A sad slijedi mala analiza izlaznog stupnja.
Sam sklop nije nista koplicirano, i nema se bas puno za analizirati bez konkretizacije oko odabira izlazne cijevi.
Dakle, za pocetak shema:
AMB34_izlaz.gif
Prije daljnje diskusije treba jos reci da su u analizi zanemareni zastitni otpori za G2 izlaznih cijevi. Oni cak nisu ni potrebni za sve cijevi, no vise o tome kasnije u tekstu. Razlog zasto ovo treba napomenuti je da su snimljene referentne triodne krivulje cijevi dobivene direktnim spojem G2 i anode (rijedje i G3 i anode, ali u nasem izboru cijevi taj spoj necemo koristiti). Na prvi pogled to je detalj, ali i na shemi se vidi da na tim otporima postoji odredjen pad napona, tako da napon na anodi nije striktno jednak naponu na G2, a tu jednakost bi zahtijevala definicija triodnog spoja pentode ili tetrode. Kada taj otpor postoji, strmina cijevi je smanjena i unutrasnji otpor povecan, no radi se mozda o par postotaka, sto je opet generalno manje od tolerancioja realnih cijevi.
Vratimo se nazad na sau shemu. Nisam nacrtao grod stoppere (vide se na prvoj shemi na pocetku) jer za sada analiziramo sklop u statickim uvjetima. Padove napona na namotima transformatora mozemo takodjer za sada zanemariti, oni iznose opet par posto stvarnih napona u slucaju anodnog namota, dok su padovi napona na izlaznim/katodnim namotima zaista zanemarivi. Ono sto sklop u statickim uvjetima mora osigurati je podesivost prednapona unutar granica potrebnih za postizanje zeljene radne tocke, kao i propisanu maksimalnu vrijednost otpora Rgk.
On se ovdje sastoji od fiksnog dijela (680k) i varijabilnog dijela (680-692.5k ovisno o podesenju potenciometra za bias). Ta su dva dijela u paraleli, tako da je vrijednost otpora bez obzira na polozaj potenciometra izmedju 340 i 343k, sto je ispod propisanog minimuma za EL34. Istovremeno je to dijelilo napona koje ide od punog negativnog napona biasa od -50V pa do polovice te vrijednosti. U slucaju prekida potenciometra, ostaje samo fiksni dio i povlaci G1 na -50V preko 680k. Iako je 680k preko propisanog minimuma, on je sasvim dovoljan pri uvjetima rada Uak=420V i Ug=-50V, pri cemu struja pada na oko 20mA i ispod je vrijednosti u kojoj moze doci do termickog bijega.
Ipak, ako se koriste druge cijevi, potrebno je obavezno provjeriti koji je propisani minimum Rgk i po potrebi korigirati otpornike 680k u manje vrijednosti, a pozeljno je onda i provjeriti vezne kondenzatore kako bi donja granicna frekvencija ostala zadovoljavajuce niska (o cemu vise kasnije, kod diskusije globalne NPV).
Ako se ipak zeli koristiti samo jedan tip cijevi, vrijednosti otpornika se mogu korigirati tako da je podrucje podesavanja biasa suzeno na napone koje mozemo ocekivati za takve cijevi, i time lakse i preciznije podesivo - a isto tako je moguce i staviti viseokretajne trimere.
Osnovne vrijednosti u sklopu su ocitane iz tablica proizvodjaca, Uak=415V, Ik=72mA, pri cemu je Ugk=-36V. S obzirom da zelimo imati polozaj potenciometra gdje je struja znacajno smanjena (pozeljno kod inicijalnog pustanja u rad), gore spomenuti otpori su slozeni tako da je minimalan Ugk -50 a maksimalana -25V. Promjenom otpora u primjerice 560k prema -50V i 750k prema potenciometru se moze minimum limitirati na nize vrijednosti, cca -30V, sto je jedna manja doza sigurnosti od slucajnog podesavanja 'smrtonosne' struje, koja bi mogla unistiti ne samo izlazne cijevi nego i ispravljacicu i mrezni trafo. Ipak, pozeljno je ostaviti opseg od barem +-20% u odnosu na tipicno deklarirani napon, radi tolerancija cijevi.
Prije upustanja u dinamicku analizu, podsjetimo se da je sklop vrlo 'kruto' defoiniran s obzirom da imamo unaprijed definiran napon napajanja i Raa transformatora. Ono sto jedino ostaje je izbor cijevi i podeseni prednapon. Dok radimo staticku analizu, nema uticaja povratne veze kroz katodu. Medjutim, i kada se radi o dinamickoj analizi, proces mozemo jako pojednostaviti jer napon doveden na katodu, koji je uprotufazi s onim na anodi, je prilicno mali postotak anodnog napona, manji nego tipicne tolerancije realnih cijevi. Ako uz to uzmemo da je na grafovima Ugk a ne Ug (sto je uostalom implicitno tako jer se kod grafova smatra da je Uk=0), dovoljno precizno mozemo izvesti analizu i na 'sirovom' grafu, a korekciju radi katodne NPV treba napraviti pri analizi pogonskog sklopa, koji treba moci dati hod napona ocitan sa triodnoig grafa, uvecan za napon na katodnim namotima. Osim toga nema prevelikog smisla ocitavati npr. faktore izoblicenja sa grafa, jer ce rezultati proracuna (kako cu pokazati u nastavku) biti slicni, radi u osnovi samo jedne varijable (bias) s kojom mozemo baratati, sklop mozemo sloziti i onda se eventualno igrati mjerenjima - situacija je manje vise po sistamu, dobit cemo sto cemo dobiti +-10%.
