Mengapa menempatkan transformator step-down setelah tabung vakum di penguat katup?

13

Saya sedang meneliti amplifier katup. Saya menemukan skema ini untuk satu:

gambar

Jadi input diperkuat oleh katup pertama, dan kemudian sinyal yang diperkuat diperkuat lagi oleh katup kedua, kan?

Pertanyaan saya adalah, mengapa tegangan diturunkan sebelum pergi ke speaker? Sepertinya tidak ada gunanya bagi saya, meningkatkan tegangan dengan katup dan kemudian menguranginya lagi. Semua skema yang dapat saya temukan online lakukan ini. Mengapa?

(Apakah rel 300V di bagian atas terkait dengan transformator? Jika tidak, untuk apa itu?)

Jacob Garby
sumber
4
Garis beban tabung vakum mengharuskan transformasi impedansi stepdown. Menjalankan tabung (kecil) pada 8 ohm akan menghasilkan daya yang sangat rendah. Menjalankan tabung yang sama pada 5.000 ohm (200 volt dan 40 miliAmps) adalah kesuksesan besar.
analogsystemsrf
7
It seems pointless to me.... jadi, menghindari potensi 300V di terminal speaker sepertinya tidak ada gunanya bagi Anda?
jsotola
@ jsotola Saya melihat apa yang Anda maksudkan, tetapi dalam hal ini, mengapa memberikan potensi 300V di tempat pertama?
Jacob Garby
1
tegangan diperlukan untuk operasi tabung vakum
jsotola

Jawaban:

42

Ini masalah impedansi.

Tegangan anoda (pelat) tabung bervariasi pada rentang yang luas, sedangkan arus bervariasi pada rentang yang jauh lebih kecil. Jika Anda mendefinisikan impedansi keluaran sebagai

ZHaikamut=ΔVΔsaya

Ini biasanya bekerja dengan jumlah yang cukup tinggi untuk tabung vakum tipikal, sesuai urutan ribuan ohm.

Di sisi lain, sebagian besar speaker memiliki impedansi rendah - pada urutan 4 hingga 16 Ω - yang berarti mereka menginginkan perubahan arus yang relatif lebih tinggi ditambah dengan perubahan tegangan yang relatif lebih kecil.

Perhatikan bahwa dalam kedua kasus, Anda berbicara tentang jumlah daya yang sama (tegangan × arus), yang merupakan apa yang sebenarnya dicapai oleh amplifer - peningkatan daya sinyal dari input ke output.

Transformator menyediakan perubahan impedansi ini. Ini memperdagangkan ayunan tegangan tinggi dengan ayunan arus tinggi. Tanpa itu, Anda hanya akan mendapatkan sebagian kecil dari kekuatan sinyal yang tersedia yang benar-benar dikirim ke speaker, dibatasi oleh arus yang relatif rendah di tabung.


Dari komentar:

Tahu apa gunanya 300V? Apakah itu hanya catu daya untuk katup? Mengapa begitu bertegangan tinggi?

Catu daya 300V diperlukan untuk alasan yang hampir sama: Output impedansi tabung secara inheren tinggi.

Tabung 6V6 diberi peringkat untuk arus pelat 50 mA (rata-rata), yang berarti bahwa ayunan arus sinyal harus kurang dari sekitar ± 40 mA (puncak). Demikian pula, tabung dinilai untuk tegangan pelat 250 V (nominal, tetapi sering overdrive dalam hal ini), sehingga tegangan sinyal harus kurang dari sekitar ± 120 V (puncak).

Oleh karena itu daya sinyal yang tersedia pada output adalah arus RMS dikalikan dengan tegangan RMS, atau:

40mA2120V2=4.8W2=2.4W

Jika Anda menggunakan tegangan pelat yang lebih rendah, daya yang tersedia berkurang secara proporsional.

Perhatikan bahwa ini berfungsi untuk impedansi keluaran dari:

Zout=120V40mA=3000Ω

Untuk menggerakkan speaker 8Ω, Anda akan menggunakan transformator 3000Ω: 8Ω (rasio 19,4: 1), yang akan memberi Anda 4,38 V RMS dan 548 mA RMS di speaker.

Dave Tweed
sumber
2
Jadi apakah saya benar dalam berpikir transformator pada dasarnya mengurangi impedansi , menjadi yang benar untuk pembicara?
Jacob Garby
1
Ya, itulah idenya. Rasio impedansi adalah kuadrat rasio belokan. Misalnya, jika Anda membutuhkan rasio impedansi 1000: 1, Anda ingin kira-kira rasio belok 32: 1.
Dave Tweed
1
Terima kasih, mengerti! Tahu apa gunanya 300V? Apakah itu hanya catu daya untuk katup? Mengapa begitu bertegangan tinggi?
Jacob Garby
2
Lihat edit di atas.
Dave Tweed
1
Produk sampingan yang bermanfaat adalah pengurangan tegangan pada kabel speaker, jika hewan atau orang menyentuh kabel yang terbuka.
Andrew Morton
26

Selain apa yang dikatakan Dave Tweed (+1), transformator dalam kasus ini juga menghilangkan arus bias DC dari pergi ke speaker, dan memisahkan tegangan input dan output mode umum.

