"2x11W EL84PP – egy egyszerű erősítő” - továbbjavított változat
Bagi Gábor okl. villamosmérnök


A képek, a szerző saját képei!

    A javított kapcsolási rajz az alábbi fontosabb változtatásokat tartalmazza:
  • R1 és R2 le lettek cserélve trimerre és külön nyákon lettek elhelyezve
  • Az előző kapcsoláson szereplő 39pF -os C4 valamint a V2a és V3a anódján lévő 500pF-os C11 kiszerelésre került
  • C8 ki lett cserélve 100nF-ra
  • C16 le lett csökkentve 500 pF-ra
  • A katodin munkaellenállásai 33 kΩ -ra lettek növelve, valamint a rácsellenállása 820 kΩ -ra lett cserélve
  • R54 értéke le lett csökkentve 2MΩ -ra
  • A végcsövek porcelán csőfoglalatot kaptak, V1 triódára pedig egy árnyékoló lemezserleg lett helyezve.
  • Be lett szerelve egy EM84, kivezérlés jelzőként használva.

Az R1, R2, R3 valamint a C2, C3 alkotta korrekciós tagok segítségével be lehet állítani az adott hangfalra a legoptimálisabb hangzást. Itt akkor kaptam a legjobb eredményt, ha R1 350 kΩ, R2 75 kΩ, R3 pedig 15 kΩ volt. R1 -nek már a +-30 kΩ -os változtatása is hallható hangképváltozást okoz. Szintén a hangfalnak megfelelően lehetőség van egy jumperral választani C2 és C3 között. Ha pedig teljesen sima frekvenciamenetet szeretnénk, akkor C2-t és C3-at nem kell bekötni, helyette a J3 -al C4-et kell rövidre zárni, így ebben az esetben a hangerő-szabályozásban csak P1b vesz részt.
Az előző cikk kapcsolási rajzán szereplő 500pF-os C11 kikötésével csökkent a magas tartományokban a torzítás (lásd később). C8 megnövelése 100nF -ra pedig némileg a mélyátvitelt javította. C16 gerjedés gátló kondenzátor értéke azért lett lecsökkentve hogy ne okozzon a végfok átvitelében jelentős fázistolást a magas hangtartományba se.
A katodin megnövelt munkaellenállásai révén csökken a V2b trióda anód-katód feszültsége és némileg az árama is, ezzel az anód disszipációja is lecsökkent a korábbi 290 mW-ról kb. 210mW-ra. (6n2p esetében az anódonként megengedett maximális disszipáció 800mW.)

A kimenőtrafók:
A transzformátorok eredeti vasmagjai maradtak, de mindkét cséve teljes áttekercselésre került. A transzformátorok szétszerelésekor lehetőség volt a vasmagkeresztmetszet pontos lemérésére is, ami 10cm2. Mindkét trafó 102db E és I lemezből áll össze, lemezvastagság kb. 0.38mm. A tekercselési elrendezés az 1. ábrán látható. Trafónként összesen 4 primert és 3 szekundert tartalmaz. Mindegyik tekercs egy irányba van tekercselve, az ábrán „k” jelöli az adott tekercs kezdetét, „v” pedig a végét. Ez az elrendezés kompromisszum a minőség és az egyszerű kivitelezhetőség között. Pr1 és Pr4 tekercsek 5 rétegűek, Pr2 és Pr3 pedig 6 rétegűek. A soronkénti primer menetszám kb. 145-146.
A három szekunder tekercs sorba van kötve, „Sek1” vége „Sek2” kezdetéhez, „Sek2” vége pedig „Sek3” kezdetéhez csatlakozik. Az egyszerűbb ábra kedvéért a szekunder tekercsek sorba kötését nem tüntettem fel, valamint az ábra bal oldalára rajzoltam a Pr1 és Pr4 primer tekercsek végkivezetéseit is. (Mivel ez a két tekercs öt rétegű, ezért mindkettő kezdete bal oldalt van, de a végük a cséve jobb oldalára esik és ott van kivezetve is.) Az elrendezés fésűs rendszerű, Pr1 és Pr3 sorba kötése adja az egyik cső munkatekercsét, Pr2 és Pr4-é a másikét. A két anódköri eredő primer tekercsek ohmos ellenállásai közti eltérés kb. 10%.
A középső szekunder tekercs vastagabb huzalból lett feltekerve, hogy az ohmos ellenállás minél kisebb legyen. (Szekundernek csak 0.9mm és 1.3mm átmérőjű huzalom volt. A 0.9mm átmérőjű huzal esetében a maximális 11W eff. kimeneti teljesítményhez tartozó kimeneti áramerőségből számított effektív áramsűrűség értéke 2.3 A/mm2, ami még elfogadható.)
A cséve szélessége 36mm, de a soronkénti menetszám meghatározásában a cséveszélességnek csak kb. a 75 - 80% -ával számoljunk.