Evo malo konkretnije na grafu za EL34. Za pocetak cemo uzeti radnu tocku baziranu na preporuci proizvodjaca, koje su date na Uak=415V i Ik=72mA. Ovdje je vrlo vazno napomenuti da se radi o Ik, dakle (Ia+Ig2), sto je zapravo struja nadomjesne 'anode' u triodnom spoju. No, bitno je znati da to NIJE struja samo anode stvarne cijevi. Konkretno, kada pomnozimo te dvije vrijednosti, dobijemo disipaciju na cijevi, tj. 'anodnu' disipaciju, ali ne fizicke anode, nego nadomjesne 'triodne' anode. Konkretno, mnozenjem ove dvije vrijednosti dobijemo 30W, sto je sumnjivo vise od deklarirane anodne disipacije za EL34 od 25W. Naravno, radi se o tome da je ostatak od 5W disipacija G2. No, kad pogledamo karakteristike dane u dokumentaciji, lako je vidjeti da je cijev potjerana doslovce 'do kraja'. Za pocetak analize uzet cemo ipak 70mA sto je lakse za ocitanje na grafu, a razlika je zapravo zanemariva.
EL34_70mA.gif
Prije objasnjenja grafa, vratimo se na tren na katodnu NPV. Cak i na grafu mozemo ocitati da je maksimalna izlazna snaga (PoMax)=23.5W, sto je na 4 ohma vrsni napon od 13.7V. Taj se vrsni napon oduzima od anodnog napona. U stvarnosti je radi gubitaka u trafou snaga manja, kao i izlazni napon, a ako izracunamo gresku u odnosu na ocitane napone u bitnim tockama, ispada da je greska oko 7% - dovoljno dobro za nas 'odokativni' proracun, dakle uzimamo da je ovo dovoljno dobra aproksimacija.
Na grafu je crvenom linijom oznacena disipacija anode (prave, ne nadomjesne) koja iznosi 25W. To je ovdje vise crta vodilja i o konkretnoj disipaciji ce biti dosta govora kasnije. Osim toga imamo crveno oznaceni graf Ug=0V, sto je maksimalni napon Ugk pri kojem je struja Ig zanemariva, dakle radimo u modu bez struje mrezice, kao i 99% svih jednostavnih konstrukcija. Buduci da nam je unaprijed dat napon napajanja, sto je aproksimativno i napon Uak, njega sam oznacio okomitom crtom na 420V. Na toj crti smo prema preporuci proizvodjaca odabrali struju od 70mA, sto nam daje staticku radnu tocku Q.
Ono sto nam je jos zadato je Raa transformatora, koji iznosi 4.4k. Iz te vrijednsoti izvlacimo dva radna pravca, jedan pod nagibom Raa/2 (2.2k) i drugi pod nagibom Raa/4 (1.1k). Cemu ovo?
Prvo, u podrucju rada kada tece struja kroz obje cijevi u PP spoju (poznatije i kao podrucje rada u klasi A
), svaka cijev tjera svoju polovicu primarnog namotaja, cija impedancija iznosi cetvrtinu Raa (sjetimo se da R ide s omjerom transformacije na kvadrat, dakle pola namota = (pola na kvadrat)impedancije = 1/4 impedancije ukupnog namota). Medjutim, kako su namoti magletski vezani, cijevi potpomazu jedna drugu tako da svaka zapravo vidi dvostruko lakse opterecenje, tj. dvostruku impedanciju svoje polovice namota, dakle 2.2k ili Raa/2.
Ako ucrtamo taj radni pravac u graf kroz tocku Q, vidimo da se on s desne strane sjece s osi X, sto znaci da struja pada na nulu, prije nego sto se s lijeve strane presjece s grafom za Ugk=0, gdje je struja maksimalna. S obzirom da imamo slucaj da dvije elektronke rade u protufazi, pod uticajem signala koji mijenja ugk u odnosu na staticku tocku Q, koliko jednoj cijevi Ugk ode prema vise, toliko drugoj ode prema manje. Mdjutim, radi nelinearnosti cijevi, to ne proizvede jednaku promjenu struje u cijevi, pa time ni na radnom pravcu jednak hod napona.
U tocki Q je napon Ugk -38V. Kada je na jednoj cijevi Ugk signalom pomaknut na 0 (-38+38) na drugoj je na -76V (-38-38), medjutim hod struje je asimetrican, sto znaci da u prvoj cijevi stuja nastavlja rasi nakon sto je na drugoj odavno pao na minimum. Buduci da je uvjet rada u klasi A da struja tece kroz obje cijevi, to znaci da u jednoj tocki izlazni stupanj izlazi iz klase a i ostaje raditi samo jedna cijev.
