GDS-projekt, rörslutsteg - slutfört

[Morello]

Vilka tekniska egenskaper fordras hos en utgångstransformator för ett rörslutsteg?

Det är inte en enkel fråga att besvara, men bland annat följande:

- Tillräckligt hög primärinduktans för att inte lasta rören induktivt.
- Tillräckligt låg läckinduktans för att medge adekvat bandbredd för det öppna systemet
- Tillräckligt stor kärna för att ge adekvat effektbandbredd (nedåt)

[Morello]

Bifogar länk till Mercury Magnetics som har en A451 kompatibel trafo ( 120w för 4 6550 rör )
https://www.mercurymagnetics.com/products/?swoof=1&filter_make=dynaco&filter_model=mark-vi&filter_product-type=output-transformer

De är passande men BOOM!!!: Med frakt och moms: ca 11-12 lusentappar för ett stereopar! De får Hammond 1650WA att framstå som prisbilliga. Vi får nog leta vidare...

/DQ-20

Ja, det var inte några direkt billiga trafosar, men det påstås ju att det skall kosta att ligga på topp.

[jonasp]

Tack! De flesta utgångstransformatorer verkar ha konventionella laminerade kärnor. Förekommer mer moderna material?

Påverkar inte primärinduktansen även nedre gränsfrekvensen?

Ursäkta mina förvirrade frågor, jag har mycket begränsad insikt i rörslutsteg.

[Morello]

Jo, det gör den förstås - primärinduktansen och rörens dynamiska anodresistans formar tidskonstanten som definierar det öppna systemets nedre gränsfrekvens (om vi för ett ögonblick negligerar eventuella AC-kopplingar).

Vad beträffar material har jag inte en susning; jag kan bara prata trafosar på ett mer teoretiskt plan.
Strökapacitanser pga. koppling mellan varv och lindningar skapar såklart också problem, liksom tafflig koppling, som i sin tur är roten till läckinduktansen.

Kikar på förefintliga rörslutsteg ser man nästan uteslutande traditionella trafosar av laminerad EI-typ. Har dock ett vagt minne av att BAT nyttjar ringtrafosar. Kanske någon kan redogöra för eventuella för- respektive nackdelar.

[Morello]

Sitter för övrigt och funderar på rör till drivsteget - 12AT7, 12BH7 med flera är rör som dyker upp. Med UL-koppling (utan katodåterkoppling) krävs 100 Vpp vid 25 kohms last.

[DQ-20]

DQ20, ja visst är det ett intressant schema! Helt klart finurligt att nyttja sekundärkranarna för katodåterkoppling, men samtidgt har herr Jonhson valt på bort skärmgalleråterkopplingen (UL-kopplingen) - vad har han vunnit? Båda typerna av återkoppling får ju i praktiken ungefär samma konsekevns; lägre Zut och dito THD. Råförstärkningen minskar ju förstås med katodåterkoppling, vilket ger mindre utrymme för global återkoppling. Jag ser inte riktigt vitsen utöver att charma de som av någon anledning tycker att global återkoppling är av ondo.

Man vinner:
1. Mer kräm
2. Lägre ingångskapacitans genom reducerad Miller-effekt
3. Högre högre känslighet för slutrören
4. Frihet att välja skärmgallerspänning och därmed skapa en väldefinierad arbetspunkt.
5. Undviker konstigheter vid låga skärmgallerspänningar

UL har bara två företräden: endast en matningsspänning och ett litet men dock "ultralinjärt" intervall där minskningen i distortion är högre än minskningen i förstärkning. Väldigt finurligt och ekonomiskt. Användbar tradeoff mellan ren pentod och triod.

