Форум » Схемы » Виды фазоинверторов (ФИ), их плюсы и минусы » Ответить

Виды фазоинверторов (ФИ), их плюсы и минусы

Пермяк: Тема перенесена.

Ответов - 61, стр: 1 2 3 4 All

Bobby_ii: Я - начинающий, и ОЧЕНЬ ХОЧУ разобраться, что-же нам предлагает ламповая схемотехника, КАК это работает, и какие плюсы и минусы у тех или иных схемотехнических решений. Задача: - получить противофазный сигнал в схеме РР. Вторичные задачи: - использовать минимальное кол-во элементов, в первую очередь - усилительных - получить минимум искажений высоких порядков - получить максимально когерентный сигнал на выходе. Предлагается обсудить: 1. разновидности ФИ, встречающиеся в природе 1а. Разобраться с терминологией, т.е. определиться, как ЭТО называется :-) 2. Плюсы и минусы этих решений 3. Условия правильного применения этих решений. Набрел на статью, где дается некоторая классификация ФИ (и вообще - как их называть ФИ или просто инверторы или как???) Фазоинверторы (Н.Трошкин) http://heavil.ru/?p=1053 ДВУХТАКТНЫЕ ЛАМПОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ http://www.bluesmobil.com/shikhman/arts/lamp2.htm Итак ФИ можно сделать: - на трансформаторе - на анодном резисторе (если питание каскадов независимое, то "земля" выходного цепляется к середине резистора драйверного каскада, +- снимаются с концов. Правда как это сделать, не отвязав полностью драйверный каскад, моя не знать, т.е. надо отдельный БП и входной транс, но тогда инвертор можно сделать и на трансе) -отдельный инвертирующий каскад в одном из плеч усилителя (как часть небалансного каскада) - фазоинвертор с разделенной нагрузкой - фазоинвертор с катодной связью (он-же дифкаскад, он-же фазоинвертором с длинным хвостом» (long tail phase inverter) - Фазоинвертор с перекрестными связями (схема Ван-Скойока) - его вариант с КП на входе - симметричный вариант - несамобалансный фазоинвертор - самобалансный фазоинвертор

Bobby_ii: фазоинвертор с разделенной нагрузкой Фазоинвертор с разделенной нагрузкой. Это — простейшая разновидность фазоинверторов, представляющая собой нечто промежуточное между схемами с ОК и КП. Если в данной схеме выполняется равенство Ra = Rk1 + Rk2 = Rк, то выходные напряжения Uвых1 и Uвых2 будут и меть равные амплитуды (т.к. через Ra и Rk1+Rk2 протекает один и тот же ток и противоположные фазы (т.к. относительно выхода 1 этот каскад представляет собой схему ОК, а выхода 2 — КП). Коэффициенты усиления напряжения каскада: [img]http://heavil.ru/wp-content/uploads/2011/09/з.jpg[/img] Мы видим, что и Квых1, и Квыхг по модулю меньше единицы, т.е. такой фазоинвертор не усиливает, а даже немного ослабляет сигнал. Но у этой простейшей схемы фазоинвертора есть и другие недостатки. - Во- первых, амплитуда выходных сигналов принципиально не может превышать 0,25 Еа (четверть напряжения питания каскада), а из-за неидеальности характеристик ламп эта величина реально бывает еще меньше. - Во-вторых, АЧХ этого каскада по выходам 1 и 2 существенно различаются, что приводит к разбалансировке выходных напряжений на крайних частотах рабочего диапазона. - В-третьих, во входные цепи последующих каскадов этот фазоинвертор носит существенно различные импедансы (т.к. выходные сопротивления схем ОК и КП различаются очень сильно — см. выше). В случае, если фазоинаертор с разделенной нагрузкой работает непосредственно на оконечный каскад в классе АВ, выполненный на триодах или по ультралинейной схеме на пентодах, в выходном каскаде могут возникать нестационарные и резко несимметричные паразитные колебания, которые несмотря на малую амплитуду заметно портят звук. В-четвертых, каскад охвачен глубокой ООС, что делает его уязвимым для критики в той же мере, что и каскад КП. Все перечисленные недостатки фазоинвертора с разделенной нагрузкой делают практически невозможным его применение в качестве драйвера (хотя, как ни странно, помимо пресловутого «Прибоя» такое применение встречается и в некоторых других промышленных аппаратах). Тем не менее, относительно успешно этот фазоинвертор работает с сигналзми малого уровня (порядка сотен милливольт), что и имеет место в классическом усилителе Вильямсона. Кстати, обычно такой фазоинвертор выполняется на одной половинке двойного триода, а на второй — каскад усиления входного напряжения с непо-средственной связью его анода с сеткой фазоинвертора. *** Я не согласен с п. 2-4. Объяснение простое: ФИРН, он-же Катодин не является ОК+КП, точнее ОК и КП НЕЛЬЗЯ рассматривать отдельно. Это каскад, охваченный ООС по КП - понятно, а по аноду - т.к. любое изменение со стороны анода вызовет изменение и со стороны катода т.к. то через них течет ОДИН. Так что симметрия этого каскада значительно выше, чем автор пытается представить. И даже несимметричность нагрузочной характеристики каждого выхода должна быть значительно ниже, чем у КП или ОК отдельно взятых, т.к. вверх каскад тянет через Ra а вниз через Rk, а они одинаковы. Но если мы попадем в область сеточных токов ...??? Короче понятно, что нельзя рассматривать как отдельно КП и отдельно ОК. ***

