6n6p hybridivahvistin

Lari

Käyttäjä
Liittynyt
2.10.2014
Viestejä
241
Muutama vuosi on mennyt välissä ja DIY-hifiharrastus on jäänyt vähän vähemmälle. Vuonna 2017 settiin jämähti Contrapunctumien kaveriksi Pännäri PL504-pääte ja niillä on soiteltu nyt sekä musiikkia, että huolehdittu TV:n jokapäiväisestä äänentoistosta.

Tänä syksynä heräsi kipinä jatkaa kokeiluja. Tarkoituksena tällä kertaa myös mitata vahvistimet huolellisesti valmistusvaiheessa. Hajanaisesti osia löytyy ainakin neljään erilaiseen vahvistimeen, mutta tärkeimmät eli pääte- ja verkkomuuntajat ovat olleet vielä hankkimatta. Joskus muutama vuosi sitten ideoin SRHS-foorumilla vahvistinta, jossa 6N6P:tä ajettaisiin suorakytkettynä vuorovaihekytkennässä suoraan operaatiovahvistimella. Nimimerkki Salo jalosti ajatuksen valmiiksi vahvistimeksi ja teetti vahvistimelle myös piirilevyt, jotka sittemmin ovat jääneet hyllyyn. Alkuperäistä kytkentää Salo testasi kahdella päätemuuntajavaihtoehdolla Indel TGL20/002 ja Toroidyn TTG-ECL86PP:llä ja molemmat antoivat ihan lupaavia tuloksia. Salo voinee julkaista vahvistimen kytkennän ja särömittaukset täällä niin halutessaan.

Päädyin hommaamaan Puolasta tuohon edulliset muuntajat:
TT60/46/A (Sizei audo grade toroidi).
TG 20/5816 (Ilmeisesti Sizein kopio Indelin TGL20/002 mallista)

Muuntajat saapuivat tänään ja seuraavana tarvitsee tilata puuttuvat osat. Koitan dokumentoida projektia pidemmälle syksyn edetessä. Tänään pääsin kuitenkin mallintamaan muuntajia ja piirilevyjä paikalleen. Aikanaan kiinasta tilattu alumiininen pikkukotelo näyttäisi sopivan tällä vahvistimelle erinomaisesti.
20200925_141845891_iOS (kopio).jpg
 
Tässä vahvistimen ja virtalähteiden skemat. Mittaustulokset Indelin TGL20/002 muuntajalla löytyisi myös, mutta tänne foorumille ei näköjään saa liitettyä pdf-tiedostoja. Jos joku kaipaa niitä, niin laitan sähköpostilla. Lyhyesti voisi sanoa, että vahvistimen särö on pieni ja taajuusvaste laaja.

Yhtenä ideana operaatiovahvistimen käytölle pääteputken ohjainasteena on se, että päästään yli kaksinkertaiseen lähtötehoon normaaliin putkikytkentään verrattuna. Normaalisti AB1-luokassa, jossa hilojen ohjausjännite ei yllä positiiviselle puolelle, saa 6N6P tuplatriodilla n. 3 W lähtötehon.
Operaatiovahvistin kykenee syöttämään pieniohmista kuormaa, jolloin käytettäessä sitä ohjainasteena on mahdollista ajaa pääteputken hilat positiiviselle jännitteelle, tässä tapauksessa n. +6 Vpeak, jolloin lähtötehoa saadaan jopa 8 W ilman, että signaali alkaisi leikkautua.
 

Liitteet

  • 6N6P_op_skema.JPG
    6N6P_op_skema.JPG
    100 KB · Katsottu: 85
  • 6N6P_PP_op_skema.GIF
    6N6P_PP_op_skema.GIF
    25,1 KB · Katsottu: 85
Noniin, nyt on syysloman kunniaksi osia tilattu sekä Puolasta TME:ltä, että kotimaasta Uraltonelta. Paljon on muuttunut muutamassa vuodessa. Puolasta tilaten osien hinnat ei enää ole yhtä kilpailukykyisiä kuin ennen, huomasin tuon jo muuntajia tilatessa. Sekä Toroidyn että Indelin muuntajien hinnat ovat nousseet, joten päädyin tuohon Sizein vaihtoehtoon, kun näytti ainakin ulkoisesti täysin Indeliä vastaavalta. Samalla tilasin Salon GU50 PP-vahvistimeen Indelin 300 W verkkotoroidin, jonka aikanaan annoin toiselle harrastajalle käyttöön. Tuo muuntaja maksoi vuonna 2016 noin 40 € ja nyt hintaa tuli yli 60 euron, samasta paikasta tilattuna. Eipä sillä, varsin edullinen tuo 300 W verkkotoroidiksi on edelleen. En oikein kyllä löytänyt syytä hintojen nousulle. Ajattelin aluksi, että Puolan huima talouskasvu olisi nostanut valuuttakursseja, mutta tämäkin epäily osoittautui vääräksi.

