Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Przed wypowiedzią bardzo proszę o zapoznanie się z regulaminem tego działu.

Moderatorzy: gsmok, Romekd, tszczesn

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3935
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: Romekd » ndz, 15 stycznia 2017, 09:06

Czołem.
Przed założeniem tego wątku zastanawiałem się w jakim dziale go umieścić :roll: W "Lampy dla początkujących", czy w "Wspomaganie układów lampowych"? Temat kondensatorów sprzęgających i ich wpływu na parametry i brzmienie wzmacniacza był już kilka razy poruszany na naszym Forum i wydawać by się mogło, że wszystko na ten temat zostało już powiedziane... Wszyscy wiedzą, że kondensatory sprzęgające powinny bez wprowadzania strat i zniekształceń przenosić składową zmienną i całkowicie separować składową stałą napięcia. Prąd upływności tych kondensatorów powinien być jak najmniejszy, by nie powodował przesuwania punktów pracy lamp i tranzystorów w poszczególnych stopniach wzmacniacza. Wiemy też, że kondensatory przesuwają fazę prądu w stosunku do fazy napięcia i przesunięcie to jest zależne do częstotliwości poszczególnych składowych sygnału audio, pojemności kondensatorów i rezystancji w układzie. Czy te przesunięcia fazy mogą mieć wpływ na brzmienie wzmacniacza? Powszechnie uważa się, że nie mają one wpływu, jeśli tylko ich poziom jest identyczny w obu kanałach wzmacniacza STEREO, a zafalowania charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej oraz fazowo-częstotliwościowej (niektórzy uważają, że te w ogóle są nieistotne) w paśmie częstotliwości akustycznych są niewielkie. Czy rzeczywiście nie mają wpływu? Moim zdaniem kondensatory sprzęgające, przy ich niewłaściwym doborze, mogą jednak mieć spory wpływ na brzmienie.
Wykonałem kilka testów z układami zawierającymi kondensatory sprzęgające, z których w tym poście przedstawię na razie jeden. Do przeprowadzenia tego testu wykonałem bardzo prosty układ pomiarowy, w skład którego wchodziły cztery wzmacniacze operacyjne (zawarte w jednym układzie scalonym), oraz kondensatory sprzęgające każdy ze stopni, które wraz z rezystorami polaryzującymi wzmacniacze tworzyły filtry dolnoprzepustowe RC o częstotliwości granicznej ok. 20 Hz. Wzmacniacze pełniły w tym układzie rolę buforów o wzmocnieniu jednostkowym - ich bardzo wysoka rezystancja wejściowa nie obciążała ogniw RC, a niska wyjściowa stanowiła źródła sygnału dla kolejnych stopni. Jedynie pierwszy ze wzmacniaczy wyposażyłem w dwa rezystory, umieszczone w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego, pozwalające przez zmianę wzmocnienia zmieniać wartość amplitudy badanego sygnału. kondensatory sprzęgające dobrałem, tak że wszystkie mają pojemność 3,4 μF, przez co częstotliwość graniczna każdego ze stopni wynosi 21,3 Hz. Układ zasiliłem napięciem symetrycznym ±12 V, a na wejście podałem sygnał sinusoidalny o częstotliwości 60 Hz, czyli niemal trzykrotnie wyższej od dolnej częstotliwości granicznej każdego ze stopni. Schemat układu poniżej:
Układ testowy 1.png
Zgodnie w wyliczeniami pomiar wykazał, że każdy ze stopni wprowadza tłumienie sygnału o 0,54 dB i przesuwa fazę sygnału o ok. -20°, co dało łączne przesunięcie fazy o ok. -80° przez cały układ i tłumienie na poziomie ok. 2,2 dB. Dolna częstotliwość graniczna (-3 dB) całego układu wyniosła ok. 49 Hz.
Zwiększając wzmocnienie pierwszego ze wzmacniaczy operacyjnych doprowadziłem do obcięcia wierzchołków bezpośrednio na jego wyjściu (pozostałe wzmacniacze nie uległy przesterowaniu dzięki niewielkiemu tłumieniu, wprowadzanemu przez kolejne ogniwa RC).
Przesterowany przebieg (na wyjściu Pp1) wyglądał następująco:
Pp1.jpg
Na kolejunym wyjściu (Pp2) otrzymałem przebieg:
Pp2.jpg
Na następnym (Pp3):
Pp3.jpg
I na ostatnim (Pp4):
Pp4.jpg
Teoretycznie wszystkie te przebiegi na "ucho" (odsłuchiwałem w słuchawkach) powinny brzmieć tak samo, a każdy z nich brzmiał nieco inaczej. Nie wiem czy różnice wynikały z różnych poziomów (między wyjściami różnica wynosi ok 0,5 dB, czyli bardzo niewiele), czy była to tylko autosugestia, której być może uległem (sprawdzę to jak wyrównam poziomy sygnałów i będę miał gości chętnych do wzięcia udziału w teście). Na kolejnych wyjściach układu zniekształcenia zmieniały położenie względem wierzchołków sinusoidy, co wynikało z przesuwania fazy o ok. -20°. przez każdy ze stopni. Tego typu sygnały (jak na wyjściu Pp1) mogą normalnie występować w sygnałach audio i teoretycznie przesuwanie fazy (w pojedynczym kanale /mono/) nie powinno powodować zmiany brzmienia tego sygnału w słuchawkach. Co o tym sądzicie?

