"A" osztályú, triódás, visszacsatolás mentes (SE) erősítők méretezése Az "A" osztályt - mint már megismertük az erősítéssel foglalkozó cikkből - olyan működésű erősítőkre érthetjük ahol az erősítendő jel, a teljes periódusa alatt egy aktív elemmel találkozik egy fokozaton belől. Tehát ha szinuszos jelről beszélünk a teljes (pozitív és a negatív) jelperiódus alatt folyik áram az aktív eszközön - csövön. Így a más osztályokhoz képest torzítás csak az aktív elem torzítása amihez nem adódik más járulékos torzítás mint például a "B" osztály keresztezési torzítása. Maga az "A" osztály nem determinálja, hogy az erősítés megvalósítása csak egyetlen aktív elemmel lenne lehetséges. Lehetséges "A" osztályú erősítőt építeni kettő vagy több végerősítő cső párhuzamos kapcsolásával (P) illetve ellenütemű (PP) kapcsolásával is és persze ezek kombinálásával is (PPP), bár ezek a megoldások inkább az "AB" vagy a tiszta "B" osztályok sajátjai. A kapcsolási módot az "SE" determinálja ami Single Ended-et jelent vagy is Együtemű kapcsolást. Ez azt jelenti, hogy az "A" osztályú beállítást már csak egy csövön követhetjük el, úgy hogy a kapcsolás visszacsatolást sem tartalmazhat, elméletileg nem csak negatív visszacsatolást hanem pozitívat sem. Bár ez utóbbinak csak igen kismértékben van értelme és mértékének beállításbeli nehézsége folytán nem is nagyon elterjedt, így el is tekinthetünk tőle. Mint minden tervezési feladatot ezt is célszerű hátulról kezdeni, vagy is azzal kell elsősorban tisztában lennünk, hogy mit és hogyan szeretnénk a kimeneten, vagy is a hangszorón. Ha ezt az oldalt olvassuk akkor az "A" osztály mellett, és a Single Ended kialakítás, az eldöntött út. A következő lépésben határozzuk meg a kapcsolás alapvető sajátosságait és a leginkább meghatározó alkatrész típusát. Amihez először is vizsgáljuk meg a hangszórónkat vagy hangszóró rendszerünket. Egy átlagos lehallgató szoba méretéhez és egy átlagos hagszóró rendszer érzékenységét feltételezve elegendő 10W teljesítmény az erősítő kimenetén. Ezen értéktől való eltérést az alábbiak indokolhatják. A lehallgató megkívánja jeleníteni a hangzásban a mély hangokat illetve a magas, vagy extra magas tartományokat is. Ehhez több utas hangrendszert használ aminek érzékenysége meglehetősen rossz, ami az erősítőből több energiát vár el. Elképzelhető azonban a másik irányú eltérés indokoltsága is, sőt. Az SE kapcsolást választók túlnyomó részben pont ezért választják ezt a módot, hogy az egyutas szélessávú hangszóróból kialakított hangrendszert táplálják. Ezen rendszerek legfőbb előnye a keresztváltó elmaradása hiszen egyetlen hangszóró sugározza a hangot. Ha elmarad a keresztváltó annak nincs vesztesége, így több jut a hangszoróra. Ennél nagyobb jelentőségű, hogy a hangváltó álltal okozott fázis eltérésektől is mentesülünk, ami élet hűbb térleképzésben pontos hangszer hangokban, és természetes emberi hangvisszaadásban nyilvánul meg. Ezeket a szélessávú sugárzókat azután tölcséres dobozokba építik be, ami a hangszóró érzékenységét javítja, így összességében elmondhatjuk, hogy az átlagos szoba méretnél, de tölcséres egy utas szélessávú hangrendszerrel az erősítőnek több mint elég a 10W teljesítmény sőt az 5W is kielégítő. (A szélessávú hangszórók az előbbiekből látható előnyeikért méltán népszerűek, de két márkát érdemes megemlíteni. Az egyik és kalsszikusa ennek a műfajnak a Lowther, míg a másik a Fostex márkák képviselői bár, már van magyar gyártmányú is!) Válaszuk ki a felhasználni kívánt végerősítő elektroncsövet. Ezt több szempont alapján tehetjük. Az első és nyomós indok a hangszóróban létrehozni kívánt teljesítmény szokott lenni. Az erősítési osztály adott "A" osztály, ami maximális 25%-os hatásfokot jelent. Ez természetesen ideális eset, és ideális alkatrészek esetén áll elő. Ha tehát kiválasztott csövünk adatlapján mondjuk 22W anód disszipáció szerepel