1. ábra  A kimenőtranszformátor tekercselrendezése
1. ábra A kimenőtranszformátor tekercselrendezése


A kimenő transzformátorok adatai az alábbiak:
Tekercs jeleHuzalátmérő
[mm]
MenetszámMért ohmos
ellenállás [Ω]
Pr10.1873563
Pr20.1886593
Pr30.18865114
Pr40.18735103
Sek10.933-
Sek21.321-
Sek30.933-

A kimenőnek az áttétele a tekercsek menetszámai alapján 36.78, ebbe még ha belevesszük a hatásfokot, (kb. 85%) akkor ez pont 5 ohmra illeszt. Az anód – anód közti eredő primer induktivitást lemértem, ez 25H. Ezzel a -3db -es alsó határfrekvencia 26 Hz, itt a primer eredő induktivitás impedanciája 4000 V/A. (Ez az induktivitás párhuzamosan söntöli a feltranszformált hangszóró-impedancia és kimenő ellenállás párhuzamos eredőjét amely kb. 4kOhm.) A trafók elkészítéséhez kézi tekercselőgépet használtam. Az áttekercselés megérte a fáradtságot, mert az erősítő hangja jobb lett, a magas hangtartományok még jobban kitisztultak.

Az előerősítő:
Az előerősítő meghatározó az erősítő teljes zajszintjének szempontjából. Ha SH3 jelvezeték megszakításával az előerősítőt kiiktattam és V2a rácsa ellenálláson a testre volt kötve, akkor a hangfalhoz közel hajolva sem hallatszott brumm, csak egy igen minimális, éppen csak hogy észlelhető zaj.
Az előerősítő (V1 áramköre) beiktatásával ez a zaj megnövekszik, természetesen a hangfaltól egy-két méterre ez sem hallható még csendes szobában sem. Ha V1 negatív visszacsatolását az S1 kapcsolóval bekapcsolom, akkor ez a zaj valamelyest lecsökken. Továbbá cserélgettem V1-et, és tapasztalatom szerint teljesen új trióda esetén alig volt zaj, míg egy használt 6n2p-t téve V1 helyére a zaj jobban megnőtt, sőt egy kis brumm is megjelent, de csak akkor ha V1 helyén a használt cső volt. Próbáltam rájönni, hogy mitől okoz egy minimális brummot az, hogyha V1 helyén egy használt cső van és miért nincs brumm ha V1 teljesen új. Próbaképpen V1 ideiglenesen egyenfeszültségű fűtést is kapott, és C9-et is megnöveltem, de akkor is ugyanez volt a helyzet. A V1 körüli árnyékoló serleg is csak a zaj tekintetében hozott némi -alig hallható- változást, de a régebbi 6n2p esetében ez a minimális brumm továbbra is megmaradt. Végül is ezt betudtam a cső gázosodásának, így aztán a teljesen új cső került V1 helyére.
A kapcsolási rajzon látszódik, hogyha SW1-el a negatív visszacsatoló hálózatot beiktatjuk, akkor annak a visszacsatolása függ P1 állásától. Ez úgy van beállítva, hogyha közepes hangerőnél kapcsoljuk be R8-at vagy R7-et a körbe akkor az csak minimális hangerőcsökkenést okoz. Ha P1 -et felfelé tekerjük, akkor a hangerő növelésével előnyös módon a negatív visszacsatolás is növekszik. Ebben az esetben az R6 okozta soros áram-visszacsatolás mellé még egy párhuzamos feszültség-visszacsatolás is beiktatódik. Ilyenkor az előerősítő erősítésének az értéke közelítőleg az [1.] irodalom szerint számítható. Ha a soros áram-visszacsatolással beállított erősítés A0, akkor a feszültség-visszacsatolás beiktatásával (pl. SW1 4. állása) az erősítés közelítőleg az (1.) összefüggés szerinti lesz.