W następnych wypowiedziach przedstawię co robią filtry RC z sygnałami niesinusoidalnymi (skokiem napięcia, falą prostokątną itp.). Jak zmienia się wartość amplitudy dla takich sygnałów, jak przedstawia się zwis impulsów, jak powstają stany nieustalone i jak radzi sobie z nimi wzmacniacz w zależności od pojemności kondensatorów sprzęgających i ich ilości i miejsca w torze wzmacniacza.

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
AZ12
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 3813
Rejestracja: ndz, 6 kwietnia 2008, 15:41
Lokalizacja: 83-130 Pelplin

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: AZ12 » ndz, 15 stycznia 2017, 09:28

Witam
Romekd pisze:"Lamy dla początkujących"
Lamy to takie zwierzęta. :wink:

Wracając do kondensatorów sprzęgających.

Z powodu zmiany kształtów przebiegów odkształconych we wzmacniaczach przeznaczonych do aparatury profesjonalnej, np: pomiarowej ogranicza się więc ilość kondensatorów sprzęgających w torze sygnałowym. Szczególnymi przypadkami są wzmacniacze prądu stałego, gdzie nie powinno ich być wcale. Nawet proste oscyloskopy analogowe miały jeden lub dwa kondensatory sprzęgające w torze wzmacniacza sterującego lampą oscyloskopową.
Ostatnio zmieniony ndz, 15 stycznia 2017, 11:46 przez AZ12, łącznie zmieniany 1 raz.
Ratujmy stare tranzystory!

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3935
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: Romekd » ndz, 15 stycznia 2017, 11:12

AZ12 pisze:Z powodu zmiany kształtów przebiegów odkształconych we wzmacniaczach przeznaczonych do aparatury profesjonalnej, np: pomiarowej ogranicza się więc ilość kondensatorów sprzęgających w torze sygnałowym. Nawet proste oscyloskopy analogowe miały jeden lub dwa kondensatory sprzęgające w torze wzmacniacza sterującego lampą oscyloskopową.
Niestety we wzmacniaczach lampowych jest ich przeważnie bardzo dużo. Oddzielają poszczególne stopnie, blokują rezystory w katodach lamp, kształtują charakterystykę w układach regulacji barwy dźwięku. W układach tranzystorowych też jest ich całkiem sporo, ze względu na dużą liczbę półprzewodników. Poniżej fragment schematu toru m.cz. (tylko przedwzmacniacz i regulacja barwy) amplitunera "Radmor 5102", w którym naliczyłem 14 kondensatorów, mogących wpływać na charakterystykę przenoszenia toru w jednym tylko kanale stereofonicznym:
przyklad1.png
W kultowym wzmacniaczu lampowym Pioneer SM-83 jest ich około 20. (na jeden kanał) nie licząc tych blokujących obwody zasilania, odsprzęgających siatki lamp itp.
PIONEER SM-83_2.png
SM-83_parametry.png