az azt jelenti, hogy ebből nekünk a hangszórón jó ha 5W megjelenik. Figyelem, ez nem azt jelenti, hogy nem jelenhet meg több, pusztán csak annyit, hogy a gyártó szerint javasolt beállításban, 22W esetén - ami többnyire a garantált élettartamot is jelenti - ennyi. Ettől eltérhetünk természetesen, ránk van bízva. Többnyire az elmondható, hogy a fülünk jobban szereti, ha a cső magasabb nyugalmi áramon jár mint a katalógusban megadottak. Ez élettartam csökkenéssel szokott együtt járni. A kiválasztandó elektroncső kérdésénél fontos eldöntenünk a cső szerkezetét. A nagyobb teljesítmény igénye könnyedén a többrácsos csövek felé vezethet bennünket, főleg ha megnézzük a nagyobb teljesítményű triódák árait. Érdemes tudnunk, hogy a triódának kisebb a torzítása ráadásul ami van neki az "fülbarát". E mellett kisebb a belső ellenállása mint a többrácsos csöveknek. A többrácsos csövekkel nagyobb teljesítmény érhető el és jobb a teljesítmény/ár arányuk. Mindemellett ha a többrácsos csövek "többlet" rácsait az anódhoz kapcsoljuk gyakorlatilag triódához jutunk, bár ekkor teljesítmény és hatásfok csökkenéssel is kell számolnunk. Csak megjegyzem, hogy ne kövessük el azt a hibát, hogy sugártetróda segédrácsát az anódhoz kötjük, hiszen a segédrács itt speciálisan elektron sugárformálónak van kialakítva. Ha ezt az anódhoz kötjük nem tud kialakulni az elektron sugár, és a romlás nem csak a hatásfokot érinti, hanem a zene is súlyos kárt szenved, hiszen a szerkezetről visszacsapódó elektronok akadályozzák a szabályosan közlekedőket is, és azokkal össze ütközve káoszt okoznak. Tehát az "SE" megjelölésből nem következik a kizárólagos triódás megvalósítás, de ezen erősítők túlnyomó részben még is triódákkal készülnek, aminek valószínűleg az lehet az oka, hogy ha több tekintetbe nem kötünk kompromisszumot, akkor miért éppen a végcső lenne, amiben kellene. Ha már kiválasztottuk a felhasználni kívánt csövet az adatlapját ne tegyük, túlságosan messze. A könnyebb megértés miatt, jelen példámban a 300B-t választottam végcsőnek. Ennek a csőnek az adatlapja sok helyről elérhető, én most a western electric-ét használom. (nincs bennem semmi részrehajlás döntésem oka pusztán az volt, hogy a western electric adatlapja stabilan elérhető, és végül is minden másod gyártó többé - kevésbé ezeket az adatokat akarja betartani, mondhatnánk etalonnak tekinthető) A feladatunk tehát a kapcsolási rajzon szereplő alkatrészek értékének meghatározása. (A cikk keretein belől nem a részletes tervezés tárgyalása, inkább a gyakorlati bemutatás volt a cél.) Az erősítésre felhasznált elektroncső beállítási adatait általában a cső katalóguslapja adja meg, vagy a karakterisztikából lehet megállapítani. Mielőtt belekezdenénk saját méretezésbe, érdemes körül nézni, hogy a kiválasztottal vagy hasonló csővel építettek-e már ilyen kapcsolást és ha igen milyen értékekkel és elemekkel számoltak. Ez már csak azért is érdekes lehet, hogy saját eredményeinket is majd tudjuk hová tenni, az esetlegesen kijövő nagyon vad eredmények rögtön szemet szúrjanak, és ne az alkatrészt tegyék tönkre a megépítés és első bekapcsolás után. Tehát mielőtt bekapcsolnánk saját tervezésű erősítőnk alaposan gondoljuk át, és amit lehet ellenőrizzünk le. Egy "A" osztályban dolgozó végerősítő kapcsolása igen egyszerű, mint ahogyan (remélem) ezt az ábrán is sikerült bemutatni. Az ábrán kétféle elrendezés látható. A bal oldali elrendezés az automatikus rácsfeszültség beállítású, míg a jobb oldali a fix rácsfeszültséget használó be állítás. Mindkettőnek vannak előnyei - hátrányai mint ahogyan az már ilyen esetekben lenni szokott. Részletezzük ezeket a különbségeket és hasonlítsuk össze az előnyöket és hátrányokat, hiszen ezek alapján dönthetjük el az általunk felhasznált kialakítást. Az egyszerűsége folytán vegyük előre a fix előfeszültségű változatot. Hátrányai közé tartozik, hogy a