Bobby_ii: Дифференциальный усилитель и фазоинвертор с катодной связью. «фазоинвертором с длинным хвостом» (long tail phase inverter). Дифференциальный усилитель (далее по тексту — дифкаскад, может быть основой фазоинверсной схемы, а может использоваться в качестве следующего за фазоинвертором каскада. Дифкаскад, по сути, состоит из двух идентичных каскадов ОК, имеющих общий незашунтированный конденсатором катодный резистор. Заземлив сетку одного из триодов дифкаскада, мы получим схему фазоинвертора c катодной связью. коэффициент усиления плеча на лампе А будет равен: [img]http://heavil.ru/wp-content/uploads/2011/09/м.jpg[/img] а для равенства амплитуд выходных напряжений Uвых1 и Uвых2 необходимо выполнить условие: [img]http://heavil.ru/wp-content/uploads/2011/09/н.jpg[/img] т.е. полная симметрия выходных напряжений может быть достигнута только тогда, когда RA2>RA1. Неизбежная при одинаковых лампах и RA2 = RAI асимметрия может быть уменьшена за счет увеличения RK. При идентичных лампах и RA2 = RA1= RA [img]http://heavil.ru/wp-content/uploads/2011/09/о.jpg[/img] Например, если требуется, чтобы различие Uвых2 и Uвых1 не превышало 1%, то минимально необходимая величина RK составит: [img]http://heavil.ru/wp-content/uploads/2011/09/п.jpg[/img] Заметим, что обычно требуемая величина RK составляет единицы-десятки килоом, при этом падение напряжения на резисторе RK, вызываемое постоянной составляющей анодных токов ламп А и В, может превышать 100 В, что, в свою очередь, ведет к некоторому усложнению схемы (в частности, приходится разделять сеточные цепи лампы В по постоянному смещению и переменной составляющей, вводя дополнительный конденсатор, который может отрицательно повлиять на звук), либо к необходимости подачи на нижний по схеме отвод резистора RK отрицательного напряжения до (100 — 200) В, для чего обычно требуется отдельный источник питания.


Bobby_ii: Фазоинвертор с перекрестными связями (схема Ван-Скойока). Этот фазоинвертор был предложен в 1948 году и довольно часто встречается в схемах усилителей 50-60-х годов. Лампа А включена по схеме ОК и обеспечивает усиление [img]http://heavil.ru/wp-content/uploads/2011/09/р.jpg[/img] а лампа В включена по схеме ОС, и ее усиление [img]http://heavil.ru/wp-content/uploads/2011/09/с.jpg[/img] Применив в качестве А и В триоды с достаточно высоким Мю, можно (при условии RaA « RaB) получить высокую степень симметрии выходных напряжений. Принципиальным же недостатком такого фазоинвертора является необходимость подавать на его вход сигнал от источника с очень низким внутренним сопротивлением, т.к. плечо на лампе В (по схеме ОС) имеет низкое входное сопротивление. Помимо трансформатора (обычно обмотка 3-4 по отношению к 1-2 является понижающей) на входе данного типа фазоинвертора может использоваться катодный повторитель. Отметим, что в этом варианте неидентичность цепей смещения ламп А и В ухудшает симметричность выходных напряжений. Поэтому наибольшее распространение получила несколько модернизированная схема фазоинвертора с перекрестными связями. Здесь для достижения полной симметрии и по постоянному току, и по напряжению сигнала добавлен еще один (так сказать, пассивный) катодный повторитель. Кстати, сетка этого повторителя может быть не только «заземлена», но и использована для подачи второго сигнала (в частности, обеспечивая возможность работы с балансным входом), либо для подачи сигнала общей ООС.