Z danych producenta (nie wiem czy ta karta powyżej jest autentyczna; znalazłem w necie) pasmo przenoszenia wzmacniacza wynosi 5 Hz...100 kHz (±1 dB), co wydaje mi się nieprawdziwe, gdyż tylko kondnesatory C13 i C16 (zaznaczone przeze mnie na schemacie czerwonym kółkiem 1 i 2) wraz z rezystorami ograniczją je od dołu do ok. 24 Hz dla spadku -3 dB.
wykres.png
(2.81 KiB) Nie pobierany
Przy dużej liczbie kondensatorów sprzęgających ich pojemność dobiera się tak, by dolna częstotliwość graniczna dla poszczególnych ogniw RC leżała bardzo daleko od dolnej granicy pasma akustycznego (nie jest przesadą nawet gdy leży ona poniżej 1 Hz). Pozostawia się często jeden obwód RC o wyższej częstotliwości granicznej, by ewentualnie ograniczał on pasmo od dołu. Niestety spotkałem się z opiniami, że we wzmacniaczach lampowych wszystkie kondensatory sprzęgające powinny mieć pojemność jak najmniejszą, gdyż i tak transformator głośnikowy nie przeniesie "niskich basów", a i pasmo zestawów głośnikowych też przeważnie zaczyna się dopiero od częstotliwości 50...70 Hz. Moim zdaniem takie podejście było dobre w latach największej świetności lamp elektronowych, kiedy ceny kondensatorów były stosunkowo wysokie, ich gabaryty duże, upływność spora i proporcjonalna do pojemności kondensatora, a wymagania co do jakości dźwięku audycji, słuchanych przeważnie na zakresach AM, stosunkowo niska... Współczesne kondensatory mają małe gabaryty, bardzo małą upływność i są tanie. Wadą kondensatorów sprzęgających o większej pojemności jest dłuższy czas ustalania się na nich napięcia, przez co układ może potrzebować kilka sekund na przeładowanie się kondensatorów i ustalenie się odpowiednich warunków pracy układu (mam na myśli wysokiej klasy wzmacniacze audio, a nie np. gitarowe, bo to całkiem inna kategoria...).

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
AZ12
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 3813
Rejestracja: ndz, 6 kwietnia 2008, 15:41
Lokalizacja: 83-130 Pelplin

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: AZ12 » ndz, 15 stycznia 2017, 11:27

Witam ponownie

Aparaturę profesjonalną miałem na myśli wzmacniacze przeznaczone do wzmacniania sygnałów innych niż audio. :wink:
Romekd pisze:Niestety we wzmacniaczach lampowych jest ich przeważnie bardzo dużo. Oddzielają poszczególne stopnie, blokują rezystory w katodach lamp, kształtują charakterystykę w układach regulacji barwy dźwięku. W układach tranzystorowych też jest ich całkiem sporo, ze względu na dużą liczbę półprzewodników. Poniżej fragment schematu toru m.cz. (tylko przedwzmacniacz i regulacja barwy) amplitunera "Radmor 5102", w którym naliczyłem 14 kondensatorów, mogących wpływać na charakterystykę przenoszenia toru w jednym tylko kanale stereofonicznym:
Kondensatory w wzmacniaczach mocy m. cz. są niezbędne do odseparowania składowej stałej od potencjometrów w celu ograniczenia poziomu szumów. Galwaniczne sprzęganie elektrod elementów wzmacniających mogłoby wymagać stosowania stopni różnicowych, zasilania napięciem symetrycznym, co byłoby kosztowne i niecelowe.
Ratujmy stare tranzystory!

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3935
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: Romekd » ndz, 15 stycznia 2017, 13:13

:arrow: AZ12. Do czego służą kondensatory wiedzą chyba wszyscy na naszym Forum i to raczej nie wymaga tłumaczenia... :wink: W temacie chciałem poruszyć zagadnienia dotyczące ewentualnego wpływu kondensatorów sprzęgających (i blokujących rezystory katodowe) na brzmienie muzyki (i zachowanie się wzmacniacza), którą można przez wzmacniacz z takimi kondensatorami odtwarzać. Wiesz geniuszu co się stanie gdy do wejścia przedstawionego przeze mnie układu testowego doprowadzę symetryczny sygnał prostokątny o takiej samej amplitudzie jaką ustawiałem dla sygnału sinus i częstotliwości 100 Hz? Jak zachowają się wzmacniacze operacyjne? Czy też przesteruje się pierwszy? A może ostatni? :lol: Jaki sygnał otrzymamy na wyjściu? Czy w tym przypadku sygnały z poszczególnych wejść też będą miały inną barwę przy ich odsłuchu przez słuchawki? Jak myślisz?

Wątek przenoszę do działu dla początkujących...

