Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Dział poświęcony nielampowym urządzeniom, układom i elementom "retrotechnicznym"

Moderatorzy: gsmok, Romekd, tszczesn

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 4343
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Romekd » czw, 31 stycznia 2019, 23:03

Witam.
Co jakiś czas napotykam na stronach internetowych bardzo krytyczne uwagi na temat tranzystorowych stopni mocy, stosowanych w polskich magnetofonach z lat 70 i może początku 80. Autorzy tych uwag nie szczędzą również "jadu" autorom tamtych rozwiązań, najdelikatniej to ujmując...
Takie selektywne podejście do pewnych rozwiązań trochę mnie dziwi, gdyż żyłem w tamtych czasach i sam jako miłośnik muzyki korzystałem z tych urządzeń. Mógłbym tym sprzętom zarzucić mnóstwo wad, brak trwałości elementów (gumowe kółka, paski napędowe, głowice, prowadnice taśmy itp.) kiepskie parametry, ale ostatnią rzeczą jakiej bym się czepiał byłaby końcówka mocy wzmacniacza m.cz. Może dlatego, że w tamtym czasie miałem już styczność ze sprzętem produkcji japońskiej, a ten dzieliły od naszego "lata świetlne" postępu technologicznego. Weźmy choćby odstęp sygnału od szumów, który w ZK-246 wynosił jedynie 45 dB dla maksymalnie wysterowanej taśmy. Gdy taśmę nagrało się ciszej o np. 10 dB (cichszy fragment jakiegoś nagrania), odstęp sygnału od szumów spadał do tragicznych 35 dB. Pamiętam jak próbowałem nagrać Bolero Ravela. Początek nagrania zupełnie "utonął" w szumach, a końcówka nagrania się przesterowała... :( Mimo to przez wiele lat korzystałem z mocno przez siebie "podrasowanego" magnetofonu M-2405S. Mimo jego wad słuchanie na nim muzyki sprawiało mi wielką przyjemność, a nagranych miałem na nim kilkadziesiąt dużych szpul (18 cm) z szybkością przesuwu 19 cm/s. Inną wadą polskich magnetofonów kasetowych była kiepska jakość głowic uniwersalnych, a przez to bardzo słabe pasmo przenoszenia w zakresie górnych częstotliwości (może wtedy miałem za dobry słuch :wink: ). Przy podkręceniu potencjometrem poziomu sopranów na większości kaset lepiej słyszało się szumy (taśmy i magnetofonu) niż wysokie tony z nagrania. Pasmo przenoszenia polskich magnetofonów kasetowych potrafiło dochodzić do 12 kHz (-3 dB), szpulowych przy przesuwie taśmy z szybkością 9,5 cm/s do 16 kHz, a przy przesuwie 19 cm/s do 18 kHz. Doznałem szoku jak porównałem ten parametr do osiąganego w magnetofonie kasetowym firmy Technics, którym zastąpiłem mój wysłużony szpulowiec. Kaseciak na taśmach żelazowych odtwarzał pasmo od 20 Hz do 17 kHz, na taśmach metalowych górna częstotliwość graniczna przekraczała 19 kHz, a to wszystko przy odstępie sygnału użytkowego od szumu 56 dB przy wyłączonych systemach redukcji szumów, 66 dB z systemem Dolby B, 74 dB z Dolby C oraz 92 dB z włączonym systemem DBX. O czymś takim jak szumy magnetofonu wreszcie można było zapomnieć, choć polskie magnetofony kasetowe z tego okresu nadal maiły denne parametry i cechowały się dużą awaryjnością (słabe mechanizmy, coraz słabsze silniki i głowice uniwersalne).
Wracając jednak do wzmacniaczy, spróbuję w miarę swoich możliwości rzetelnie przedstawić ich podstawowe parametry oraz spróbuję porównać je do parametrów innych wzmacniaczy sprzętu Hi-Fi z tamtego okresu (lata 70. i początek 80.). Pamiętam jeszcze w starszych magnetofonach szpulowych, jak np. ZK240, wzmacniacze mocy quasi-komplementarne z tranzystorami germanowymi TG70, sterowanymi tranzystorami krzemowymi małej mocy. Poniżej schemat takiej właśnie końcówki mocy.
ZK-246_amp.png
-
W kolejnych wersjach magnetofonu (M2404S) zastosowano nowsze rozwiązanie, w którym zastąpiono tranzystory germanowe TG70 krzemowymi BD254B, natomiast w ich sterowaniu użyto tranzystorów BCP140.10 i BCP160.10 (czy ktoś z Szanownych Kolegów wie może kto był ich producentem? CEMI? Czy były to wcześniejsze lub specjalne /wojskowe/ wersje tranzystorów BC211.10 i BC313.10?). Poniżej schemat tej wersji wzmacniacza. Oczywiście układ quasi-komplementarny.
M-2405s_amp_v1.png
-
Nieco później zastosowano uproszczoną wersję układu, w której zaoszczędzono na jednym tranzystorze sterującym, stosując jeden z tranzystorów końcowych o większym wzmocnieniu prądowym (BD354C) i drugi o mniejszym (BD354B).
M-2405S_amp_v2a.png
-
To ta właśnie wersja przez kilka osób została określona całkowitą porażką i kompletną kompromitacją autora tego rozwiązania. Co najciekawsze to ta wersja utrzymywał się w produkcji najdłużej i została w niemal niezmienionej aplikacji użyta w magnetofonie kasetowym M531 oraz w magnetofonie Finezja 2 Hi-Fi oraz jeszcze kilku innych. Poniżej schemat wersji z Finezji 2 Hi-Fi.
FINEZJA2_amp.png
FINEZJA 2 HiFi.png
-
Tomek Janiszewski wielokrotnie w wielu wątkach na Elektrodzie i Triodzie twierdził, że "tego" w ogóle nie dało się słuchać, a autor kanału "Reduktor Szumu" na YouTube nazwał ja prymitywną i zapożyczoną z tzw. ręcznych szczekaczek, czyli przenośnych megafonów o zasilaniu bateryjnym. Ja przebadałem takie końcówki dwie, uzyskując podobne rezultaty, po czym w jednej z nich wymieniłem wszystkie elementy na nowe o nominalnych wartościach i ponownie przemierzyłem, by wykluczyć błędy w pomiarach, wywołane np. zestarzeniem się elementów lub powysychaniem kondensatorów elektrolitycznych. Ponownie uzyskałem te same wyniki pomiarów parametrów. Poniżej zdjęcia tych wzmacniaczy mocy.
badane końcówki mocy.jpg
Problem miałem tylko z kondensatorami, gdyż ten wyjściowy o pojemności 1000 μF miał ponad 1500 μF (jakiś bubel :wink: ). W końcu założyłem w jego miejscu 2200 μF/35 V, a jako pozostałe użyłem tak kiedyś lubiane przez audiofilów kondensatory Panasonic FC. Nie wpłynęło to jednak na mierzalne parametry, które pozostały takie jak były i jak parametry wzmacniaczy bardzo wielu podobnych sprzętów audio polskiej produkcji z tamtego okresu.
Ponieważ w zależności od sprzętu w jakim używano takich wzmacniaczy potrzebne było różne wzmocnienie napięciowe, a ustalano je wartością rezystora R55, to ja wykonałem pomiary dla trzech wartości tego opornika - 160 Ω, 82 Ω oraz 33 Ω. Uzyskane przeze mnie wyniki pokazują jak bardzo parametry prostych i bardzo prostych wzmacniaczy m.cz. zależą od głębokości zastosowanego ujemnego sprzężenia zwrotnego w globalnej pętli USZ.
Po tej wersji wzmacniacza wprowadzono jeszcze jedną, z układami scalonymi, ale ja nigdy się z nią nie spotkałem (albo już nie pamiętam, gdyż to było tak dawno...).
M-2405s_amp_v3.png
-
Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
AZ12
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 4326
Rejestracja: ndz, 6 kwietnia 2008, 15:41
Lokalizacja: 83-130 Pelplin