Arus plat V1 berada pada nilai tengah saat idle. Sinyal input menyebabkan arus plat naik dan turun dari nilai tengah sesuai dengan puncak dan palung sinyal input.

Bahkan jika ada speaker yang cocok dengan impedansi pada pelat 6V6, arus DC bias melalui itu tidak akan diinginkan. Trafo juga memblokir DC, sambil melewati bagian AC yang relevan dari sinyal.

Perhatikan bahwa pencocokan impedansi masih menjadi alasan utama. Karena transformator diperlukan untuk itu, perancang sirkuit memanfaatkan fakta bahwa ia juga memblokir DC, dan bahwa mode input dan output tegangan umum dipisahkan. Fakta terakhir ini memungkinkan satu sisi dari speaker dibumikan, meskipun primer transformator terikat pada 300 V.

Olin Lathrop
sumber
3

Jawaban Singkat: Mengurangi impedansi keluaran untuk mencegah pemuatan tegangan yang signifikan

Untuk respon bass yang baik, speaker adalah motor linear / generator dengan EMF belakang pada denyut nendang drum. Dengan demikian impedansi keluaran harus jauh lebih rendah daripada pembicara. Ini juga disebut Faktor Peredam = Zspeaker / Zout dan hanya 20 pada ampli daya rendah murah, 100 ampli baik dan 1000 ampli besar.

Jadi apa yang ada di Vacuum Tube Amp?

  1. Itu tergantung pada Tube Zout dibagi rasio belitan transformator kuadrat.

  2. Jadi reduksi impedansi rasio n² mengurangi impedansi output tinggi menjadi agak lebih rendah daripada impedansi speaker.

  3. Tanpa spesifikasi, sulit ditebak tetapi tidak pernah sebagus status soldid tetapi menimbulkan distorsi harmonik dari belakang EMF, bukan hanya batas lunak tabung tetapi faktor redaman yang buruk mungkin "menyenangkan" bagi beberapa pemain gitar tetapi "berlumpur" untuk audio ahli bermain spektrum luas.

  4. Karena rasio belokan juga mengurangi tegangan sebesar n, ayunan voltase tabung harus n kali lebih besar dari apa yang dilihat pembicara

  5. misalnya dengan demikian mungkin ayunan 9 kali lebih besar dan pengurangan Vdc dan / 81 dari impedansi output tinggi ... .mungkin rasio turn lebih ... 20; 1 Rasio tegangan adalah rasio impedansi 400: 1 mungkin memberikan faktor peredam <10 yaitu DF buruk jadi mereka sering menggunakan 16 speaker Ohm.

  6. BTW Banyak desain Tube amp yang jauh lebih baik dari yang ini.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
sumber
1
Faktor peredam adalah berita bagi saya. Terima kasih atas pendidikannya
Reversed Engineer
DF adalah kebalikan dari kesalahan Regulasi Muat untuk catu daya apa pun kecuali diterapkan pada audio sehingga kesalahan reg beban 1% = DF 100 dan DF <10 berarti kesalahan beban> 10% sering dari EMF belakang tetapi juga hanya kehilangan efisiensi untuk CW
Tony
Aha - Saya mengerti mengapa itu metrik yang berguna!
Reversed Engineer
0

Saya perlu memperbaiki terminologi menyesatkan Anda. Ini adalah transformator daya pencocokan impedansi , bukan step-down!

Agar Anda memahami jawabannya, Anda perlu tahu:
1) Tujuan dari penguat, adalah untuk memperkuat daya (bukan arus atau tegangan).
2) Perangkat tabung vakum hanya bisa menyediakan arus "kecil", tetapi bisa menangani tegangan tinggi.
3) Tabung vakum memiliki impedansi K ohm , sedangkan impedansi speaker berada di urutan ohm .

Karena P = VI, untuk memberikan penguatan daya maks dengan perangkat kecil saat ini, kita harus menggunakan tegangan maks yang dapat ditangani perangkat (ini adalah jawaban untuk pertanyaan "mengapa tegangan tinggi").
Karena transfer daya maksimum antara dua perangkat terjadi ketika impedansinya cocok, transformator daya pencocokan impedansi adalah solusi ideal untuk masalah ini (dan masalah lain yang disebutkan dalam jawaban lain).

Rel tegangan dari rangkaian apa pun, diperlukan karena "kekekalan hukum energi". Meskipun kekuatan sinyal sedang diperkuat, ia datang dengan biaya daya yang disediakan oleh rel tegangan.

Guill
sumber
Benar, saya pikir itu masuk akal. Jadi, total impedansi keluaran dari penguat sebelum transformator impedansi hanyalah impedansi dari tabung itu sendiri?
Jacob Garby