Myös juotostarvikkeissa on tapahtunut muutoksia. Näemmä ROHS-lyijytinojen kielto koskee nyt myös tinojen vähittäismyyntiä harrastajille. Hankalampiin tinoihin siirryttäessä päätin ostaa myös uuden juotosaseman budjettiluokasta pitkään palvelleen verkkiksen halpisaseman tilalle. Ilokseni huomasin, että Uraltonella oli hyllyssä Kiinalaisia Yihuan harrastaja-luokan juotosasemia, vieläpä ebay-hintoihin verrattuna kilpailukykyiseen hintaan. Päätin siltä istumalta tilata myös sellaisen.

EDIT: Tarkempi tarkastelu kuparin maailmanmarkkinahintaan osoittautui todennäköiseksi syyksi muuntajien hintapaineelle. Korotusta on viidessä vuodessa tullut reippaasti lisää.
 
Homma etenee, ei vielä päästy ottamaan ensisavuja, mutta huomenna ehkä...

Ei tuonne koteloon taaskaan liikoja tiloja jäänyt
20201016_135538562_iOS.jpg
20201016_165452260_iOS.jpg
20201016_165503348_iOS.jpg
 
Noniin nyt vahvistinta on koekäytetty ja mitattu. Vastakytkemättömänä vahvistin trimmautui USB-äänikortin ja ARTAn avulla hienosti lähestulkoon suunnittelijan ilmoittamiin vastakytkemättömän vahvistimen säröarvoihin.

Vastakytkettynä en saanut laitosta toimimaan, alkuperäisellä vastakytkentävastuksen arvolla (10 Kohm) laite lähti (korviinkuultavasti, vaikka keinokuormaan ajettiinkin) värähtelemään, kokeilin sen jälkeen kääntää toision napaisuuden, jonka jälkeen laite ei enää värähdellyt, mutta vavistimesta sai vain n. 0.3 V 8 ohmin keinokuormaan. Kokeilin myös vaihtaa vastakytkentälenkin vastuksen tilalle 15 kOhmin vastuksen, mutta ei vaikuttanut lopputulokseen. Nyt täytyy vähän pitää taukoa ja lähteä etsiskelemään vikaa tarkemmin. Mistähän kannattaisi lähteä vikaa etsimään?
 
Anna piirilevyllä olevan 15 k vastuksen olla paikallaan, mutta irrota päätemuuntajalta tuleva takaisinkytkentä.
Syötä sopiva signaali vahvistimeen ja säädä lähtötaso muutamaan volttiin. Kytke sitten 100k vastus tai trimmeri toisiolta tulevaan vastakytkentälinjaan, siis sarjaan piirilevyllä olevan 15k vastuksen kanssa.
Nyt lähtötason pitäisi pudota hiukan. Jos lähtötaso nousee, pitää muuntajan polariteeti kääntää.
Kun olet todennut, että lähtötaso em. 100k vastuksella/trimmerillä laski, voit säätää trimmeristä tasoa (eli vastakytkentää) kunnes taso laskenut halutun määrän. Sopiva vastakytkennän määrä on 10...12 dB, eli tason pitää laskea alkutilanteesta tuon verran.
Vasta kun vastakytkentä toimii ja on säädetty haluttuun arvoon, voi alkaa optimoida vastakytkentävastuksen rinnalla olevaa kondensaattoria.
Tämä on parasta tehdä 5 kHz...10 kHz kanttiaallolla, ja säätää signaalimuoto mahdollisimman puhtaaksi, eli minimoida ylitys (ringing), mutta säilyttää kantin reunat mahdollisimman terävinä.
 