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: AZ12 » czw, 31 stycznia 2019, 23:29

Witam

Tranzystory krzemowe BC140 i BC160 pochodziły z importu i producentem był zachodnioniemiecki Siemens.
Ratujmy stare tranzystory!

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 4343
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Romekd » pt, 1 lutego 2019, 00:41

AZ12 pisze:
czw, 31 stycznia 2019, 23:29


Tranzystory krzemowe BC140 i BC160 pochodziły z importu i producentem był zachodnioniemiecki Siemens.
Zwróć jednak uwagę, że na schemacie podano oznaczenia BCP140 oraz BCP160. Ta literka "P" na końcu literowego oznaczenia tranzystorów sugerowała mi produkcję w Polsce. Tą samą literę "P" w symbolu możemy spotkać w oznaczeniu innych elementów, takich jak np. tranzystory typu: BCP107B, BDP254B oraz np. BDP285/86 (ADPxxx, BUYPxx, BDYPxxx, BCAPxxx, diody BYPxxx, BZPxxx itp.). Również ciekawa jest kropka między cyframi oznaczenia typu, a cyframi określającymi wzmocnienie prądowe (.6, .10, .16, w tranzystorach małej mocy były to cyfry .16, .25, .40)

Jutro dalej będę Wam truł o bida-wzmacniaczu... :wink:

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

Tomek Janiszewski
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 3534
Rejestracja: śr, 19 listopada 2008, 15:18

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Tomek Janiszewski » pt, 1 lutego 2019, 07:45

Romekd pisze:
pt, 1 lutego 2019, 00:41
AZ12 pisze:
czw, 31 stycznia 2019, 23:29


Tranzystory krzemowe BC140 i BC160 pochodziły z importu i producentem był zachodnioniemiecki Siemens.
Zwróć jednak uwagę, że na schemacie podano oznaczenia BCP140 oraz BCP160. Ta literka "P" na końcu literowego oznaczenia tranzystorów sugerowała mi produkcję w Polsce. Tą samą literę "P" w symbolu możemy spotkać w oznaczeniu innych elementów, takich jak np. tranzystory typu: BCP107B, BDP254B oraz np. BDP285/86 (ADPxxx, BUYPxx, BDYPxxx, BCAPxxx, diody BYPxxx, BZPxxx itp.). Również ciekawa jest kropka między cyframi oznaczenia typu, a cyframi określającymi wzmocnienie prądowe (.6, .10, .16, w tranzystorach małej mocy były to cyfry .16, .25, .40)
A może jednak lepiej byłoby czasem krytycznie odnosić się do fejkniusów? :oops: Miałeś kiedyś tranzystory BCP140 i BCP160 w ręku, widziałeś je w realu? To że ktoś oznaczył je tak na schemacie, nie musi wcale znaczyć że one istniały. Tak jak wcale nie musiało istnieć połączenie uzwojeń w obwodzie wejściowym radioodbiornika Rekord. Albo tranzystory ACP605 i ACP650 figurujące w książkach autora Nowoczesnych zabawek (tak rzekomo miały wyglądać nowe oznaczenia Tegespiątek i Tegespięćdziesiątek). Tym bardziej że akurat na tym schemacie widzę tylko BCP140, ten drugi oznaczony jest jak należy. Czyżby i tym razem piątkowa noc przejęła kontrolę nad wzrokiem? :lol:
Jutro dalej będę Wam truł o bida-wzmacniaczu... :wink:
Mam nadzieję że uda się mu zgotować gorące przyjęcie :twisted:

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 4343
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Romekd » pt, 1 lutego 2019, 11:03

Witam.
Widzę Tomku, że złagodziłeś ton swojej wypowiedzi. Ja jednak przeczytałem jej wcześniejszą wersję i muszę przyznać, że twoja złośliwość w stosunku do mnie dorównuje jedynie twojej determinacji w tępieniu i wyszydzaniu tej biednej aplikacji... :wink: Co do tranzystorów BC140 i BC160, to są one niemal identyczne co nasze późniejsze BC211 i BC313 (te same pojemności złącz, czasy włączania i wyłączania), a znając "numery", jakie przechodziły w CEMI, można było pomyśleć, że na początku produkcji tych drugich coś tam mogli pokombinować w oznaczeniach... :twisted:

Badany przez mnie wzmacniacz jest banalnie prosty i składa się z dwóch stopni wzmacniaczy napięciowych, zrealizowanych na tranzystorach T6 i T7, z których każdy pracuje w układzie wspólnego emitera oraz stopni wyjściowych - wtórników o wzmocnieniu mniejszym od jedności i dużej wydajności prądowej.
M-2405S_amp_v2a.png
-