(1.) összefüggés

Ahol Z2 = R7

Z1: a cső rácsa által látott ellenállás, ez kis hangerőn kb. az R5 és a P1b „alsó” részének a párhuzamos eredője.

A0: az az erősítés, amit a párhuzamos visszacsatoló tag inaktív beiktatásával kapunk. (Ha R7 bal oldalát nem a rácsra, hanem még egy plussz soros Z1-en át a testre kötnénk.) Mivel ez az R7 + Z1 impedancia párhuzamosan kapcsolódik R11-el, így ez az SW1 1. állásában mérhető eredeti erősítést kismértékben megváltoztatja. Elméletileg ezt az értéket kell A0-nak tekinteni. A gyakorlatban azonban ha Z2 elég nagy, akkor az A0 megfelel az SW1 1. állásában mérhető erősítésnek.

Mivel Z1 P1 függvénye, így az erősítés is változik P1 állása szerint, ez a tapasztalatom szerint előnyős, pláne hangosabb hangerőn. (P1-et felfelé tekerve Z1 –nől, az erősítés így csökken.)
(1.) határértékét képezve (a tört számlálóját és nevezőjét is A0-al osztva) látszik, hogy ha A0 igen nagy lenne, akkor az erősítés közelítené a Z2/Z1 értéket.

Oszcillogramok:
A teljesség igénye nélkül elvégeztem a végfokon néhány mérést, szinuszos gerjesztéssel.
1. A kimenőtrafó primer induktivitása okozta fázistolás mérése a végfok bemenete (V2a rácsa) és a hangfal között, alacsony frekvencián. (f = 40Hz).

A kimenőtrafó primer induktivitása okozta fázistolás mérése
A fázistolás kb. 25 fok, a hangfalon az amplitudó 400 mV, a bemeneten 32 mV


2. Maximális kivezérelhetőség megállapítása. Az erősítő 5.5 Ω műterhelésen mérve 9 V-os amplitudóig szemmel láthatóan egyik frekvencián sem torzított. (30 – 15 kHz között mérve) Kb. 11V –os kimeneti szinten lapos levágás jelentkezett, ezáltal a kimeneti jel közelítőleg trapéz alakú lett. Ha műterhelés helyett hangfalat kötöttem rá, akkor nem volt ilyen éles határoltság tapasztalható. Az alábbi ábra szemlélteti hangfal esetében a kimeneti jelet, túlvezérlés esetén. (Uki pp 24 V, f= 1KHz)

Maximális kivezérelhetőség megállapítása.
Maximális kivezérelhetőség megállapítása.

Amennyiben az előző cikk kapcsolása szerinti, V2a (ill. V3a) anódján lévő 500 pF –os kondenzátor be volt kötve, akkor 6-7 kHz feletti frekvenciákon nem lehetett a kimenetet 9V-ig torzításmentesen kivezérelni, a jel már kb. 6V-os amplitudónál torzult. Ennek a csökkent kivezérelhetőségnek a jelensége akkor is megfigyelhető volt, ha az 500pF-ot lecsökkentettem 330pF-ra. Végül is ez a kondenzátor feleslegesnek bizonyult és elhagyásra került, ezáltal a magasabb frekvenciatartományokban a kivezérelhetőség is megnőtt.

