die je betaald voor de stabiliteit. Per saldo kan door dit netwerk de tegenkoppeling in het lage gebied hoger gemaakt worden.

Piet