rács előfeszültségét egy külön tápegység állítja elő. Ez egyben előnyként is értékelhető, hiszen így az teljesen független lehet a cső anódkörétől és így az onnan jövő visszacsatolásoktól is mentesíthető, a csövön folyó áram nem befolyásolja, ezért a cső munkapontját stabilan a beállított és kívánt értéken tartja. Mivel azonban a cső vezérléséhez jelentős áramra nincs szükség a plusz tápegységgel további zajt is könnyedén vihetünk rendszerünkbe. A hang minősége szempontjából itt is kívánatos körültekintően eljárni az alkatrészek kiválasztásakor illetve az alkalmazni kívánt tápegység megválasztása kor. A kívánt zajmentességet egy félvezetős táp könnyedén biztosítja ugyan, de meg is színezi a hangot jellegzetes félvezetős színezetet adva neki. A csöves táp kivitelezése nehézkes a viszonylag alacsony feszültség miatt, a passzív szűrőket alkalmazó táp alkalmazása könnyedén helyszűke elé állíthat bennünket. Mindamellett a cső öregedésével a fixen beállított munkapont korrekcióra szorul, időnként. A másik lehetőség az automatikus beállítású előfeszültség. Ezt a cső katód körében elhelyezett ellenálláson (Rk) eső feszültség segítségével oldhatjuk meg. Az ellenállást mint látjuk a cső katódja és az anód-tápfeszültség negatív pólusát képviselő földpont közé kötjük. Az Rk ellenálláson átfolyik a cső katód árama. A katódáram által létrehozott feszültségesés olyan irányú, hogy a cső katódja pozitívabb a földpontnál. Ha a potenciálokat a földponthoz viszonyítjuk ez azt jelenti, hogy a földpont a katódnál negatívabb. A cső rácsa az Rg ellenálláson keresztül a földpontra csatlakozik. A rácsáram rendszerint elhanyagolható ezért az Rg rácslevezető ellenálláson nem lép fel egyenfeszültség esés, így a rács földpotenciálon van azaz negatívabb mint a katód, éppen az Ik ∙ Rk feszültségesés értékével. A katód ellenállást úgy kell megválasztani, hogy a munkaponti katódáram éppen a munkaponti rácsfeszültségnek megfelelő feszültségesést hozzon létre. A katód ellenállás - mint belátható - igen érzékeny állatfajta. Ide, igen jó minőségű ellenállásokat célszerű berakni. Kialakításával a hőmérséklet változásokra érzéketlenebb és feltétlenül indukció mentes típusok jöhetnek számításba. (verhetetlen nyertesen ennek a pozíciónak a Caddock gyártmányai, indukció mentességük révén - fontos tudni való, hogy ezeket az ellenállásokat hűtőbordára kell szerelni, a kívánt hőstabilitás miatt, és mert ezek az állatfajok borda nélkül csak 1W-os ellenállásnak számítanak! -pl. MP930 ) A katódellenállással párhuzamosan nagy kapacitású kondenzátort kapcsolunk Ck. A kondenzátor feladata az, hogy a katódot váltakozó áramú szempontból földpotenciálra hozza. Általában értéke 20µF és 200µF között szokásos. Alacsony értékénél az erősítő érzékenysége csökken, kiüresednek a mély hangok. Túl magas értékénél a kimenőtrafó vasmagja telítési szakaszába érhet és torzítások léphetnek fel. Mivel a hangra jelentős befolyással bír nem elhanyagolható a kivitele, gyártója sem. (Javasolhatóak a BlackGate típusok, de sokkal jobbak lehetnek a fóliakondenzátorok ha megfelelő méretben és feszültségben találunk ilyet. pl. 100µF/250V SCR polypropylén) Ne feledkezzünk meg arról sem, hogy a kondenzátorok a bekapcsolás pillanatában rövidzárként viselkednek. Ha az anódfeszültséget hirtelen kapcsoljuk a csőre a rövidzár miatt a csövön olyan nagy áram is folyhat ami azt tönkreteszi, hiszen az ellenállás szabályozó szerepét a kondenzátor nem hagyja érvényesülni. (Ezért érdemes kétlépcsős bekapcsolási késleltetőt használni mondjuk olyat mint ez.) A szakirodalomban ezt a kivitelezési elrendezést - saját tapasztalatom is, ez - tartják szerencsésnek, jobbnak mert hangja sokkal "zeneibb". További előnye, hogy a cső öregedésével a katód árama is változik és így az ellenálláson eső feszültség mindig igyekszik a beállított munkapontban tartani a csövet, így az öregedésből