Sposób galwanicznego połączenie tranzystorów T6 i T7 zapewnia bardzo duże wzmocnie napięciowe i duże prądowe, szczególnie że T7 obciążony został w obwodzie kolektora bootstrapem zasilanym z wtórników prądowych wykonanych na pozostałych trzech tranzystorach ("Reduktor szumu" stwierdził na YT że tego sprzężenia nie ma). Takie połączenie T6 z T7 zapewnia też bardzo dużą szerokość pasma (wysoką częstotliwość graniczną fg), gdyż napięcie na kolektorze T6 prawie nie zależy od jego wysterowania, przez co nie występuje tu w tak dużym stopniu efekt Millera w pierwszym z tranzystorów. Z tego powodu dla ograniczenia pasma wprowadzono kondensator C34 (aż 100 pF), który przy tej wartości pozwala uzyskać pasmo w okolicach 200 kHz przy działającym skutecznie sprzężeniu zwrotnym (R55, R57). Gdyby nie obecność rezystora R57, R55 tworzyłby lokalne ujemne sprzężenie zwrotne w emiterze tranzystora T6, ale wtedy ustawienie 12,5 V na wyjściu tranzystora T7 byłoby niemożliwe. Utrzymanie stabilnego napięcia 12,5 V jest możliwe tylko dzięki pełnemu ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu dla DC po zamknięciu pętli rezystorem R57. Poniżej schemat stopnia, z którego dla lepszej czytelności usunąłem kilka kondensatorów.
M-2405S_amp_v2b01.png
-
Bardzo niedoskonały w tym całym wzmacniaczu jest tylko blok pełniący rolę wtórników prądowych z tranzystorami T8, T10 i T9, gdyż dla dodatnich połówek sygnałów na wyjściu kondensatora C39 działa tranzystor T9, a dla ujemnych T8 i T10. Zbadałem wzmocnienie prądowe użytych w tym egzemplarzu wzmacniacza tranzystorów BD354B i BD354C. Dla prądów kolektora o wartości od 1mA do 1,5 A przedstawia je tabela poniżej. Niestety wzmocnienia te zbliżone są do najniższych w danej grupie wzmocnień, a moim zdaniem w układzie powinny się znaleźć tranzystory selekcjonowane (szczególnie T9 powinien być dobrany pod względem największego możliwego wzmocnienia prądowego)
Wzmocnienie tranzystorów BD354.png
Wzmocnienie prądowe tranzystora T8 wynosiło około 150.
-
Bez wysterowania prąd kolektora tranzystora T7 wynosi ok. 2,6 mA i gdyby "wtórnik prądowy" następujący po T7 (tranzystory T8, T10 T9) został dobrze zaprojektowany, prąd ten dzięki sprzężeniu bootstrap nie ulegał by wielkim zmianom nawet przy dużym wysterowaniu wzmacniacza, a tak to dla obciążenia wyjścia wzmacniacza rezystancją 4 omy prąd górnego tranzystora (T9) dla połówek dodatnich na wyjściu C39, "szarpie" z kolektora tranzystora T7 do kilkudziesięciu mA, a dolny (T8) pobiera dla połówek ujemnych tylko ułamek miliampera, przez co prąd T7 dla ujemnych połówek pozostaje prawie niezmienny (ok. 2,6 mA). Tak duża asymetria obciążenia tranzystora T7 dla połówek dodatnich i ujemnych sygnału powoduje wzrost zniekształceń nieliniowych, które zmniejszane są dzięki działaniu ujemnego sprzężenia zwrotnego. To jednak nie rozwiązuje sprawy całkowicie, więc zniekształcenia nieliniowe mają przeciętną wartość. Poniżej tabela przedstawiająca pasmo przenoszenia wzmacniacza dla różnej wartości rezystora w pętli USZ. Zauważyłem, że niektóre wersje wzmacniacza miały w pętli USZ kondensator C33 o pojemności 100 μF inne 220 μF, a na jednej z płytek w mojej szufladzie kondensator ten miał 470 uF (nie wiem czy był oryginalny). Pierwszy pomiar wykonany został metodą techniczna przy mocy wyjściowej 4 W na rezystancji obciążenia 7,5 Ω. Ciekawostką jest to, że już sam filtr dolnoprzepustowy (rezystor 3,3 kΩ i kondensator 220 pF) na wejściu wzmacniacza obcina pasmo powyżej 216 kHz.
Pasmo przenoszenia.png
-
Poniżej charakterystyki wykonane przy pomocy karty pomiarowej dla pojemności kondensatora C33 równej 100 μF i 560 μF. Górnej częstotliwości granicznej na wykresach proszę nie brać pod uwagę, gdyż tory karty pomiarowej nie przenosiły tak wysokiej częstotliwości jak końcówka mocy z magnetofonu M-2405S.
FR100uF.PNG
FR560uF.PNG
-
Charakterystyki zostały zdjęte z układu dla R55 = 160 Ω. Punkty spadków amplitudy naniosłem ręcznie już po wykonaniu badań, więc mogą być mniej dokładnie określone niż gdyby uzyskał je sprawdzając jeszcze podczas pomiary (kursory i odczyty w programie ARTA). Pomiar metodą techniczną wykonałem przy pomocy generatora warsztatowego SDG1050 firmy Siglent oraz mierników Fluke 8846A.