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^


Awatar użytkownika
przemak
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 858
Rejestracja: śr, 18 kwietnia 2007, 22:14
Lokalizacja: Poznań
Kontakt:

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: przemak » ndz, 15 stycznia 2017, 14:38

Fajny test, ale nie podoba mi się przesterowywanie pierwszego stopnia i wyciąganie z tego wniosków, w szczególności dotyczących fazy. "Pochylanie" poziomej linii z przesterowanej sinusoidy raczej wygląda mi na efekt działania filtra HPF czyli obcięcia pasma od dołu, ale raczej amplitudowo. Nie jestem oblatany z oceną brzmienia i parametrow wzmacniacza przez obserwację odpowiedzi na pobudzenie prostokątem, ale tu tak mniej więcej mi to wygląda, ten układ nie przenosi składowej stałej, więc "pochyla" wszystkie poziome linie.
W sumie to nie wiem, jak to zbadać sensownie, można "przegwizdać" programem, np. moim ulubionym REWem, wtedy wszytsko będzie widoczne, amplituda, faza, opóźnienie grupowe. Problem z tym, jak to przełożyć na wrażenia słuchowe czy jakośc dźwięku, czy to słychać, czy nie, i czy to dobrze czy źle, jeżeli słychać albo nie ;)

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3935
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: Romekd » ndz, 15 stycznia 2017, 22:36

przemak pisze:Fajny test, ale nie podoba mi się przesterowywanie pierwszego stopnia i wyciąganie z tego wniosków, w szczególności dotyczących fazy.
Przesterowanie jest typowe jak dla wzmacniacza operacyjnego, obciążonego impedancją stworzoną przez szeregowo połączony kondensator 3,4 μF z rezystorem 2,2 kΩ (Z=2334 Ω -19,53°). Sygnał był pobierany bezpośrednio z wyjścia układu (z punktu Pp1) i stąd odwrotne pochylenie obciętych wierzchołków sinusoidy. Na oscylogramie widać bardziej obcięty dolny wierzchołek, co z kolei jest charakterystyczne dla TL074. Można uzyskać obcięcie w miarę symetryczne, ale wymaga to zasilenia układu napięciami +12 i -13V. Wtedy przesterowanie wygląda tak:
60Hz_sym.jpg
Po zmianie częstotliwości generatora na 50 Hz, zniekształcenia na wyjściu Pp4 wyglądają trochę jak skrośne (zniekształcenia przejścia przez zero), choć powstają z obciętych wierzchołków sinusoidy "przeciągniętej" w fazie o ok. 70°:
50Hz_sin_Pp4.jpg
Co do wniosków o przesunięciu fazowym, to przesunięcie to najpierw wyliczyłem, a następnie potwierdziłem wyliczenia po analizie obrazu na oscyloskopie (podawałem na wejścia oscyloskopu dwa sygnały i nakładałem na siebie obrazy przebiegów).
Po podaniu na wejście przebiegu prostokątnego stwierdziłem, że pochylenie impulsów jest już wyraźnie widoczne przy częstotliwości 5 kHz, choć dolna częstotliwość graniczna układu testowego była niższa od 50 Hz. Tak to wyglądało:
5kHz_Pp4.jpg
Przy częstotliwości 1 kHz zwis impulsów i wzrost amplitudy sygnału na wyjściu Pp4 był już dobrze widoczny:
1kHz_Pp4.jpg
A tak to wyglądało przy 500 Hz:
500Hz_Pp4.jpg
Przy 100 Hz:
100Hz_Pp4.jpg
Przy 50 Hz to już była zupełna "masakra":
50Hz_Pp4.jpg
Zmniejszanie częstotliwości przebiegu prostokątnego powodowało znaczny wzrost amplitudy, tym większy im przez więcej filtrów dolnoprzepustowych RC przechodził sygnał (o ile dobrze pamiętam w punkcie Pp4 amplituda osiągała ok. 240% w stosunku do amplitudy sygnału podawanego na wejście Pp0).

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Einherjer
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 982
Rejestracja: pt, 22 stycznia 2010, 18:34
Lokalizacja: Wrocław/Nysa

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: Einherjer » ndz, 15 stycznia 2017, 23:00

Romku, mówi się, że ludzkie ucho jest niewrażliwe na zmiany fazy poszczególnych harmonicznych, ale z mojego doświadczenia wynika raczej, że jest mało wrażliwe. Jestem w stanie uwierzyć, że różnice w brzmieniu to nie tylko Twoja autosugestia, chociaż warto to zweryfikować. W przypadku kondensatorów sprzęgających dochodzą jeszcze dwie kwestie: szybkość powrotu do normalnego punktu pracy po przesterowaniu i wystąpieniu prądu siatki oraz stabilność w zakresie niskich częstotliwości. Jak się w układzie zastosuje bootstrap to już w ogóle robi się ciekawie. Projektując wzmacniacz słuchawkowy SEPP pomagałem sobie symulacjami w LTSpice, bez nich musiałbym poświęcić dużo więcej czasu na eksperymenty z doborem kondensatorów. Co do wzmacniacza Philipsa, to pasmo ulegnie poszerzeniu w skutek działania sprzężenia zwrotnego, ale chyba faktycznie nie aż tak bardzo.

