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

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

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?)

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

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:

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

Perhatikan bahwa ini berfungsi untuk impedansi keluaran dari:

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.

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.

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.

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.