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


Einherjer
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 1083
Rejestracja: pt, 22 stycznia 2010, 18:34
Lokalizacja: Wrocław/Nysa

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Einherjer » pt, 1 lutego 2019, 11:33

Ciekaw jestem skąd się bierze takie rozmycie wykresów dla wyższych częstotliwości.

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 4343
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Romekd » pt, 1 lutego 2019, 11:39

Ja już wiem - zniekształcenia nieliniowe dla wyższych częstotliwości. Dlatego poziom rozmycia nie zależy od mocy (bez przesterowania), a zależy od wartości rezystora R55, regulującego głębokość pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego. Im mniejsze ujemne sprzężenie zwrotne, tym większe rozmycia wykresu. Będzie to dobrze widać na wykresach, które pokażę.

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

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 4343
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Romekd » pt, 1 lutego 2019, 12:53

Zacznę od przedstawienia wykresów zniekształceń harmonicznych dla płytki wzmacniacza z najgłębszym sprzężeniem zwrotnym, uzyskanym przez zastosowanie rezystora R55 o wartości 160 omów. Płytki z rezystorem o tej wartości były montowane między innymi do magnetofonów szpulowych M2404S. Wykresy zostały zrobione dla mocy wyjściowych od 50 mW do 6,8 W, wydzielanych na rezystorze 7,5 oma.
THD_1kHz_0,05W.PNG
THD_1kHz_0,1W.PNG
THD_1kHz_0,5W.PNG
THD_1kHz_1W.PNG
THD_1kHz_2W.PNG
THD_1kHz_4W.PNG
THD_1kHz_1%_7,15V.PNG
-
Jak widać poziom tych zniekształceń nie był jakoś specjalnie wysoki i dominowały w nim głownie parzyste harmoniczne, druga i czwarta. gdy porówna się te wartości do zniekształceń nieliniowych wprowadzanych przez inne sprzęty audio z tamtego okresu (lata 70., początek lat 80.), to wynik uzyskany przez ten wzmacniacz można określić jako dobry. Dla porównania nasze wysokiej klasy odbiorniki i amplitunery klasy HiFi, często miały znacznie gorsze parametry, np. wysokiej klasy radio Hi-Fi "Merkury DSH303A miało wzmacniacz, w którym poziom zniekształceń harmonicznych mógł osiągać do 0,7% dla częstotliwości 1 kHz. Wysoki poziom zniekształceń występował również w radiu Hi-Fi "Elizabeth DSH-102". Krajowe układy scalone dekoderów stereo wprowadzały bardzo duże zniekształcenia nieliniowe. UL1601 mógł generować do 1% zniekształceń dla sygnałów stereofonicznych, UL1611 nawet 1,5%, a domyślam się, że niebyły to zniekształcenia ograniczające się głównie do drugiej i czwartej harmonicznej. Dopiero nowocześniejsze układy oparte o pętle PLL typu UL1621, miał zagwarantowany poziom zniekształceń do 0,3% i to już było niezłe osiągnięcie.

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

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 4343
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Romekd » pt, 1 lutego 2019, 13:06

Kolejny wykonany przeze mnie pomiar dotyczył zniekształceń intermodulacyjnych. Zacząłem od typowej metody SMTPE, w której na wejście wzmacniacza podaje się dwa sygnały sinusoidalne o częstotliwościach 250 Hz i 8 kHz, przy czym stosunek poziomów obu częstotliwości wynosi 4:1.
IMD_0,05W_250Hz_8kHz.PNG
IMD_0,1W_250Hz_8kHz.PNG
IMD_0,5W_250Hz_8kHz.PNG
IMD_1W_250Hz_8kHz.PNG
IMD_2W_250Hz_8kHz.PNG
IMD_4W_250Hz_8kHz.PNG
Znów mógłby ktoś powiedzieć, że poziom tych zniekształceń jest wysoki, jednak jeśli przyrówna się je do wyników innych wzmacniaczy z tamtego okresu, okaże się, że są to jak na tamte czas zupełnie dobre wyniki. Poniżej wymagania dotyczące urządzeń wysokiej klasy, zawarte w obowiązujących w tamtym okresie normach DIN45500 dla sprzętu Hi-Fi (dla wysokiej klasy wzmacniaczy).
Norma DIN 45500 dla wzmacniaczy.png
-
i dla magnetofonów:
Norma DIN 45500 dla magnetofonów.png
.
Informacje pochodzą ze strony: http://bee.mif.pg.gda.pl/Oktoda/index.p ... ite_note-6