Awatar użytkownika
lamposz
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 802
Rejestracja: pt, 6 marca 2015, 22:14
Lokalizacja: Zakopane
Kontakt:

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: lamposz » pn, 16 stycznia 2017, 00:18

A jak sprawa się ma z przeładowaniami ? Pojemnością kondensatorów i jej wpływem na brzmienie i dynamikę ?
Poszukuję lamp nadawczo generacyjnych serii T-0x, TBx/xxx, Q-0x, QBx/xxx
Poszukuję 811A/G811, OT400, 833A, OT100, 6146, QE05/40
Pozdrawiam Andrzej

Awatar użytkownika
przemak
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 858
Rejestracja: śr, 18 kwietnia 2007, 22:14
Lokalizacja: Poznań
Kontakt:

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: przemak » pn, 16 stycznia 2017, 14:13

Romekd pisze:Przesterowanie jest typowe jak dla wzmacniacza operacyjnego, obciążonego impedancją stworzoną przez szeregowo połączony kondensator 3,4 μF z rezystorem 2,2 kΩ (Z=2334 Ω -19,53°). Sygnał był pobierany bezpośrednio z wyjścia układu (z punktu Pp1) i stąd odwrotne pochylenie obciętych wierzchołków sinusoidy. Na oscylogramie widać bardziej obcięty dolny wierzchołek, co z kolei jest charakterystyczne dla TL074. Można uzyskać obcięcie w miarę symetryczne, ale wymaga to zasilenia układu napięciami +12 i -13V.
Wszystko OK, tylko właśnie IMO niepotrzebnie mieszasz do tego wszystkiego przesterowanie wzmacniacza operacyjnego, lepiej podać prostokąt po prostu. Druga sprawa - wzmacniacz "dostaje trochę w trąbę", jest obciążony dość niską impedancją, prąd wyjściowy potrzebny do działania jest spory, to też może zniekształcać wyniki i wnioski, które zaraz ktoś ekstrapoluje, jakie te operacyjne są be, a kondensatory to zuo. Testujesz, jak zachowują się kondensatory, wykorzystując do tego wzmacniacze pracujące na granicy swoich możliwości prądowych i napięciowych - wnioski muszą być zniekształcone.

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3935
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: Romekd » wt, 17 stycznia 2017, 12:27

Czołem.
Einherjer pisze:Romku, mówi się, że ludzkie ucho jest niewrażliwe na zmiany fazy poszczególnych harmonicznych, ale z mojego doświadczenia wynika raczej, że jest mało wrażliwe. Jestem w stanie uwierzyć, że różnice w brzmieniu to nie tylko Twoja autosugestia, chociaż warto to zweryfikować.
Dziękuję za wypowiedź. Już zaczynałem się bać, że mogę mieć omamy słuchowe :wink: Marek (mój wspólnik w firmie) nie słyszał takich różnic w barwie jak ja. Mówił jedynie, że być może słyszy różnicę między sygnałami otrzymywanymi z wyjść Pp1 i Pp4, i różnica ta bardziej dotyczy poziomu sygnału niż samej barwy dźwięku. Tak więc należałoby przeprowadzić więcej i oczywiście "ślepych" testów, a nie takich jak przeprowadzałem (wiedziałem z którego wyjścia w danym momencie odsłuchuję sygnał, bo sam je sobie przełączałem...). Za to nie słyszałem żadnych różnic w barwie sygnałów otrzymanych z sygnału prostokątnego, choć na ekranie oscyloskopu różniły się diametralnie...
Einherjer pisze:W przypadku kondensatorów sprzęgających dochodzą jeszcze dwie kwestie: szybkość powrotu do normalnego punktu pracy po przesterowaniu i wystąpieniu prądu siatki oraz stabilność w zakresie niskich częstotliwości. Jak się w układzie zastosuje bootstrap to już w ogóle robi się ciekawie.
Właśnie tym kwestiom zamierzałem poświęcić więcej uwagi i omówić je dokładniej w tym wątku. Może w weekend będę miał więcej czasu (obecnie znowu zawalony jestem pracą... :( ) i coś na ten temat napiszę dla początkujących konstruktorów. Co do układów bootstrap, to mnie też kiedyś bardzo zaskoczył jeden układ, gdy wskutek nieodpowiedniego doboru właśnie kondensatorów sprzęgających podbił mi najniższe częstotliwości tak bardzo, że aż całkowicie zmienił brzmienie (pozornie je poprawiając...) urządzenia.
Einherjer pisze:Co do wzmacniacza Philipsa, to pasmo ulegnie poszerzeniu w skutek działania sprzężenia zwrotnego, ale chyba faktycznie nie aż tak bardzo.