adódóan nem kell állítgatni. (persze bizonyos határokon belől) A megoldás hátránya, vagy inkább velejárója, hogy az anód tápfeszültségnek természetesen annyival magasabbnak kell lennie, mint amennyi az Rk ellenálláson eső feszültség, hogy a csőre előírt üzemi körülmények elő állhassanak, hiszen a rácselőfeszültséget az anód-tápfeszültségből ejtettük. (Én mondjuk ez előnyként értékelem, hiszen a drága, jó alkatrészeket csak egy helyen kell felhasználni és a tápegységet elég csak egyszer jól felépíteni. A következő feladatunk a maximális hasznos teljesítményt biztosító optimális terhelő ellenállás értékének meghatározása, amit vagy egyrészt a cső adatlapja megad és könnyedén kiolvashatunk és ebben az esetben 3kΩ, vagy végig gondoljuk a meghatározáshoz szükséges törvényszerűségeket. Elsősorban tehát Ia=(Ua0-Ua*-µU1)/Rb másodsorban Ia=µU1/(Rb+Rt). Ezekből az U1-et kiküszöbölve és figyelembe véve Pt=(Ia2Rt')/2 -t, a végfokozat torzítatlan teljesítményére a Pt= ( ((Ua0-Ua*)2) / (2Rb) )·(α/(2+α)2) ≈ (UT2/2R2)·(α/(2+α)2); ahol α=Rt'/Rb; ebből következik, hogy α=αopt=2 esetében éri el a Pt max.≈ UT2/16Rb maximális értékét. Mint látható a transzformátor-kimenetű erősítőfokozat akkor adja le a legnagyobb torzítatlan teljesítményt, ha a transzformátor primer tekercsére átszámított terhelő ellenállás Rt' kétszer akkora, mint a cső belső ellenállása. Ehhez olyan transzformátor áttételt kell választanunk ami a következő: nopt= √(Rt/2Rb). Az optimális kivezérlés az U1= ((Ua0-Ua*)/µ)∙((α+1)/(α+2)) és α=αopt=2 esetben U1 opt= ¾∙((Ua0-Ua*)/µ). A számításokat a legnagyobb terhelő ellenállás értékre szokás elvégezni. Az α együtthatót az αopt -nál valamivel nagyobbra érdemes választani, szokásosan 2,5...4 értékűre, hogy a nem lineáris torzítások alacsony szinten maradjanak. Mint láttuk tehát az Rt ellenállás a végerősítőcső egyes üzemi feltételétől függ, de most az egyszerűség kedvéért maradjunk az adatlapi 3kΩ-nál. Alapvető feltételnek tekinthetjük, hogy a rácsáram is és a torzítás is nulla legyen. Az anód disszipáció és a minimális pillanatnyi anódáram értéke adott (a karakterisztikák kezdeti görbült szakaszainak kiiktatása érdekében), az anódfeszültség és a vezérlő feszültség értéke választható. Először is vegyük fel a csőkarakterisztikáira a maximális teljesítményhez tartozó úgynevezett teljesítményhiperbolát. A gyártó a cső maximális teljesítményét 36W-ban adta meg. A karakterisztikák koordinátarendszerében pontról pontra meg kell jelölnünk az adott Anódfeszültséghez tartozó IA áramot amely szorzata a megengedhető maximális teljesítmény (36W). Az első pont lehet a 100V-os anódfeszültség esetén a 360mA-es anódáram metszéspontja. A végső pont lehet a 700V-os UA-nál a 51mA-es pont. Miután ezzel megvagyunk kössük össze a pontokat melyek így a teljesítményhiperbolát adják. A képen ezt jelöltem szaggatott vonallal. Ezen görbének a jobb oldalára nem merészkedünk mert az (adatlap alapján) erősen káros csövünkre nézve. A következő lépesben határozzuk meg az IAmin értékét. Húzzunk egy egyenest az UA tengellyel párhuzamosan olyan magasságban, hogy a karakterisztika sereg erősen görbült részei alatta maradjanak. Ezzel kijelöltük, azt az üzemi tartományt ami alá csövünk áramát nem engedhetjük, mert a görbült szakaszok számunkra nem megengedhető torzításokat okoznának. Én ezt 40mA-nél határoztam meg (a rajzon kék szaggatott vonallal jelöltem). Ennek az egyenesnek és a teljesítményparabola metszéspontját leolvasva kapjuk a rajzon B-vel jelölt pontot. A munka egyenes másik végét (A pont) abból a megfontolásból számíthatjuk, hogy a maximális anód áramra az adatlap 100mA-t ad meg. Mivel a csövunk normál működésben ritkán éri majd ezt el (többnyire csak a színusz hullám csúcsiban) erre még rászámolhatjuk a 10%át. Ekkor anód feszültségre 320V és ehhez a maximálisanód áram 112,5mA-adódik. Az A és a B pontot összekötve megkapjuk