Jag tror att global vs lokal feedback i rörförstärkare har mycket med kretsanalys att göra: var uppstår distorsionen och vid vilka nivåer? (Man kan till exempel tänka sig att ha ganska låg känslighet för drivern (genom lokal feedback) eftersom ingångssteget har mer marginal att svinga spänning än drivern har. Hur upprätthåller man förstärkarens balans vid t.ex. överstyrning av slutrör/trafo? Lite som när Self går igenom den generiska Lin-kretsen, men i stället för att t.ex. degenererar ingångssteget använder man lokal spänningsfeedback lite här och där. Lokala slingor han använts länge - långt före allt mumbojumbo om den globala feedbackens skadliga inverkningar. Stabilitet och tolerans mot komponentdrift kan ha varit orsaker att ha flera lokala slingor eftersom klassiska rörförstärkare inte är självbalanserade (typ strömspeglar/strömsänkor). Jag tror också att det är svårare att stabilisera en förstärkare med endast global feedback när det är så många reaktiva komponenter plus komponentdrift (inkl. strömförsörjningen). Framför allt är det utgångstransformatorn som ställer till det och därför kan det vara idé att minska behovet av global feedback runt utgångstransformatorn. Allt som har med magnetism att göra är svartkonster.

Gissar,

DQ-20

[DQ-20]

Ja, det var inte några direkt billiga trafosar, men det påstås ju att det skall kosta att ligga på topp.

You know it!

/DQ-20

[BellsnWhistles]

Är inte rörsteg generellt mindre känsliga för kraftigt kapacitiva impedanser än transistor dito (med avseende på stabilitet, kanske inte frekvensgång)?

Det beros ju lite på vad för rör- respektive halvledarslutsteg vi jämför, men rörslutsteg har generellt sett en högre intrinsikal utgångsimpedans, vilket naturligtvis gör de mer känsliga för kapacitiva laster.

"naturligtvis gör de mer Okänsliga för kapacitiva laster"

eller? Annars är jag ute och cyklar tror jag.

[DQ-20]

Tack! De flesta utgångstransformatorer verkar ha konventionella laminerade kärnor. Förekommer mer moderna material?

Om du menar trafos som involverar effekt: näe. "Grain-oriented silicon steel" is da shit. Amorfa legeringar används av japanska rörbögar (yes, I said it) och i småsignalstrafos. Klarar lägre effekt vid samma volymstorlek.

Påverkar inte primärinduktansen även nedre gränsfrekvensen?

Morello har visst redan svarat men man bör hålla isär lågnivåbandbredd och effektbandbredd (fullt spätt). När ωLp=Rlast (primärinduktansen=lasten) har effekten reducerats till hälften. Men när ωLp=Ranod//Rlast har en lågsignalsignal sjunkit 1 dB. Eftersom en pentod har enormt mycket högre Ra än en triod eller UL-kopplad pentod (och definitivt högre än lasten) så ser man att det kör ihop sig på bandbreddsfronten med pentoder. Men detta är innan man petar in feedback och med en pentod har man mer kvar och denna feedback kan användas för att linjärisera både linjär och olinjär distorsion i både utgångsrör och transformator. Eller så drar man den direkt från utgångsrörens anoder till driverns katoder eller galler. Men drar man på järnet så blir transformatorns kärna mättad och då kukar det ur helt. Det är därför som trafovikt spelar roll. Det finns dock en del att vinna med t.ex. C-kärna eftersom magnetfältet slipper sladda i EI-kärnans skarpa hörn (känn den mäktiga metaforen). En toroid är väldigt effektiv, transformatorerna svar på NASCAR, men baksidan är att den inte tål några dc-obalanser att tala om - kärnan mättas snabbt. Lite meckiga att linda konsistent är de också, vilket inses av alla som försökt göra garntofsar på dagis. Används i princip bara när effekt är själva grejen, aldrig till lågnivåtrafos. C-kärna och EI-kärna för push-pull har små luftgap (typ 20-30 μm), vilket medger viss dc-obalans. På single-ended har man betydligt större luftgap för att vilopunktens likströmsmagnetiseringen skall hamna "mitt på kurvan", men det ger märkbart lägre primärinduktans.

/DQ-20

[DQ-20]

Är inte rörsteg generellt mindre känsliga för kraftigt kapacitiva impedanser än transistor dito (med avseende på stabilitet, kanske inte frekvensgång)?

Det beros ju lite på vad för rör- respektive halvledarslutsteg vi jämför, men rörslutsteg har generellt sett en högre intrinsikal utgångsimpedans, vilket naturligtvis gör de mer känsliga för kapacitiva laster.