Jeżeli ta część Twojej wypowiedzi dotyczyła przedstawionego przeze mnie w tym wątku wzmacniacza Pioneer SM-83 (nie kojarzę Philipsa :roll: ), to niestety sprzężeniem nie są objęte stopnie sprzęgnięte kondensatorami zaznaczonymi przeze mnie w kółkach numerami 1 i 2. Miałem akurat okazję zmierzyć parametry takiego wzmacniacza (chwilowo mam go u siebie). Wyszły dość szokujące... Być może była to wina uszkodzonych potencjometrów regulacji barwy (ustawiłem je w środkowym położeniu; niby wszystko regulowało się poprawnie) lub zmienionej wartości kondensatorów, bo w końcu wzmacniacz ma już z 50 lat. Na dodatek jeden z kanałów grał w tym urządzeniu nieco ciszej, a poziom dźwięku ulegał w nim pewnym niewielkim wahaniom. Tak wyszły te pomiary (wszystkie filtry wyłączyłem, a wyjścia wzmacniacza obciążyłem sztucznym obciążeniem; potencjometr siły głosu ustawiłem w prawym skrajnym położeniu):
SM-83_pomiary.png
Spróbujcie Koledzy porównać te wyniki z parametrami wzmacniacza wykonanego prze Kol. krzem3:
viewtopic.php?p=329913#p329913
o którym Kol. Bręcik_ wypowiedział się, że jeśli chodzi o uzyskane parametry, to "szału nie ma"... :wink:

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3935
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: Romekd » wt, 17 stycznia 2017, 13:30

lamposz pisze:A jak sprawa się ma z przeładowaniami ? Pojemnością kondensatorów i jej wpływem na brzmienie i dynamikę ?
No właśnie te kwestie próbujemy analizować i wyjaśniać. Jakieś wnioski możesz spróbować wyciągnąć na podstawie już zamieszczonych przeze mnie oscylogramów. Jednym z problemów jest np. przeładowywanie się kondensatorów sygnałem przez nie przenoszonym, gdy pojemność tych kondensatorów jest zbyt niska. Jeżeli na pojedynczy filtr górnoprzepustowy RC (czyji właśnie na nasz kondensator sprzęgający) popłynie pierwszy dodatni impuls symetrycznej fali prostokątnej, to poziom uzyskany za skokiem napięcia na wyjściu będzie identyczny z tym na wejściu kondensatora, po czym w trakcie trwania impulsu kondensator się mniej lub bardziej przeładuje, co wywoła tzw. zwis impulsu. Impuls ujemny po kolejnym skoku napięcia na wejściu kondensatora będzie na jego wyjściu miał już wyższą wartość o wartość zwisu, który nastąpił podczas trwania impulsu dodatniego. W ten sposób amplituda sygnału na wyjściu obwodu RC dla fali prostokątnej będzie rosła gdy częstotliwość przebiegu będzie się zbliżała do wartości granicznej (częstotliwość graniczna fd jest to częstotliwość, która dla sygnału sinusoidalnego wywoła zmniejszenie się amplitudy za kondensatorem o 3 dB, przy której wyprzedzeniowe przesunięcie fazy osiągnie 45°). Paradoksalnie więc zmniejszenie pojemności kondensatora sprzęgającego powoduje wzrost amplitudy sygnału przy sygnałach prostokątnych, choć dla sygnału sinusoidalnego o tej samej częstotliwości amplituda za kondensatorem spada... Poniżej masz w tabelce zmierzone przeze mnie miernikiem międzyszczytowym wartości amplitudy przedstawionych przeze mnie filtrów ze wzmacniaczami operacyjnymi (przepraszam za bylejakość tych materiałów, ale robiłem je bardzo pospiesznie, gdyż ciągle brakuje mi wolnego czasu... :( ).
SQ_RC_A(f).png
Gdy na wejście układu podamy sygnał prostokątny o częstotliwości dużo wyższej od granicznej i bezpiecznej jeszcze (z uwagi na przesterowanie wzmacniacza) amplitudzie, to zmniejszając częstotliwość sygnału musimy zmniejszać też amplitudę, by wzmacniacz się nie przesterował. W przeciwnym wypadku uzyskamy np. taki efekt na poszczególnych wyjściach pokazanego przeze mnie układu testowego (symulacja komputerowa raczej tego nie pokaże :wink: ).
Na wyjściu Pp1:
SQ50Hz_Pp1.jpg
Na wyjściu Pp2:
SQ50Hz_Pp2.jpg
na wyjściu Pp3:
SQ50Hz_Pp3.jpg
Na wyjściu Pp4:
SQ50Hz_Pp4.jpg
SQ50Hz_Pp4a.jpg
Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3935
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: Romekd » wt, 17 stycznia 2017, 18:16