a munka egyenest. A munka egyenest elfelezve kapjuk meg az M munkapontot. Ennek a pontnak az értékeit leolvasva a munkapont adatai; UAM 447,5V és IAM 72mA. (A rajzon kicsit elcsúszott a jelölés.) Ezután vegyük ismét elő a cső adatlapját és keressük meg a rács feszültség és anódáram karakterisztika sereget. Keressük meg az anód áram egyenesén a munkaponti áramot ami 72mA. Egy vonalzó segítségével húzzuk ezt be a koordináta rendszerbe. A felhasználni kívánt anód feszültség karakterisztikát ez az egyenes elmetszi. Ezt levetítve a rácsfeszültség egyenesre és onnan leolvasva kapnánk a munkaponti rácsfeszültség értékét. Mint azonban a mi anód feszültségünk 575V és ehhez nincs karakterisztika, ezért az utolsóval (450V-os) húzzunk egy párhuzamost ami hasonló távolságú lesz mint ez előzők távolságának kétszerese (az egyszeres távolság még csak az 500V-ost jelölné). Amikor megvan, a két egyenes metszés pontja kijelöli a rácsfeszültséget ami kb -105V. Mint látható az adatlapon javasolt értékektől jócskán eltértünk. Ez természetesen azzal a következménnyel jár együtt, hogy csövünk élettartama nem fogja elérni a gyári adatot, már csak azért is mert ha jól megfigyeljük az ábrát látható, hogy a munka egyenes sokkhelyen megközelíti - el éri, a teljesítmény hiperbolát. Ez azt jelent, hogy a cső folyamatosan a maximális disszipáció közelében van. Ezt a módszert azért mutattam be, mert láttatni akartam, hogy a munkapont és a munka egyenes mindenkor a mi döntésünk lehet, ami következményekkel jár, amit figyelembe kell vennünk. Azért a bemutatás nem volt teljesen öncélú, mert ebben a beállításban a cső jelentős áramot hajt át a kimenő trafón amit a mai Amorph és egyéb hyperszil magok igen szeretnek. Természetesen normál esetben érdemes az adatlap szerint eljárni és a munkapontot a javasolt 350V és 60mA-en tartani és persze lehet kompromisszumot is kötni a kettő közötti tetszőleges értékkel. Ha jól gondolom az ábrából és a fenti képletek segítségével minden szükséges adatot kiszámíthatunk, leolvashatunk. A következő lépésben az Rg1 és az Rg2 valamint a Cg meghatározása szükséges. Az Rg2 ellenállás a végcső nagyfrekvenciás gerjedését van hivatva megakadályozni értéke 100Ω és 1kΩ szokott lenni (maximum 10kΩ) ami a választott végcső függvénye. Maga a 300B nem gerjedékeny cső, így akár el is hagyhatjuk. Ha számunkra ismeretlen gyártó csövét próbáljuk ki, azért érdemes az Rg2-t beépíteni majd a műszeres vizsgálat után kiszedni illetve a megfelelő értékét beállítani. (Figyelem! A nagyfrekvenciás gerjedés sok esetben olyan magas frekvencián jelentkezik, hogy hallani nem halljuk, de a mértéke a végcsövet tönkreteheti, illetve a magashangsugárzót is erősen veszélyezteti! Az elhagyása ezért veszélyes, csak műszeres mérés után hagyjuk el!) Az Rg1 rácslevezető ellenállás értéke szintén nem kritikus, 100kΩ és 1MΩ közötti érték szokott lenni. Értékét mindenképpen a gyártói ajánláshoz igazítsuk, mert ugyan a csövek normál rácsáram mentes üzemében, a rácson nem folyik áram és így a rácslevezető ellenálláson nem eshet olyan feszültség amely a munkapontot befolyásolhatná, de a csövek öregedésével a rácsáram olyan mértékűre nőhet ahol már számottevő feszültségesést okozhat. Jelen esetben a rácslevezető ellenállás értéke a 300B-nél szokásos 220kΩ-ra választható, automatikus rácselőfeszültség kapcsolásban és 47kΩ negatív előfeszültség használata esetén. A Cg értékére a katód hidegítő kondenzátoránál elmondottak irányadóak. A túl nagy értéke a kimenő-transzformátort telítésbe és így torzításba viheti, túl kicsi értékénél a zenét megfosztja a mélyhangoktól. A normál értéke 22nF és 1µF közé szokott esni a számítással nyerhető optimális érték 50nF ami, 10Hz-en -0,5dB-es esést eredményez. ( Cg=10/(2πRgfa) ) Ha utána néztünk gyári rajzoknak azt tapasztaljuk, hogy ennél jóval nagyobb értékeket használnak, mint látható indokolatlanul. A