"naturligtvis gör de mer Okänsliga för kapacitiva laster"

eller? Annars är jag ute och cyklar tror jag.

Frekvensgång - mer känslig om man accepterar hög utgångsimpedans jämför med transistorsteg.
Stabilitet - det beror så på hur mycket feedback man smackar på för att uppnå låg utgångsimpedans. Vill man ned i transistornivå så är den höga utgångsimpedansen (utan feedback) definitivt ingen fördel eftersom man måste ha plenty med feedback runt trafo och utgångsrör bara för att få till frekvensgången, vilket påverkar stabiliteten negativt i båda ändarna av tonkurvan. Anledningen till att rörförstärkare generellt är "lätta" att stabilisera är att man nöjer sig med högre distorsion och utgångsimpedans och kan därmed tillåta sig att använda mindre global feedback. Jag har svårt att se det som en fördel.

/DQ-20

[BellsnWhistles]

Frekvensgång - mer känslig om man accepterar hög utgångsimpedans jämför med transistorsteg.
Stabilitet - det beror så på hur mycket feedback man smackar på för att uppnå låg utgångsimpedans. Vill man ned i transistornivå så är den höga utgångsimpedansen (utan feedback) definitivt ingen fördel eftersom man måste ha plenty med feedback runt trafo och utgångsrör bara för att få till frekvensgången, vilket påverkar stabiliteten negativt i båda ändarna av tonkurvan. Anledningen till att rörförstärkare generellt är "lätta" att stabilisera är att man nöjer sig med högre distorsion och utgångsimpedans och kan därmed tillåta sig att använda mindre global feedback. Jag har svårt att se det som en fördel.

/DQ-20

Ok, ja det låter ju rimligt.

[jonasp]

Jag tackar för era svar! Detta är ett väldigt intressant projekt, personligen kommer jag nog att hålla mig till transistorslutsteg men jag kommer att följa tråden eller utvecklingen med stort intresse!

[Morello]

Man vinner:
1. Mer kräm
2. Lägre ingångskapacitans genom reducerad Miller-effekt
3. Högre högre känslighet för slutrören
4. Frihet att välja skärmgallerspänning och därmed skapa en väldefinierad arbetspunkt.
5. Undviker konstigheter vid låga skärmgallerspänningar


DQ-20

Ja, man får förstås litet mer kräm då tetrodkopplade rör ger lägre mättnadsspänning.
Ingångskapacitansen är kanske inte ett jätteproblem; vi måste ju ändå ha en ganska hygglig drivare för att hantera gallerresistansen om 25 kohm i detta fall.

Vad menar du med punkt 3?

Den galvaniska kopplingen mellan högtalarutgång och den högspända anodmatningen ser jag eventuellt som litet problematiskt ur ett regulatoriskt perspektiv, men det kanske vi kan bortse från då vi talar om ett GDS-projekt.

[Morello]

japanska rörbögar (yes, I said it) och i småsignalstrafos.

/DQ-20

[DQ-20]

Man vinner:
1. Mer kräm
2. Lägre ingångskapacitans genom reducerad Miller-effekt
3. Högre högre känslighet för slutrören
4. Frihet att välja skärmgallerspänning och därmed skapa en väldefinierad arbetspunkt.
5. Undviker konstigheter vid låga skärmgallerspänningar


DQ-20

Ja, man får förstås litet mer kräm då tetrodkopplade rör ger lägre mättnadsspänning.
Ingångskapacitansen är kanske inte ett jätteproblem; vi måste ju ändå ha en ganska hygglig drivare för att hantera gallerresistansen om 25 kohm i detta fall.

Vad menar du med punkt 3?

Den galvaniska kopplingen mellan högtalarutgång och den högspända anodmatningen ser jag eventuellt som litet problematiskt ur ett regulatoriskt perspektiv, men det kanske vi kan bortse från då vi talar om ett GDS-projekt.

När det gäller punkt 3 så avsåg jag förspänningen på styrgallret och vilken spänning som krävs för att styra ut slutrören. För att kräma ut 100 W ur ett par KT88 (kräver nedförsbacke och medvind) behöver man 67 volt p-p för tetrodkopplingen och 104 volt p-p för UL-kopplat (40% UL). Det ställer högre krav på drivern. Med så höga matningsspänningar som krävs för slutrören har man visserligen möjlighet att ge drivern tillräcklig spänning även efter filtrering, men det är inte trivialt. Men det kunde varit värre: trioder med låg förstärkningsfaktor kan ju kräva 200 volt p-p.