3. A katodin kimeneteinek egyidejű mérése. Az alábbi ábra szemlélteti a két végcső rácsán látható jelalakot, f = 300Hz és 1 V-os amplitudó esetén. Ilyenkor szép szinuszos jelünk van a katodin kimenetein.

A katodin kimeneteinek egyidejű mérése.
A katodin kimeneteinek egyidejű mérése.

Megfigyelhető volt, hogy a bemenőjel növelésével, ha a végcsövek rácsán az amplitudó a 4V feletti értéket meghaladta, akkor a szinusz forma elkezdett a katodin mindkét kimenetén egyszerre háromszögesedni. A katodin kimeneti feszültségei amplitudóban és jelalakban azonban ilyenkor is teljesen egyformák és szimmetrikusak maradtak, csupán a szinusz forma lett nyújtottabb és inkább egyenlő szárú háromszögjelre emlékeztetett a jel. Erről sajnos nem készült fénykép.
Maximális kivezérlésnél a végcsöveket meghajtó feszültség amplitudói: UV4g1 = UV5g1 kb. 6V, ilyenkor az 5.5 ohmos műterhelésen a mérhető amplitudó 9V. Ez esetben bár a katodin kimeneti feszültségei nem szinuszosak, mégis a műterhelésen mért 9V-os amplitúdójú jel szép, szinusz alakú volt. Ez azzal magyarázható, hogy az R28 okozta negatív visszacsatolás nem csak az erősítést csökkenti, hanem a torzítást is, azaz a kimeneti jel és a bemeneti jel jelalakja közti különbség vezérli V2a-t és ezáltal a katodint is. A katodin kimenetén az amplitudó növelésével tapasztalható háromszögesedés a felerősített „hibajel”, azaz nagy amplitudó esetében ilyen meghajtó jelalakot igényelnek a végcsövek ahhoz, hogy a kimenőtrafó szekunderén szinuszos kimeneti jelünk legyen. A két végcső alkotta AB osztályú PP kapcsolás torzítása függ a kivezérléstől és a kivett teljesítménytől, ezáltal kisebb hangerőn a torzítása is kisebb, ezért ilyenkor a katodin kimeneti jeleiben nincs „hibajel”, ezért szinuszosak. (Lásd oszcilloszkóp felvételt.)

A kivezérlésjelző:
A kivezérlésjelző egy EM84-es varázsszemmel van megoldva, ami utólag lett beépítve. Az alkalmazásához az oldalon található cikk adott ötletet. Ezt csak a jobb oldali végfok vezérli. A kapcsoláson látható hogy C62 és C61 átütési feszültsége jóval nagyobb a kelleténél. Ezt azért választottam így meg, hogyha pl. a zener diódák meghibásodása esetén a 250V kijutna a fetre és azt átütné, akkor a kondik által még védve legyen az áramkör többi része. Az EM84 fűtése V1-re van párhuzamosan rákötve. L1-L3 menetszámait (ohmos ellenállásait) úgy kell beállítani, hogy ha a hálózati feszültség mérve pontosan 230 V, akkor a fűtőfeszültségek nagysága 6.3 V legyen. (L1-L3 –on kb. 0.1 V esik.) R71-el az érzékenységet állíthatjuk be, ez kb. félállásban van. R70-et úgy kell megválasztani, hogy R71-en a maximális feszültség teljes hangerőn se haladja meg a fet munkaponti source feszültségét. Ez a kapcsoláson feltüntetett elemértékekkel teljesül. Remélem e rövid kis leírás a kedves olvasónak hasznosnak bizonyul, esetleg ötleteket ad további konstrukciók kivitelezéséhez.

Felhasznált irodalom:
[1] Rózsa Sándor:Hangerősítő kapcsolások (Rádiótechnika évkönyv 1971, p.73)