przemak pisze:Wszystko OK, tylko właśnie IMO niepotrzebnie mieszasz do tego wszystkiego przesterowanie wzmacniacza operacyjnego, lepiej podać prostokąt po prostu. Druga sprawa - wzmacniacz "dostaje trochę w trąbę", jest obciążony dość niską impedancją, prąd wyjściowy potrzebny do działania jest spory, to też może zniekształcać wyniki i wnioski, które zaraz ktoś ekstrapoluje, jakie te operacyjne są be, a kondensatory to zuo. Testujesz, jak zachowują się kondensatory, wykorzystując do tego wzmacniacze pracujące na granicy swoich możliwości prądowych i napięciowych - wnioski muszą być zniekształcone.
Pierwszy ze wzmacniaczy operacyjnych celowo przesterowałem, by uzyskać sygnał tylko minimalnie bardziej złożony od sinusoidalnego (lekko obcięte wierzchołki). Z tym "dostawaniem trochę w trąbę" przez wzmacniacze, to chyba jednak lekko przesadziłeś, gdyż nawet w nocie katalogowej jako jedno z typowych obciążeń TL074 wymieniana jest rezystancja równa 2 kΩ i dla niej podawana jest wartość maksymalnego napięcia wyjściowego dla napięcia zasilania układu ±15 V. Ja użyłem wartości 2,2 kΩ i kondensatorów sprzęgających 3,4 μF (właśnie obecność kondensatorów o małej pojemności może wywołać przeciążenie wzmacniaczy operacyjnych przy przebiegu prostokątnym o zbyt niekiej częstotliwości). Dla lekko przesterowanego sygnału sinusoidalnego przeciążenie prądowe nie powinno jednak wystąpić, tym bardziej dla następnych trzech wzmacniaczy, które już nie obcinają szczytów sinusoidy. Mogłem sygnał "przyciętej" sinusoidy wytworzyć w generatorze arbitralnym, lub wykorzystać w tym celu diody 1N4148, ale czy to miałoby wpływ na wynik eksperymentu? :roll: Moim zdaniem żadnego. Wzmacniacze wykorzystałem jako bufory, by nie łączyć kilku członów góroprzepustowych kaskadowo, gdyż wówczas każdy następny stopień obciążałby poprzedni i wypadkowe tłumienie całego układu byłoby bardzo duże.

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
przemak
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 858
Rejestracja: śr, 18 kwietnia 2007, 22:14
Lokalizacja: Poznań
Kontakt:

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: przemak » wt, 17 stycznia 2017, 20:50

Romekd pisze:
przemak pisze:Wszystko OK, tylko właśnie IMO niepotrzebnie mieszasz do tego wszystkiego przesterowanie wzmacniacza operacyjnego, lepiej podać prostokąt po prostu. Druga sprawa - wzmacniacz "dostaje trochę w trąbę", jest obciążony dość niską impedancją, prąd wyjściowy potrzebny do działania jest spory, to też może zniekształcać wyniki i wnioski, które zaraz ktoś ekstrapoluje, jakie te operacyjne są be, a kondensatory to zuo. Testujesz, jak zachowują się kondensatory, wykorzystując do tego wzmacniacze pracujące na granicy swoich możliwości prądowych i napięciowych - wnioski muszą być zniekształcone.
Pierwszy ze wzmacniaczy operacyjnych celowo przesterowałem, by uzyskać sygnał tylko minimalnie bardziej złożony od sinusoidalnego (lekko obcięte wierzchołki). Z tym "dostawaniem trochę w trąbę" przez wzmacniacze, to chyba jednak lekko przesadziłeś, gdyż nawet w nocie katalogowej jako jedno z typowych obciążeń TL074 wymieniana jest rezystancja równa 2 kΩ i dla niej podawana jest wartość maksymalnego napięcia wyjściowego dla napięcia zasilania układu ±15 V. Ja użyłem wartości 2,2 kΩ i kondensatorów sprzęgających 3,4 μF (właśnie obecność kondensatorów o małej pojemności może wywołać przeciążenie wzmacniaczy operacyjnych przy przebiegu prostokątnym o zbyt niekiej częstotliwości). Dla lekko przesterowanego sygnału sinusoidalnego przeciążenie prądowe nie powinno jednak wystąpić, tym bardziej dla następnych trzech wzmacniaczy, które już nie obcinają szczytów sinusoidy. Mogłem sygnał "przyciętej" sinusoidy wytworzyć w generatorze arbitralnym, lub wykorzystać w tym celu diody 1N4148, ale czy to miałoby wpływ na wynik eksperymentu? :roll: Moim zdaniem żadnego. Wzmacniacze wykorzystałem jako bufory, by nie łączyć kilku członów góroprzepustowych kaskadowo, gdyż wówczas każdy następny stopień obciążałby poprzedni i wypadkowe tłumienie całego układu byłoby bardzo duże.