  • Tykkää
Reaktiot: MPS
Kiitokset salo, tällä tavoin löytyi ainakin se asetus, jolla lähtötaso nousi. Mutta jotain kummalista tapahtuu kun toision napaisuuden kääntää. Lähtötaso tippuu 0.3 v korville ja särö kasvaa, vaikka käytin sarjassa 100 k vastusta. Sitten keksin jättää vastakytkentäpuolella pelkät toision maadoituspiuhat kiinni. Olin jättänyt aikaisemmin koko toision kellumaan, kun mittasin vastakytkemätöntä vahvistinta. Putket näyttäisivät värähtelevän, jossain ei audiotaajuudella. Pelkkä kaiutinlähdön maapiuhan kiinnittäminen tiputtaa lähtötasoa toistakymmentä desibeliä ja putki alkaa hehkua punaisena. Kokeilin tämän siten, että kytkin vuorotellen vasemman ja oikean kanavan kaiutinlähdön maadoituksen ja sama toistui molemmilla. Täytyy katsoa, että maadoituksissa ei ole mitään hassuja.
 
Jos vahvistin lähtee vastakytkentä kytkettynä värähtelemään niin ulostulomuuntajasta pitää kääntää ensiöpuoli, ei toisio.

Ja toisiopiirin toinen pää toki maihin.
 
Noniin, tein itsestäänselvät muutokset ja nyt ainakin vastakytkentä toimii oikein. Kuvassa ennen ja jälkeen kuvat, eli tuosta suoraan katsottuna vastakytkentää olisi noin 15 db. Vääntelin trimmereistä erilaisia asetuksia ja tarkastelin säröspektriä lennosta, oli jännä huomata, että aika paljon saa kokonaissäröä ruuvattua alas, mutta välillä spektrin kustannuksella. Esim. vielä uudestaan AC-bal potikkaa ruuvaamalla toisen harmonisen sai lähes eliminoitua, mutta jäljelle jäi vielä reilusti kolmatta. Mielenkiintoista ja opettavaista.

Mikä on oikea tapa vahvistimen optimointiin? Aloitetaanko pääteasteen, tässä tapauksessa vakiojännitenielun säätämisestä ja siirrytään ac-bal-potikan kautta lopuksi lisäämään vastakytkentä peliin? Vai säädetäänkö toimintapistettä edelleen vastakytkennän kytkemisen jälkeen?

20201017_214852780_iOS.jpg20201017_215229173_iOS.jpg
 
Säätöjärjestys:

- suurjänniteregulaattorin lähtöjännite ---> 240 V (pysyy muuttumattomana ilman kuormaa/kuorma päällä)
- 6N6P:n anodivirta yht. 35 mA (pitää mitata virtamittarilla esim. päätemuuntajan keskitapin ja regulaattorin väliltä)
- ilman vastakytkentää AC-balance:lla särö minimiin (vaikuttaa vain parillisiin harmoonisiin, kuten huomasit)
- vastakytkentä päälle ja säädetään halutuksi (huomasin, että minulla oli protossani 17 dB = aika paljon)
- vastakytkentäkonkan C6 optimointi 5 kHz...10 kHz kanttiaallolla

Oliko noissa edellä esittämissäsi kuvissa sama lähtötaso ja mikä se oli ?
 
Mittalaitteistostakin lukisin oikein mielellään kattavan esittelyn.

Itelläkin haaveissa saada jonkinlainen mittalaitteisto kasaan.
 
Kiitokset vastauksista ja avusta. Aikaisemmassa kuvissa oli siis esitettynä suoraan tilanne jossa samoilla volumen ja äänikortin asetuksilla kytkettiin vastakytkentä päälle. Eli ARTAN kuvakaappauksen vasemmassa alakulmassa oleva signaalitason muutos kuvien välillä on siis suoraan vastakytkennän voimakkuus. Lähtötilanne vastakytkemättömänä oli jossain 5.5 Vrms tienoilla 8 ohmin keinokuormaan. Mittaukset jatkuu toivottavasti huomenna, tänään oli tekemistä toisen harrastuksen parissa.

Mittalaitteistosta sen verran, että rakensin vahvistinmittauksia varten 2 ohmin tehovastuksista stereo keinokuorman jäähdytyssiiliin kiinnitettynä. Kuormassa on 4 ja 8 ohmin lähdöt saatavissa stereona ja 16 ohmin lähtö kytkettävissä mono-versiona.