Vad gäller det regulatoriska har jag ingen aning. Det är ju regler som skall följas och jag saknar insikt. Att "resonera" duger ju inte. Men visst: det är ju direktkoppling från in- till utsidan av chassit så i teorin kan man ju få 500 volt på 0- och 16-ohms tappen. Fast bara en liten stund: man jordar 4-ohms tappen. Om jag får tid över kanske jag gör lite googling om det hänt någon. Med tanke på alla Audio Research som producerats (och även sålts i Sverige) med den kopplingen är det nog inte så vanligt: strömmen kan inte gå genom röret utan det måste vara en kortis eller liknande.

/DQ-20

[Morello]

Här är ett annat festligt exempel - ARC VTM120. Här har man kastat om UL-tapparna!

[Morello]

När det gäller punkt 3 så avsåg jag förspänningen på styrgallret och vilken spänning som krävs för att styra ut slutrören. För att kräma ut 100 W ur ett par KT88 (kräver nedförsbacke och medvind) behöver man 67 volt p-p för tetrodkopplingen och 104 volt p-p för UL-kopplat (40% UL). Det ställer högre krav på drivern. Med så höga matningsspänningar som krävs för slutrören har man visserligen möjlighet att ge drivern tillräcklig spänning även efter filtrering, men det är inte trivialt. Men det kunde varit värre: trioder med låg förstärkningsfaktor kan ju kräva 200 volt p-p.

/DQ-20

Helt riktigt, men vad händer med katodåterkoppling - maximalt sving på styrgallret ökar och det blir knappast försumbart. Å andra sidan skall vi inte vara rädda för en krävande drivare; lite utmaning måste vi tåla annars är projektet meningslöst.

[tordnilsson]

När det gäller punkt 3 så avsåg jag förspänningen på styrgallret och vilken spänning som krävs för att styra ut slutrören. För att kräma ut 100 W ur ett par KT88 (kräver nedförsbacke och medvind) behöver man 67 volt p-p för tetrodkopplingen och 104 volt p-p för UL-kopplat (40% UL). Det ställer högre krav på drivern. Med så höga matningsspänningar som krävs för slutrören har man visserligen möjlighet att ge drivern tillräcklig spänning även efter filtrering, men det är inte trivialt. Men det kunde varit värre: trioder med låg förstärkningsfaktor kan ju kräva 200 volt p-p.

/DQ-20

Helt riktigt, men vad händer med katodåterkoppling - maximalt sving på styrgallret ökar och det blir knappast försumbart. Å andra sidan skall vi inte vara rädda för en krävande drivare; lite utmaning måste vi tåla annars är projektet meningslöst.

Angående drivrör så har ju ARC valt rejäla sådana i sina senare / större slutsteg tex så sitter det 6L6 som drivrör i VTM200 !

[Morello]

Beror nog på att matningsspänningen till drivaren är skyhög.

[tordnilsson]

Så kan det säkert vara men i Reference 210 är det 6550 som drivrör!
Kanske av samma orsak men det verkar som att ARC har valt att använda katodföljare med effektrör som är "triodkopplade" i flera av de större slutstegen.
VM220 är en intressant konstruktion med ett 6n1 som katodföljare i drivsteget, även VS110 har ett intressant schema tycker jag.

[DQ-20]

Här är ett annat festligt exempel - ARC VTM120. Här har man kastat om UL-tapparna!