Bobby_ii: несамобалансирующийся фазоинвертор без обратной связи и без какого-либо устоявшегося названия Пользовался особой популярностью в 30-40-х годах. Состоит из двух независимых идентичных каскадов ОК (из-за емкости Ск связь между каскадами через общий RK отсутствует). Входной сигнал усиливается и инвертируется лампой А. а затем подается на сетку лампы С. Кроме того, часть напряжения с сетки лампы через делитель Rc1 Rc2 подается на сетку лампы В, также усиливается и инвертируется (то есть, на аноде лампы В имеется усиленный и дважды инвертированный сигнал, синфазный со входным сигналом), после чего подается на сетку лампы D. Симметричность (по амплитуде) напряжений на сетках ламп С и D достигается подбором величины напряжения на сетке лампы В с помощью потенциометра Rc2 и может заметно нарушаться при изменении параметров ламп А и В с течением времени, а также при их замене. Это является серьезным недостатком данной схемы. Существенно различается состав гармонических искажений на выходах 1 и 2 при значительных амплитудах входных сигналов. Достоинство: отсутствие обратных связей в фазоинверторе и Максимальный коэффициент усиления по напряжению при высоком входном сопротивлении. Кроме того, этой схеме (как указывалось в предыдущем номере журнала «Class А», стр.19) свойственна не очень хорошая симметрия выходных напряжений на высоких частотах. Кстати, последний недостаток в значительно меньшей степени выражен в варианте данного фазоинвертора, использующем в каждом плече вместо Простых каскадов ОК по два триода, включенных по схеме СРПП. самобалансирующийся фазоинвертор Введением в схему ООС (путем оригинального включения резисторов утечки сеток ламп С и D достигается самобалансировка схемы по уровням сигнала. Входной сигнал для лампы В получается не как результат деления выходного сигнала лампы А, а как разность выходных сигналов ламп А и В, получаемая в точке N (на резисторе RC3). Можно показать, что при Rae = RaA = Ra и Ra = R«= Rc3 (идентичность напряжений Uвых1 и Uвых2 достигается только при некотором различии Rci и RC2, как правило, небольшом) коэффициент усиления схемы при прочих равных условиях примерно вдвое ниже, чем у несамобалансирующегося ФИ, т.е. в самобалансирующемся ФИ, как и в фазоинверторе с катодной связью, действует ООС глубиной около 6 дБ.

Bobby_ii: Итак, мы рассмотрели основные типы встречающихся в усилителях фазоинверсных каскадов. Напоследок рискну поделиться впечатлениями (из моего собственного опыта) о работе описанных схем. Во-первых, если выходной каскад усилителя выполнен на триодах либо пентодах в ультралинейном или триодном включении, то желательно наличие между фазоинвертором и выходным каскадом ступени усиления напряжения (например, дифкаскад). Указанные выходные каскады, как правило, мало-чувствительны и требуют амплитуды напряжения возбуждения на сетках выходных ламп до 100 и более вольт, а работа фазоинверторов при таких больших сигналах заметно ухудшается. Во-вторых, в триодных усилителях без ООС хорошо, на мой взгляд, работают ФИ с катодной связью и небалансный ФИ с СРПП; возможно, вместо каскадов СРПП в этой схеме можно не менее успешно использовать что-нибудь экзотическое, описанное в статье «Акробатика ламповых каскадов», Class А, февраль 1997). В-третьих, если вас привлекают усилители с неглубокой общей ООС, то советую обратить внимание на симметричный ФИ с перекрестными связями. Если эта схема вам кажется слишком усложненной, можете попробовать схему с разделенной нагрузкой и непосредственной связью с предыдущим каскадом усиления напряжения, но в любом случае целесообразно после фазоинвертора ставить дифференциальный драйвер, В-четвертых, любителям «высшего пилотажа» с золотыми руками, возможно, приглянется вариант с фазоинверсным трансформатором, и, на мой взгляд, это будет правильный выбор. Но это, предупреждаю, только для тех, кому по силам изготовление прецизионных моточных изделий. В качестве «пищи для размышлений» далее приводятся проверенные на практике и хорошо зарекомендовавшие себя реальные варианты всех описанных схем.

Bobby_ii: О как всё запущено!!! Мне лично симпатичны следующие схемы: - ФИРД (Фазо Инвертор с Разделенной Нагрузкой) на входе, ДК (Дифференциальный Каскад) как драйвер и ДК на выходе - симметричный ВанСкойк на вход+драйвер и ДК на выходе - НФИ/БФИ (Небалансный/Балансный ФИ), дополненный Катодной связью Ну вот, теперь хоть чуть-чуть разбираюсь, как ФИ делать.