saját tapasztalataim szerint a 220nF-nál nagyobb értékűek lustává, lassúvá teszik a zenét. Egy időben divatos megoldás volt több, különböző értékű kondenzátort használni ezen a helyen. Ilyenkor rendszerint egy 1µF, 2µ2F-os papír kondenzátorral kötnek párhuzamosan kisebb értékűeket végül szilver-micával zárva sort. Én ezt nem tartom szerencsésnek, mert a kondenzátorok mint már említettem is nem tökéletes elemek nem csak kapacitásuk van hanem ellenállásuk és induktivitásuk is. Ezért a rajtuk áthaladó jel a frekvenciájának megfelelően fázis tolást is szenved. Ez egy kondenzátor esetében egyféle fázis tolást okoz, de a több kondenzátor több félét amelyek így, interferálnak és kioltják egymást vagy bizonyos részeket kiemelnek. Ez, a véleményem szerint pont olyan hatást okoz amit nem céloztunk vagy is a zene nem marad érintetlen, de ha van lehetőségünk próbáljuk ki. Ami még számítható és érdekes lehet az torzítás mértéke: T[%]=( (((IAmax.-IAmin.)/2) -IAM) / (IAmax.-IAmin.) )∙100; Esetünkben ennek mértéke T=4,5% az adatlapban is megadott érték. Ennek a cikknek nem része a végfokot megelőző fokozat méretezésének problémája, és nem is kívánok vele itt foglalkozni, de ha már idáig eljutottunk nézzük meg milyen kapcsolással érdemes előállítani a végcsövet meghajtó feszültséget (U1). Igyekeztem megépíteni ezek közül a lehető legtöbbet, sőt egyes kapcsolásokat többféle csőre is adaptálva, azért még nem sikerült mindet kipróbálnom. Az eddigiek szerint azonban egyre inkább az a vélemény kezd bennem kialakulni, hogy zene szellemiségének vagy transzcendentalitásának, vagy lényegének - nevezhetjük bárhogyan - vagy csak egyszerűen információjának közvetítésében kevéssé fontos a kapcsolás kialakítása. Természetesen minden kapcsolásnak lesz sajátságos hangja és vannak jellemzői, de sokkal - sokkal fontosabb a megépítésnél használt alkatrészek minősége és az alkatrészekben felhasznált anyag. Tehát a kapcsolások összehasonlításakor az objektív kép kialakítása érdekében törekedjünk arra, hogy azonos alkatrészekből megépített kacsolásokat vessünk össze egymással és alkossunk arról véleményt, mert ellenkező esetben könnyen csak az alkatrészek anyagának különbözőségéből következő különbségeket tudjuk felderíteni, de magáról a kapcsolásról keveset. Sőt be kell vallanom, hogy egyre inkább azon irányba hajlok, hogy a kapcsolásokat a felhasználni kívánt alkatrészek határozzák meg, és nem a kapcsolás sajátságos tulajdonságai. Gondolok itt arra, hogy ha például a transzformátoros illesztés adta hangot szeretném elérni a felhasznált csövek ennek megfelelően alakulnak majd. Az erősítő építés pont ettől válik művészetté, hogy komplex kompozíciót kell alkotni, mint ahogyan a mester szakácsok teszik különleges íz és látvány kompozícióikkal. Meghajtó fokozatokkal szembeni követelmények meghatározásával érdemes kezdeni a keresgélést. Tekintsünk most el az erősítőn kívüli dolgoktól, mint például az emberi hallás sajátosságaitól, a hangszóró rendszer tökéletlenségeitől és nem utolsó sorban a kimenő-transzformátor okozta problémáktól. Az előbbiekben már alkalmazott módszert követve kezdjük itt is a követelmények felállítását hátulról, visszafelé. A meghajtó fokozat kimenete a végcső rácsa, ez elméletben teljesítmény nélkül vezérelhető, pusztán feszültséggel, amelynek amplitudóját már meghatároztuk (U1). A végcső bementi köre a cső helyettesítő képéből láthatóan, áll; a csatoló kondenzátorból (Cg a rácslevezető ellenállásból Rg1 valamint a gerjedés gátló Rg2 és a cső rács kapacitásából). A cső rácskapacitását a katalógusok megadják, jelen példánkban a 300B rácskapacitása 70pF. Ezt az értéket nyugodtan vehetjük kicsit nagyobbra hiszen a szerelés közben ez nőni fog, a kábelezés, a foglalat vagy a használt NYÁK miatt, legyen 80pF. A meghajtó feszültségnek tehát ezt a kondenzátort kell töltenie és kisütnie folyamatosan a működés