Det ser ut som en snålvariant på McIntoshs utgångssteg. Jag vet inte hur spänningarna ser ut, men på McIntosh blir resultatet att man håller spänningen mellan accelerationsgaller och katod konstant eftersom McIntosh har negativ feedback till katoderna genom en separat lindning: när katoderna går positiva (negativ feedback) går accelerationsgallren också positiva (positiv feedback) och vice versa. I VTM120 är det lite fattigare men på samma bolin. Genom att koppla UL "fel" så ger man lite positiv feedback till accelerationsgallret via UL-uttaget och lite negativ feedback via katodernas koppling till sekundären. Genom kopplingen uppnår man ett funktionssätt som identiskt med (eller åtminstone liknar) - tadaa - ett GK-steg med en pentod, vilket som alla vet (hehe) har konstant spänning mellan accelerationsgaller och katod. Till skillnad mot MacIntosh som är så hårt kopplad till trafon via flera separata lindningar att utgångssteget har gain=1*, har den här konstruktionen en del gain kvar. Vad summan av kardemumman blir distorsionmässigt vet jag inte, men det är alltid kul med egensinniga konstruktioner om man gillar att studera kretsscheman. Om man får spekulera ger det en liten distorsionssänkning utan att gain minskar i samma proportion eftersom den negativa feedbacken kommer från sekundären och därmed innehåller samtliga felkällor.

DQ-20

*) Macintoshs enda "USP" är egentligen utgångssteget där driver, slutrör och transformator sitter ihop i enhet med genom multipla feedbackslingor. Det ställer höga krav på transformatorerna liksom på den som försöker läsa schemat.

[BellsnWhistles]

*) Macintoshs enda "USP" är egentligen utgångssteget där driver, slutrör och transformator sitter ihop i enhet med genom multipla feedbackslingor. Det ställer höga krav på transformatorerna liksom på den som försöker läsa schemat.

Hoppas att detta GDS-steg kommer låta bättre än McIntosh MC275 VI som jag aldrig blev vän med, platt och tråkigt och odynamiskt ljud trots att alla sa att steget var så bra.
Men det var snyggt!

[Plymotonic]

Detta är spännande!

Det förefaller mig som att utgångstrafar tangerar svartkonst; men till skillnad från ormolja ger de en faktisk inverkan på bandbredd, stabilitet, effekt, distorsion et al.


/ply

[I-or]

Det optimala materialvalet för en utgångstransformator i ett slutsteg är antagligen koboltjärn som exempelvis Hiperco 50. 20-25 % högre maximal flödestäthet än kiselstål (mindre viktigt här), lägre hysteresförluster (mindre viktigt här) och framförallt sannolikt även betydligt lägre magnetiska olinjäriteter via det stora inslaget av kobolt (50 %). Man kan tänka sig en laminerad lösning eller en s.k. tape wound core med detta material.

Problemet är att kostnaden är ca 50 gånger högre än för kiselstål (som förvisso är struntbilligt) och materialet används därför oftast för högprestandatillämpningar som i transformatorer för flygindustrin, kompakta elmotorer m.m. I mindre serier kommer dock materialkostnaden att utgöra ett relativt sett mindre inslag, så möjligen kan detta vara gångbart här, speciellt eftersom slutsteget inte kommer bli att det billigare slaget hur som helst.

[Morello]

Vi välkomnar "Isidor Magnetics" till rörträsket - intressant läsning!

[Plymotonic]

https://www.gaotune.com/product/hiperco-50-c-core.html

[Morello]

En annan detalj jag funderat på är om man skall DC-koppla katodföljarna till slutrören för att slippa de kopiösa kopplingskondensatorerna som annars åtgår, men å andra sidan går det åt fyra följare istället för två givet att man vill kunna ställa viloströmmen individuellt för respektive effektrör. Hur man än vänder på steken kostar det.

[Morello]

https://www.gaotune.com/product/hiperco-50-c-core.html

Vem har en lindningsmaskin hemma i garaget?

DQ20 kanske?

[I-or]

Vi välkomnar "Isidor Magnetics" till rörträsket - intressant läsning!

Hehe, till detta knasiga glödlampsprojekt måste man förstås dra sitt minimala strå till stacken.

För att minimera materialåtgången för koboltjärntransformatorn bör man för övrigt mycket riktigt sikta på en dubbel C-kärna (vilket i princip utgör en toroid med dubbla luftgap, men även förenklar trådlindningen) som ger många fördelar och få nackdelar.

[Morello]

Vill man ha en luftspalt i en traf för en tryck/dra-konstruktion. Läckinduktansen torde öka en aning även med en smal spalt-