Пермяк: Bobby_ii пишет: Мне лично симпатичны следующие схемы:... А мне эта (пост 358): http://hiend.borda.ru/?1-2-20-00000029-000-20-0#035

Bobby_ii: Пермяк, интересная схема ... ФИ на трансе + балансный ФИ. Надо было еще катоды соединить и конденсаторы выкинуть. а вместо резистора - ГСТ. Не было таких дурных мыслей? Что пробовали, с чем сравнивали?

Bobby_ii: Да к стати, чего я туплю-то??? Ведь есть же элементы, представляющие из себя бесконечное сопротивление переменному току и вполне конечное - постоянному. Называются ГСТ (Генератор Стабильного Тока). Обычно представляют из себя 3 детали. Так вот их можно ставить в ФИКСы (с Катодной Связью) для увеличения степени связи плеч. Так что не надо никакого напряжения -100 В на катоде или +100В на сетке - надо ГСТ в катоде. Меня интересует следующий эксперимент: вот есть ФИКС в "классическом" исполнении. Т.е. с резистором. Причем не большим. Как повлияют на звук и объективные параметры следующие изменения (вместе и по раздельности): - подключение сетки ведомой лампы по автобалансной схеме - ГСТ вместо резистора в катодах - "кормление" этого каскада не с 1 провода, а с ФИРН (с Разделенной Нагрузкой), т.е. уже симметричным сигналом. Как видно, все эти изменения по отдельности делают каскад более симметричным. А каково им будет вместе?

DACKOMP: Bobby_ii пишет: Задача: - получить противофазный сигнал в схеме РР. - использовать минимальное кол-во элементов, в первую очередь - усилительных А что, если вариант сэлфсплиттера?

Пермяк: Bobby_ii пишет: ФИ на трансе + балансный ФИ.Да нет, не так. Первый каскад даёт прямой сигнал, второй каскад - переворачивает фазу. Второй каскад охвачен параллельной ООС по напряжению, снижающей его Ку до нужного уровня. Транс ничего не инвертирует, в этом достоинство схемы.

Bobby_ii: DACKOMP пишет:А что, если , вариант сэлфсплиттера Я до сих пор чётко не понимаю, что это такое. сли можно, приведите схему и опишите словами. Пермяк пишет: Транс ничего не инвертирует Это заблуждение. РР транс не передает на вторичку синфазную составляющую. Синфазная составляющая получается "коротко замкнутой" через омическое сопротивление обмоток. Поэтому очень важно "кормить" сигналом без синфазной составляющей. А по поводу "инвертора" - я не посмотрел на лампы и подумал, что это - драйвер :-). И всё-таки, почему не соединил катоды? Это выглядит закономерно. И конденсаторов не надо и синфазка еще придавливается?

Пермяк: Мы рассматриваем схему из поста №84. Bobby_ii пишет:РР транс не передает на вторичку синфазную составляющую. Синфазная составляющая получается "коротко замкнутой" через омическое сопротивление обмоток. Поэтому очень важно "кормить" сигналом без синфазной составляющей. Извините, но эта цитата - какая-то техническая абракадабра. И конечно, даже близко не соответствующая действительности. Отсюда: Вам рановато рассуждать , кто из участников якобы "заблуждается". Вам стараются помочь разобраться, но в рамках краткого стиля форумских постов это непросто, а Вы ещё и "упираетесь". Обсуждение становится бесполезным как для Вас, так и для других интересующихся.

DACKOMP: Bobby_ii пишет: сли можно, приведите схему Читайте ... http://hiend.borda.ru/?1-0-200-00000095-000-10001-0 http://www.audio-hi-fi.ru/workshop/6p14p.htm Принцип работы довольно прост.....