Dla porównania nota katalogowa polskiego wzmacniacza hybrydowego typu GML025.
GML025.png
W jego przypadku zniekształcenia intermodulacyjne SMPTE nie powinny przekraczać 1,4%. Był stosowany w radiu "Merkury DSH-303"

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

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 4343
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Romekd » pt, 1 lutego 2019, 13:17

Dla tej głębokości ujemnego sprzężenia we wzmacniaczu wykonałem jeszcze pamiary zniekształceń intermodulacyjnych drugą popularna metodą, która polegała na podaniu na wejście wzmacniacza dwóch sygnałów sinusoidalnych o równych amplitudach i częstotliwościach 13 kHz i 14 kHz. Poniżej wyniki.
IMD_0,05W_13kHz_14kHz.PNG
IMD_0,1W_13kHz_14kHz.PNG
IMD_0,5W_13kHz_14kHz.PNG
IMD_2W_13kHz_14kHz.PNG
IMD_4W_13kHz_14kHz.PNG
-
Następnie zwiększyłem wymagania i wykonałem kolejny test IMD, tym razem dla częstotliwości 19 kHz i 20 kHz (amplitudy 1:1)
IMD_0,05W_19kHz_20kHz.PNG
IMD_0,1W_19kHz_20kHz.PNG
IMD_0,5W_19kHz_20kHz.PNG
IMD_1W_19kHz_20kHz.PNG
IMD_2W_19kHz_20kHz.PNG
IMD_4W_19kHz_20kHz.PNG
By je ocenić należałoby dysponować danymi innych sprzętów z okresu PRL-u, a tych niestety nie posiadam. Na pewno są gorsze od wyników wzmacniaczy bardziej rozbudowanych, o większej liczbie tranzystorów i bardziej przemyślanych rozwiązaniach. Możecie jednak Koledzy porównać te wyniki do przedstawionych przez znanego elektronika z kanału "Reduktor szumu" na YT, przedstawianych od minuty 28:44 filmu z linku poniżej. W Merkurym zniekształcenia intermodulacyjne dla jednego z kanałów wyszły na poziomie 0,9%, a radio to było uważane za ekskluzywne i bardzo chwalone za doskonałej jakości dźwięk...

https://www.youtube.com/watch?v=3EO1qUZuR5k

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

Tomek Janiszewski
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 3534
Rejestracja: śr, 19 listopada 2008, 15:18

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Tomek Janiszewski » pt, 1 lutego 2019, 14:13