alatt. Igaz ugyan, hogy ez a kapacitás nem nagy, és alacsony frekvenciákon el is szokás hanyagolni, de már 100Khz-en 20KΩ körüli érték. Ez a 70V körüli munkaponti feszültségen már 3,5mA-es áramot jelent és még vegyük figyelembe a vele sorban illetve párhuzamosan kapcsolódó egyéb alkatrészek igényeit is. A meghajtó fokozatunknak tehát ezt a komplex terhelést kell meghajtania. Tovább bonyolítja a dolgot, hogy a cső rácsa a 0V körüli tartományban már bizonyos rácsárammal rendelkezik. Sajnos nem olyan a dolog, hogy 0V-ig egyáltalán nincs, vagy elhanyagolhatóan alacsony és 0V-tól hirtelen meg lessz, valamekkora rácsáram. Tehát a 0V körüli tartományban egyszerre csak a meghajtott végcső rácsa igényel bizonyos rácsáramot amit szintén a meghajtó fokozatnak kell biztosítania (A példánkban használt 300B-nél ez 100µA körüli). Továbbá felvetődő elvárás az, hogy a jel útjában a lehető legkevesebb alkatrész kerüljön, több okból is. Egyrészt a hang azért nem szereti a bonyolultságot, mert az alkatrészek sajnos nem tökéletesek. Amit mi ellenállásnak hiszünk az voltaképpen egy kicsit kapacitív is és egy kicsit induktív is, de persze a domináns tulajdonsága az ellenállása. Ez sajnos igaz a többi alkatrészre is és még akkor nem is beszéltünk az alkatrészek értékeinek függéséről a környezet függvényében. Tehát minél kevesebb alkatrészt építünk be, annál kevesebb hatásra tesszük, labilissá készülékünk, illetve annál kevesebb torzulást kell elszenvednie a hangnak mire hallhatóvá válik. A meghajtó fokozatokban a kedvelt meghajtó csövek a 6SN7, az 5687 és az európai körökből származó ECC182 (7119, 6900, 6SL7 stb.). Minden meghajtó fokozat sajátsága, hogy minél nagyobb árammal hajtják a végcsövet annál jobb hangot produkál, sokszor többszörösen is túlméretezve. Az első és kézenfekvő dolog a normál ellenállásos erősítő kapcsolás alkalmazása valamelyik csővel, rendszerint az 6SN7-el. Mivel a 6SN7 csak közepes erősítésű így a bemenetére még szükséges szokott lenni, egy további feszültség erősítő fokozat is, a kívánt érzékenységnek megfelelően. A 6SN7-el és az azt megelőző ECC88-al (6922) konstruált ilyen fokozatot "Reichert 300B"-nek nevezik a konstruktőréről Herb Reichert-ről elnevezve, aki az AudoNote erősítőiben tette ismerté. Ismeretes még az AudioNote P3, P4 erősítőkből a 6SN7 bemenetű és 5687 meghajtó csövű kapcsolása is. A gazdagabb felhasználók gyakran preferálják a Sakuma topológiát is ahol is a bemeneten is 300B cső van ami egy 300B-t hajt meg majd ez a 300B hajtja a végcső 300B-t egy illesztőtranszformátoron keresztül. Ezt a topológiát követi a "Katalelo" is de a drága 300B helyett 45, 71 vagy 2A3-al építve, és a csatoló transzformátor helyett a nagyfrekvenciás rádióadók világából kölcsönzött fojtótekercses anódterhelésű meghajtást alkalmazza, a tervezője Ciro Marzio. Pentódával (sugártetródával) épített meghajtó fokozatok is igen elterjedtek. A kiindulás alapja, hogy a pentóda által keltett erős második felharmonikusok a végcsőként használt triódában kioltódnak és így a kimenet már mentes lesz tőle. A kapcsolást Shisido úr ismertette meg a világgal amikor is a 300B-t egy 6V6 sugártetródával hajtotta meg, közvetlenül. (Tehát csatoló kondenzátor nélkül! DC csatolásban mind a bemeneti cső a 6V6-ot mind a 6V6 a végcsövet a 300B-t, a sugártetróda az előbb ismertetett fojtós terheléssel.) Ismert még az ugyan ilyen megoldásban dolgozó EL34 pentóda, amit én az EL34 viszonylag magas torzítása miatt nem tartok szerencsésnek. Ezt a kapcsolást a Lau fivéreknek (Golden Tube Audio) és Komuro úr-nak köszönhetjük. A következő mérföldkő a meghajtók terén a japán (AudioNote) Kondo úr által használt direkt csatolású katódkövetővel hajtott végcső megoldás. A katódkövető 5687 és az azt megelőző 6072. A két típus is jellemzője a kapcsolásnak. A 6072 SRPP kapcsolásban előzi meg az 5687el kialakított katódkövetőt. Mint látható