Bobby_ii: DACKOMP я вернулся из ссылок. СэлфСплиттер и ФИКС (с Катодной Связью) - одно и то-же? Или СэлфСплиттер обязательно должен быть дополнен РР трансом? Пермяк Я не "упираюсь", просто уже имею своё маленькое мнение. Скорее всего, разница в терминологии. Которую и пытаюсь подогнать. А по ссылкам много интересного, например ФИКС по переменке с раздельной стабилизацией тока покоя РР Лофтин-Уайт от Бокарева:

majordom22: Bobby_ii Коллега Пермяк по поводу схемы по ссылке #747 имеет в виду, что функции расщепления фазы в данном ФИ ложатся на схему из двух триодов. Даже если исключить трансформатор и заменить его двумя резисторами в анодах ламп, на выходе получим два сигнала, равные по величине и противофазные друг другу. Хотя, конечно же, любой трансформатор для РР, имеет, как минимум, две первички, включённые последовательно . Насчёт катодной цепи, я бы попробовал заменить две РЦ цепочки на один резистор (при подборе ламп и симметрирующей цепи), но, произойдёт неминуемое увеличение вых. сопротивления. Как это скажется на ширину полосы, сказать не могу. Как вариант, можно либо демпфировать всю первичку подобранным резистором, либо... оставить схему без изменения . Насчёт красиво нарисованных схем из Вашего #88. Помесь Покемона и селфсплиттера. Селфсплиттер , как таковой, давно забракован (мною). Кажущаяся простота оборачивается усложнением всей схемы, и жертвованием параметрами. Рекордно высокое выходное сопротивление, уменьшение макс. выходного сигнала и увеличение искажений, требует или глубокой ОООС, или, как в этих схемах, глубокой местной ООС, или многократного усложнения и удорожания ТВЗ, при условии специальных АС, с постоянным импедансом сопротивления. Грубо говоря, шириков без фильтров с коррекцией импеданса. Многополосные АС со сложным кроссовером - только при глубокой ОООС. Если говорить про конкретно эти две схемы, попробовать можно, только, стОит ли время терять? Чисто же схемотехнически, в катод каждой из вых. ламп совать свой ГТ, а потом соединять катоды по переменке, ИМХО, глупейшее занятие. Тем более, применяя покладистые ЕЛ(ПЛ)84 (чуть ухудшенные по звуку и чуть крепшие по макс. параметрам 6П14П), которые многое прощают. Я бы поставил один источник тОка, подключённый к ротору низкоомного потенциометра, а остальные два вывода подключил бы к катодам вых. ламп. Ом 15-20 достаточно. Ввиду доступности и невысокой стоимости этих ламп, если симметрировать при помощи такого метода не выйдет, нужно более тщательно подобрать пару (или четвёрку для двух каналов). ЗЫ если не применять источник отрицательного напряжения для питания "хвоста" или, как в схеме Бокарёва, "приподнимать" потенциал катодов над "землёй", будет дополнительный недобор малоискажённого выходного напряжения (мощности), 20-30 %.

Bobby_ii: Много времени пока уходит на понимание сути сказанного ... . Я бы попросил пользоваться картинками. Это довольно просто. Т.к. у меня в голове с десяток схем, я перестаю понимать, о какой из них речь. Это довольно просто: жмем правой кнопкой мыши на нужное изображение, выбираем "скопировать адрес изображения" жмем в ответе кнопочку с горами ("картинка из интернета"). вставляем в появившемся окне (правой кнопкой по пустому месту в строке - вставить). Так будет понятнее. А то как я понимаю, дело в нюансах. итак, это сэлфсплиттер? надо читать внимательнее: Пермяк пишет: Сэлфсплиттером называют выходной РР-каскад без фазоинвертора. (видимо имеется в виду ФИ в драйверном каскаде) majordom22 в каком месте схемы вы забраковали сэлфсплиттер (если это ОН :-) )? В качестве вых. каскада? Или драйвера? МОИ СООБРАЖЕНИЯ: Как я понимаю, из общих соображений если не делать ООС, то надо чтобы реакция нагрузки не попадала на вход. Т.е. если делаем каскад по таким схемам (автобалансный и неавтобалансный ФИ или балансный и небалансный): то надо уделить внимание обеспечению линейности нагрузки, т.е. для выходного каскада не пойдет - реакция злого импеданса попадет на вход :-) Также не пойдет, если следующий каскад будет работать с сеточными токами. В этой схеме нагрузка оже соединена со входом (ФИРТ, он-же катодин, он-же ... ) но вход низкоомный (катод) и подобный каскад применим только как входной (малая амплитуда сигнала) и он не усиливает. Как драйверный? Ну не знаю.

Пермяк: Я написал конкретно: "Сэлфсплиттером называют выходной РР-каскад без фазоинвертора." Bobby_ii отвечает: "видимо имеется в виду ФИ в драйверном каскаде." Попробую ещё раз: Сэлфсплиттером называют выходной РР-каскад без фазоинвертора. Не ФИ, не драйвер, а читаем как написано: выходной РР-каскад без фазоинвертора.

Бокарёв Александр: Можно и так: самоинвертирующийся выходной каскад без фазоинвертора.



полная версия страницы