Romekd pisze:
pt, 1 lutego 2019, 11:03
Witam.
Widzę Tomku, że złagodziłeś ton swojej wypowiedzi. Ja jednak przeczytałem jej wcześniejszą wersję i muszę przyznać, że twoja złośliwość w stosunku do mnie dorównuje jedynie twojej determinacji w tępieniu i wyszydzaniu tej biednej aplikacji... :wink:
Powaga??? :shock: Pierwotne przypuszczenie o zaparowanych okularkach (sam je zresztą noszę od niedawna) było bardziej złośliwe niż odwołanie się do przygody pewnego nietuzinkowego, ale powszechnie lubianego polityka? A ja specjalnie zmieniłem pierwotną treść wypowiedzi, aby było bardziej pikantnie! :twisted:
Co do tranzystorów BC140 i BC160, to są one niemal identyczne co nasze późniejsze BC211 i BC313 (te same pojemności złącz, czasy włączania i wyłączania), a znając "numery", jakie przechodziły w CEMI, można było pomyśleć, że na początku produkcji tych drugich coś tam mogli pokombinować w oznaczeniach... :twisted:
Ja tam mam zwyczaj podejrzewać, że w epoce CEMI a nawet TEWY mogli zdrowo pokombinować na niejednym schemacie. Zwłaszcza zamieszczonym w peerelowskich publikacjach.
Z tego powodu dla ograniczenia pasma wprowadzono kondensator C34 (aż 100 pF),
No proszę, a w zmodyfikowanym przeze mnie niegdysiejszym bidaku (prawdopodobnie też od M2405S, z rezystorem R55-160 omów) gdzie zastosowałem parę komplementarną BD354C/BD355C sterowaną przez BC211-16 obciążony bootstrapem 330+220omów/100uF ale ponadto zmieniłem jeszcze tylko układ polaryzacji z diodowego na tranzystorowy z kompensacją zależności prądu spoczynkowego stopnia mocy od prądu stopnia sterującego, rezystory emiterowe zmniejszyłem na 0,51oma (skoro w Finezji z lichymi radiatorkami można było to dlaczego nie w M2405S) oraz oczywiście usunąłem zbędny w tej sytuacji T8 tworzący układ bida-komplementarny i stosownie do typu tranzystora sterującego zastąpiłem wejściowy BC107B na BC177B z niezmienionymi jednak rezystorami w emiterze i kolektorze za to w zasilaniu bazy swoim zwyczajem dołożyłem łańcuch diod (tutaj zabytkowych czerwonych LED dostarczających stabilizowanego napięcia 3V a mających na celu utrzymywać symetrię na wyjściu przy zmianach napięcia zasilania) - pojemność kondensatora C34 wynosi tylko... 10pF, bo tyle akurat wynosiła pojemność dotychczasowego C36 który oczywiście wyleciał z układu wraz z T8. A mimo to wzmacniacz pracuje całkowicie stabilnie; nie chciało mi się już sprawdzać co byłoby bez jakiegokolwiek kondensatora C34. Tak owszem pamiętam że BC211 ma w sobie pojemność baza-kolektor cokolwiek większą niż oryginalnie użyty w tej roli BC177 ale z http://www.elenota.pl/datasheet-pdf/605 ... edb3660474 wynika że nawet przy 0V nie przekracza ona 20pF. Więc kto na razie górą? :P
Bardzo niedoskonały w tym całym wzmacniaczu jest tylko blok pełniący rolę wtórników prądowych z tranzystorami T8, T10 i T9, gdyż dla dodatnich połówek sygnałów na wyjściu kondensatora C39 działa tranzystor T9, a dla ujemnych T8 i T10.
W jakim celu tłumaczysz mi to, co sam zarzucałem od początku tej poronionej konstrukcji, poronionej właśnie przez swoją bida-komplementarność? Nie moja wina że jutuber nie tylko nie zaakcentował tej wady ale przeszedł wręcz nad nią do porządku dziennego, nieprawnie nazywając stopień wyjściowy quasi-komplementarnym i obrażając tym samym ten ostatni.