Äänikorttina toimii Steinbergin UR22 mk2 USB audiointerface, joka ei kyllä ole paras mahdollinen, mutta riittävä tässä vaiheessa. Ajattelin panostaa jossain vaiheessa MOTU:n M4-äänikorttiin, joka vaikutti erittäin lupaavalta eikä hintaakaan ole paljoa. Hyllystä löytyy myös vanha 20MHz analogiskooppi, mutta siihen en ole vielä koskenut, kun tarvittava probe puuttuu. Niin ja tietysti tavallinen yleismittari löytyy myös.
 
Noniin nyt on vahvistin mitattu ja koekuunneltu. Aivan ei alkuperäisiin suunnittelijan ilmoittamiin säröarvoihin päästy, mutta kohtuullisiin kuitenkin. Nähtäväksi jää, johtuuko Sizein halpismuuntajista, mittaajasta vai virheestä kytkennässä. Katsotaan, jos jotain voidaan vielä parantaa. Alla olevat mittaukset 15 db vastakytkennällä.

Subjektiivisesti vahvistin kuulostaa kuitenkin mielestäni erittäin hyvältä kohtuullisilla kuunteluvoimakkuuksilla. Basso on erityisen hienosti kontrollissa. Tästä riittää tehoa kovemmillakin voimakkuuksilla kuunteluun, mutta itseäni isommilla volumeilla häiritsi jonkin verran korkeiden taajuuksien lievä kireys. Kuuntelin kuitenkin useamman tunnin melko kovaa, eikä kireys aiheuttanut liiallista kuunteluväsymystä, joten voi olla että en ole vaan tottunut. Täytyy vielä kuunnella lisää.

Säröarvot 1 W teholla:
6n6p_left_1W.PNG

Säröarvot 3W teholla:
6n6p_left_3W.PNG

Säröarvot 5W teholla:
6n6p_5W.PNG

Siniaallon leikkaantuminen 7W teholla:
leikkaus_7W.PNG

Taajuusvaste:
6n6p_FR.PNG
 
Nuo särölukemat eivät ole normaaleja. Onkohan mahdollista, että äänikortti yliohjautuu ?
Asiaa voisi vielä varmistaa, jos mittaat särölukemat ilman vastakytkentää.

Alla mittaamani arvot ilman vastakytkentää ja n. 17 dB vastakytkennällä.

Myös tuo signaalin leikkaantuminen jo 7 W:lla noin voimakkaasti ei ole normaalia.
Mikä on käyttöjännite (maata vasten) putken anodeilla ja mikä on lepovirta ?


Teho​
THD​
THD​
Ei NFB​
NFB ON​
[ W ]​
[ % ]​
[ % ]​
1​
0,56​
0,08​
2​
0,86​
0,11​
3​
0,89​
0,12​
4​
0,71​
0,09​
5​
0,95​
0,12​
6​
1,51​
0,19​
7​
2,00​
0,30​
8​
2,79​
0,45​



 
Terve kokeillaan ilman muuta mitata vielä uudestaan vastakytkentä irtikytkettynä.

Tuohon äänikortin yliohjautumiseen en ihan heti usko, Steinberg UR22 mk2 linjatulon speksattu maksimitaso on +24dbU eli noin 12 Vrms. Mittasin eilen myös tuon Pännäri PL504 koneen ja sen 1 W tulokset olivat samaa tasoa täällä varsinaisen ohjeen julkaisemisen jälkeen esitettyjen satunnaisrullattujen putkien särötulosten kanssa. Asia olisi tietysti hyvä varmistaa vielä rakentamalla vaimennin äänikortintuloon ja katsomalla tuloksia. Sen kyllä huomasin, että kohinan kannalta parhaat tulokset saa kun linjatulon gainipotikka on äänikortista mahdollisimman pienellä ja lähtöpuolen volumepotikka mahdollisimman isolla, kun lennosta mittasin "loopback" kytkennällä äänikorttia yksikseen.

Hyvä olisi vielä katsoa, ettei kytkennässä ole sattunut itselleni jotain kämmiä, joten mittailen nuo ehdottamasi asiat vielä uudemman kerran. Noilla 5W tasoilla ja sen jälkeen vahvistin alkaa "soimaan", eli testisignaali kuuluu jostain kotelon sisältä tai putkista. Onko tämä normaalia? Havaitsin saman molemmilla mitatuilla vahvistimilla kun lähestyttiin maksimitehoa.
 