a kapcsolásban a 300B fix előfeszültséget kap, és áramát a katódkövetővel állíthatjuk be. Mint ismeretes a katód követő azért indokolt mert a lehető legjobb meghajtási feladatokra hiszen kimeneti ellenállása nagyon kicsi. Mivel viszont az erősítése kisebb mint 1 a katódkövető fokozatot megelőző fokozatnak elég nagy erősítésűnek kell lennie, hogy a megfelelő feszültséget szolgáltassa. Ez, emiatt ismét egy három részes meghajtó fokozatot eredményez. A régebbi időkben elegendő volt ennél sokkal kevesebb meghajtó fokozat is, sőt érdemes megnézni a Western Electric saját meghajtó fokozatát a 300B-hez. A meghajtó fokozatot és a feszültség erősítő fokozatot egyetlen pentódával valósították meg (310A-val). Az eredeti felhasználásban mozifilm hangosításra szánták az erősítőt és még a 300A csőhőz készült. Mind ez nem akadájozza meg a széleskörű felhasználását és elterjedését, bár árnyalja a dolgot, hogy a 310A szinte beszerezhetetlen illetve, hogy megfizethetően csak orosz helyettesítő csőben elérhető (10Ж12С ). Ezért megtartva a szempontokat más pentódával helyettesítve és a nekik megfelelőképpen módosítva a kapcsolás rengeteg helyen fellelhető. A pentódát 6SJ7-el vagy 6C6-al is helyettesíthetjük illetve a legkevesebb alkatrész módosítást igénylő helyettesítést az EL84/6BQ5 csővel igényli mert ekkor a pentóda anódköri 91kΩ-os ellenállását kell 12kΩ-osra cserélni. Ezt a megoldást JC Verdier (Francia o.) alkalmazta és tette közzé. A másik igen közkedvelt megoldás az SRPP-s meghajtás. Ez a fentiekhez hasonlóan egyfokozatban tartalmazza a meghajtó és feszültség erősítő fokozatot. Kedvelt csövei a 6SN7 illetve a 2A3 vagy más kisebb cső meghajtására a 6SL7. Az SRPP kapcsolás jellemzője a nagyon alacsony torzítás, a csekély alkatrész igénye és nem utolsó sorban az alacsony kimeneti impedanciája. Ennek a változatnak ismert egy másik változata is amikor is a brumm elnyomására törekedve az alsó csőfél vezérlését az anód feszültségről osztóval táplálva mintegy ráültetjük a hasznos jelet a brummra, ami így kivonódik a jelből, ezt a kapcsolást Aikido néven ismerhetjük. A következő megoldásban egy "bivaly" csővel rögtön egyfokozatban hajtjuk meg a kimenőcsövet egy felfelé transzformáló csatoló transzformátorral. A "bivaly" cső azért szükséges, hogy a transzformátort rendesen megtudja hajtani. A cső típusa ezért jellemzője a kapcsolásnak ami a WE417 vagy 437 vagy a hasonló és helyettesítő típusok (3A/167M, EC8010, EC8020, 6S45PE - 6С45П-E) természetesen itt is mint a fentebbi csatolótranszformátoros megoldásnál már említettem fő hátránya a drága csatoló trafó aminek minősége meghatározza az egész erősítő paramétereit és hangját. Hozzá kell ugyan tennem a dologhoz, hogy mint tudjuk az igazi pesti is Budán él :) analógiából kiindulva Sakuma óta tudjuk a hangnak a trafó, tekercsek tesznek jót és a kapacitások ártanak :) Kondo úrnak köszönhetően azt is tudjuk, nem árt ha azok a tekrencek pedig még, ezüstből is készülnek. Utolsónak, de nem utolsó sorban érdemes elővenni és leporolgatni a Loftin és White megoldását is ami egy DC csatolt megoldás. Eredetiben egy 24-es cső hajtotta meg a végtrióda 50-es csövet. Ezt az elvet alkalmazva és belőle kinőve ma is népszerű és már-már misztifikált is. Az egyik ilyen kinövés a "Monkey" kapcsolás amely jó közelítéssel próbálja leküzdeni a csatolótrafó okozta problémákat és egyesíteni azt a DC csatolás előnyeivel, hogy azért a jel útjába mégse kerüljön már vissza kondenzátor. A kapcsolásnak sok érdekessége van, hiszen a meghajtó cső anódfeszültségét a meghajtott cső katódellenállásán eső feszültségből nyeri, továbbá, az előcső katód ellenállásán átfolyik a végcső katódárama is. Hátránya lehet a megoldásnak, hogy a tápfeszültségnek még nagyobbnak kell lennie mint a sima katódellenállásos végcső megoldásnál, az előcső feszültségével. A kapcsolást a Thunderstone Audio jegyzi.
|