Zbadałem wzmocnienie prądowe użytych w tym egzemplarzu wzmacniacza tranzystorów BD354B i BD354C. Dla prądów kolektora o wartości od 1mA do 1,5 A przedstawia je tabela poniżej.
Warto przy tym zauważyć że tranzystory z grupy "B" oferują nieco lepszą liniowość niż te z grupy "C". Stosunek maksymalnej bety do bety przy IC=1,5A (1,36) jest tu mniejszy niż w grupie "C" (1,56) co zresztą potwierdzają wykresy w nocie katalogowej BD254 na Elenocie:
http://www.elenota.pl/datasheet-pdf/60511/CEMI/BD254
Niestety wzmocnienia te zbliżone są do najniższych w danej grupie wzmocnień, a moim zdaniem w układzie powinny się znaleźć tranzystory selekcjonowane (szczególnie T9 powinien być dobrany pod względem największego możliwego wzmocnienia prądowego)
A nie prościej aby znalazły się tu parowane tranzystory komplementarne, mianowicie BD354/355? A może jednak uważasz że jeszcze lepiej byłoby aby nie tylko T9 miał betę najwyższą (np. BD354C) ale i T10 miał betę najniższą (BD354A) zaś T8 miał betę taką aby wzmocnienia obu gałęzi idealnie się wyrównały? Tylko skąd wziąć BC177 z betą nieco pwyżej... 3 :lol: I co wtedy z prądem sterującym jakiego będzie musiał dostarczyć bootstrap dolnej gałęzi? Po co w ogóle było zatem żreć tę bida-komplementarną żabę? :oops:
Tak duża asymetria obciążenia tranzystora T7 dla połówek dodatnich i ujemnych sygnału powoduje wzrost zniekształceń nieliniowych, które zmniejszane są dzięki działaniu ujemnego sprzężenia zwrotnego. To jednak nie rozwiązuje sprawy całkowicie, więc zniekształcenia nieliniowe mają przeciętną wartość
. \
Jeszcze sklerozy aż takiej nie mam, aby trzeba było mi po raz kolejny przypominać coś co sam zarzucałem temu "czemuś" :P :wink: .
Poniżej tabela przedstawiająca pasmo przenoszenia wzmacniacza dla różnej wartości rezystora w pętli USZ. Zauważyłem, że niektóre wersje wzmacniacza miały w pętli USZ kondensator C33 o pojemności 100 μF inne 220 μF, a na jednej z płytek w mojej szufladzie kondensator ten miał 470 uF (nie wiem czy był oryginalny).
A czy kiedykolwiek i gdziekolwiek zgłaszałem zastrzeżenia co do pasma, w szczególności od dołu? Aby je oszacować, zbyteczny jest wzmacniacz, zbyteczny jest profesjonalny sprzęt pomiarowy, ba, nawet bez PSPICE da się to zrobić. Wystarczy wiedza na poziomie technikum elektronicznego, i już tylko na tej podstawie można orzec że wersja z rezystorem 36 omów i kondensatorem 220uF będzie odstawała od pozostałych, bowiem ten człon będzie ciął na tej samej granicy co wyjściowy kondensator 1000uF z głośnikiem 8 omów. I tam gdzie mogło być -3dB - będzie -6dB.
Ciekawostką jest to, że już sam filtr dolnoprzepustowy (rezystor 3,3 kΩ i kondensator 220 pF) na wejściu wzmacniacza obcina pasmo powyżej 216 kHz.
Tylko co z tego? A jakby tak ciął 10 razy niżej - tragedia by się stała?
Pomiar metodą techniczną wykonałem przy pomocy generatora warsztatowego SDG1050 firmy Siglent oraz mierników Fluke 8846A.
Tymczasem odnoszę wrażenie że bez tego całego arcykosztownego zapewne sprzętu a jedynie z zabytkowym katodowym oscyloskopem Kasprzaka oraz złomiastym generatorem PW-12 też można było uzyskać wyniki dające wiele do myślenia, i to odnośnie zniekształceń nielinearnych, które są podstawową - oraz IMHO dyskwalifikującą - wadą tego wynalazku. Powrócę do nich wieczorem, zamieszczając przygotowane już ilustracje.