Selvittelin lisää äänikortin speksejä ja jonkin verran epäselvyyttä aiheutuu kun kun katselen ohjekirjan blokkikaaviota ja speksitaulukkoa. Voi olla että annetut speksit on annettu balansoidulle signaalille. Tai sitten ohjekirjaa laadittaessa on mennyt rms ja p-p arvot vähän ristiin. Eli voisiko olla niin, että balansoimattoman singnaalin maksimitaso onkin tuo blokkikaaviossa oleva 14 dbU olisikin se oikea maksimi rms-arvo. Näin ollen signaali alkaisi linjatulossa leikkaantumaan jo noin 3.8 Vrms arvoilla, jolloin kohonneet säröarvot selittyisivät sillä. Omituista kuitenkin on, että äänikortin linjatulon gainipotikkaa ei ole tarvinnut ruuvata missään vaiheessa täysin kiinni, eli tulon "peak" led ei ole missään vaihessa ilmaissut yliohjautumista. Täytyy vielä kokeilla vaimentaa signaalia jotenkin ja katsoa vaikuttaako tuloksiin.
Näyttökuva 2020-10-24 kello 12.03.34.png
Näyttökuva 2020-10-24 kello 12.04.57.jpg
 
Nyt on kokeiltu uudestaan seuraavin toimenpitein:
  • Putket rullattu sellaisiin, joilla lepovirta asettui 34.5 mA mahdollisimman samalla vakiojännitebiaksen jännitteen asetuksella
  • Anodijännite 241, kaikkien triodipuoliskojen anodeilla 239 V
  • Käytettävien putkien pinnit puhdistettu huolellisesti karhunkielellä (Huomasin, että pienetkin vahvistimen liikautukset ja kolautukset vaikutti lepovirtoihin)
  • Putkien lepovirta asetettu 34.5 mA. Huomattu, että lepovirtoja mitattaessa ei saa olla mitään testisignaaleja vahvistimen tulossa päällä tai mittari näyttää väärin 🤦‍♂️
  • Äänikortille tehty vaimennin 1k ja 10 k vastuksia hyödyntäen varmuuden vuoksi. Ei kuitenkaan näyttänyt vaikuttavan tuloksiin.
  • Mitattu ja trimmattu ohjeistuksen mukaisesti ensin ilman vastakytkentää ja lopuksi vasta vastakytkentä päälle.
Särötulokset parantuivat ja vahvistimesta saa nyt 7W lähes puhtaasti. Ei vielä päästä ihan suunnittelijan arvoihin, mutta aika paljon parannusta kuitenkin. Mielenkiintoista on että särön määrä pysyy pitkään lähes muuttumattomana, ennen kuin alkaa kasvaa 5W jälkeen. Alla mittaustulokset:

Ilman vastakytkentää:
1W:
6n6p_1W_no_feedback.PNG
3W:
6n6p_3W_no_feedback.PNG
5W:
6n6p_5W_no_feedback.PNG
7W:
6n6p_7W_no_feedback.PNG

Vastakytkennällä (noin 14db)
1W:
6n6p_1W_14dbNFB.PNG
3W:
6n6p_3W_14dbFB.PNG
5W:
6n6p_5W_14dbNFB.PNG
7W:
6n6p_7W_14dbNFB.PNG
 
Nyt ovat tulokset paljon paremmat ja särö laskee vastakytkennän vaikutuksesta aika tarkasti 1/5-osaan, eli juuri tuon 14 dB.
Kuitenkin näyttäisi siltä, että AC-balanssi ei ole kohdallaan. Vuorovaihevahvistimessa parillisten harmoonisten pitää jo ilman vastakytkentää vaimentua luonnostaan paljon pienemmäksi kuin parittomien. Kun katsotaan 5 W kuvaa, niin toinen harmooninen on hallitsevin särökomponentti, kun sen pitäisi olla jotakin 20 dB alle kolmannen harmoonisen.
Sitten kun vastakytkentä on päällä, näyttää spektri normaalimmalta. Toinen harmooninen on paljon kolmatta pienenmpi.

Miten ja missä vaiheessa olet säätänyt AC-balanssin ?
 
Back
Ylös