Tocka u kojoj se to dogadja se moze izracunati tako da pogledamo koja je najmanja struja kroz pojedinacnu cijev, a to se postize s najnizim Ugk. Un je zapravo diktiran trenutkom kada je na suprotnoj cijevi najvisi Ugk, tj. 0V, sto znaci da je to pri Ugk=2*(Ubias), dakle -76V s obzirom da je hod napona na G cijevi u PP spoju simetrican. Na grafu je to tocka A, gdje radni pravac Raa/2 prolazi kroz Ugk=-76V (sto treba aproksimirati negdje izmedju -72 i -78). Premda je u praksi moguce da napon Ugk ode i nize od toga, na drugoj cijevi bi presao u positivno i nastala bi blocking izoblicenja, dakle smatramo da ne idemo u clipping i da je struaj u cijevi dosegla minimum.
Struju u suprotnoj cijevi pronasli bi iz istog grafa tako da naponski hod izmedju tocke O i A preslikamo s lijeve strane tocke O. Medjutim, radi pojednostavljenja analize, preskocit cemo nekoliko zapravo pomocnih koraka. Umjesto toga, u tocki A ocitamo minimalnu struju cijevi, i povucemo liniju na toj struji prema Y osi, to je na grafu gore svjetloplava linija. Mjesto gdje ona sjece liniju napona napajanja je tocka O. Ako iz te tocke sada povucemo pravac nagiba Raa/4, mjesto gdje se on sjece sa pravcem Raa/2 daje nam napon i struju u suprotnoj cijevi, kada u ovoj koju gledamo struja padne na minimum (dodjemo do tocke A).
To sjeciste je upravo tocka gdje pojacalo prelazi iz rada u klasi A u rad u klasi B.
Zasto? Buduci da je jedna cijev dosegla minimum struje i ne moze ici ispod nje, nema vise promjene signala u njenoj polovici primarnog namotaja. Cijevi se sad vise ne potpomazu, i preostala cijev u kojoj struja i dalje moze rasti, sada vidi kompletno opterecenje samo kroz svoju polovicu primara, drugim rijecima, sada je njeno efektivno opterecenje Raa/4, dakle svjetlo-plavi radni pravac.
Naravno, u stvarnosti prelaz iz jednog u drugi dvostruko strmiji radni pravac nije toliko nagao, ali je ovakva aproksimacija puno jasnija. Nastavak puta radne tocke prema sjecistu s Ugk=0 ide po svjetloplavom radnom pravcu, sve do tocke C gdje se krizaju, kada je struja kroz cijev maksimalna, a napon Uak minimalan. Napon u tocki C je oznacen paralelno Y osi plavom linijom, koja se sjece s linijom minimalne struje u tocki B. Buduci da su polivoce primarnog napona vezane, suljina B-O je ujedno i maksimalni hod napona (peak) na anodama cijevi.
Iz grafa se dadu ocitati slijedece zanimljive vrijednosti, aproksimirajuci da je Ua u tocki Q jednak B+:
1) Staticka disipacija = Pa(Q) = Ub+ * Ia(Q) = 420 * 0.07 ~= 30W
2) Snaga u klasi A = povrsina trokuta A-Q-O = PoA = ((Ua(A)-420)^2)/(2*Raa/2)=((Ua(A)-420)^2)/4400
3) Maksimalna snaga = povrsina trokuta B-O-C = PoMax = ((420-Ua(B))^2/(2*Raa/4)=(Ua(B)-420)^2)/2200
4) Napon na katodnom namotu (moze se izvesti i iz N trafoa, ali je laksa aproksimacija preko snage) - katodni namot je ujedno i 4 ohma namotaj, dakle Uk(peak)= korijen(Pomax * 2 * Rl) = korijen (8 * Pomax). U stvarnosti PoMax treba umanjiti za gubitak u trafou, okvirno 10% je dobra aproksimacija.
Naravno, u stvarnosti ce iznosi snage biti manji radi gubitaka u transformatoru, tako da su ocitane snage zapravo one koje idu u primar. Uz to postoji mala greska radi katodne NPV koja za iznos vrsnog napona katode umanjuje napon u tocki B, a isto toliko ga uvecava u tocki A, tako da je snaga u klasi A neznatno veca a maksimalna snaga neznatno manja od ocitane. Osim tih vrijednosti dao bi se ocitati i niz drugih izvedenih vrijednosti no za sada nam to nije toliko bitno.
Ono sto je prilicno vazno je cinjenica da radni pravci izlaze iznad krivulje maksimuma disipacije, cak i ako se ucrta maksimum od 30W kao ukupno dozvoljeni maksimum disipacije za anodu + G2. I jedno i drugo ima smisla malo sire prokomentirati, sto ce biti tema slijedeceg nastavka, kao i analiza sto se dogadja kada se odabere manja struja mirovanja ili drugacija cijev.
Pažnja! Nemaš dopuštenje kao gost foruma za pregledavanje i/ili preuzimanje privit(a)ka dodan(og)ih postu.