Pozdrawiam
Romek
Nie zgodzę się - wzmacniacze pracują przy maksymalnym napięciu wyjściowym i minimalnym dopuszczalnym obciążeniu z dodanym niepomagającym kondensatorem. Testuj to na prostokącie ale 1V, bo teraz to w sumie nie wiadomo, czy testujesz kondensatory, czy scalaki - serio.

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3935
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Kondensatory sprzęgające - testy i próba analizy wpływu

Post autor: Romekd » sob, 21 stycznia 2017, 23:23

Czołem.
Korzystając z chwili wolnego czasu, wróciłem do eksperymentów.
przemak pisze:Nie zgodzę się - wzmacniacze pracują przy maksymalnym napięciu wyjściowym i minimalnym dopuszczalnym obciążeniu z dodanym niepomagającym kondensatorem.
Nie ma sprawy, w takim razie zmniejszam amplitudę i sprawdzamy co wyjdzie :wink:
Tym razem do odkształcenia przebiegu sinusoidalnego wykorzystałem dwie diody elektroluminescencyjne (barwy czerwonej) o napięciu pracy ok. 1,7 V, połączone równolegle, ustwione w przeciwnych kierunkach przewodzenia. Zrezygnowałem ze wzmocnienia pierwszego stopnia, przez co na wyjściu każdego wzmacniacza otrzymałem podobnę amplitudę o wartości szczytowej ok. 1,7 V. Poniżej zamieszczam schemat układu:
Układ testowy 2.png
Na generatorze ustawiłem częstotliwość 90 Hz, przy której każdy z kondensatorów przesuwał fazę o ok. -13,3° i wprowadzał tłumienia na poziomie 0,25 dB, co dało na końcu (punkt Pp4) przesunięcie fazy -53,2° i tłumienie ok. 1 dB. Ja i mój znajomy ponownie zauważaliśmy różnicę w brzmieniu sygnałów otrzymywanych z poszczególnych wyjść układu, choć poziom zniekształceń harmonicznych w każdym z sygnałów był ten sam, a same sygnały różniły się jedynie przesunięciem poszczególnych harmonicznych względem sygnału podstawowego. Podobno takich przesunięć nie powinno dać się usłyszeć...
Tak wyglądał sygnał na wejściu pierwszego kondensatora sprzęgającego (Punkt Pp0):
Pp0.jpg
a tak na jego wyjściu (Pp1):
Pp1.jpg
na wyjściu następnego kondensatora (Pp2):
Pp2.jpg
i kolejnego (Pp3):
Pp3.jpg
i za ostatnim kondensatorem sprzęgającym (Pp4):
Pp4.jpg
Jest tak jak stwierdził Einherjer - różnice są niewielkie, ale niemal na pewno słyszalne (to jeszcze sprawdzę na kilku następnych ochotnikach :wink: )
przemak pisze:Testuj to na prostokącie ale 1V, bo teraz to w sumie nie wiadomo, czy testujesz kondensatory, czy scalaki - serio.
No to testuję. Na wejście podałem sygnał prostokątny symetryczny względem zera o amplitudzie 1 V.
Przy 5 kHz na wejściu sygnał wyjściowy był podobny do wejściowego:
SQ_Pp0_5kHz.jpg
Przy 500 Hz wartość międzyszczytowa wzrosła do 2,45 V, co stanowi przyrost o ok. 23%:
SQ_Pp4_500Hz.jpg
Za to przy 50 Hz wartość międzysczytowa osiągnęła 4,70 V, co w stosunku do wartości podawanej z generatora stanowiło już przyrost do 235%:
SQ_Pp4_50Hz.jpg
a to wszystko dzięki niewłaściwie dobranej pojemności kondensatorów sprzęgających... :wink:

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

ODPOWIEDZ