Tomek Janiszewski
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 3534
Rejestracja: śr, 19 listopada 2008, 15:18

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Tomek Janiszewski » pt, 1 lutego 2019, 21:20

Romekd pisze:
pt, 1 lutego 2019, 12:53
Jak widać poziom tych zniekształceń nie był jakoś specjalnie wysoki i dominowały w nim głownie parzyste harmoniczne, druga i czwarta.
A co z pozostałymi, wszak też one są! I nie mam tu wcale na myśli tylko trzeciej, piątej a nawet szóstej i siódmej, lecz i dużo wyższe od nich, tworzące gęsty grzebień już przy mocach 0,5W i wyższych.
gdy porówna się te wartości do zniekształceń nieliniowych wprowadzanych przez inne sprzęty audio z tamtego okresu (lata 70., początek lat 80.), to wynik uzyskany przez ten wzmacniacz można określić jako dobry.

Jak już wspomniałem wcześniej - nie dysponuję profesjonalnym sprzętem pozwalającym liczbowo zmierzyć THD oraz widmo na niego się składające. Już nie mówiąc o tym że nie dysponuję także sprzętem audio z epoki PRL, do którego miałbym porównywać sztandarowy wynalazek Peerelowskiej Myśli Technicznej, na którym opierała się pokaźna część segmentu średniej klasy, a nawet pretendującego do kategorii Hi-Fi. Poradziłem sobie zatem w niekonwencjonalny sposób. Miałem jeszcze do niedawna dwa nabyte na bublach oryginalne, sprawne moduły od M2405S. Zanim ostatecznie zakończyły one swój niesławny żywot pod grotem lutownicy, spreparowałem lekko jeden z nich, przekształcając go we wzmacniacz odwracający. Etatowe wejście sygnału (I-9 na rysunku download/file.php?id=78733&mode=view zwarłem na masę, odlutowałem natomiast od masy ujemną końcówkę C33 i ona odtąd miała służyć za wejście. Wzmocnienie zmieniło się przy tym nieznacznie (jak łatwo w przybliżeniu policzyć - dla R55=160 omów zmalało z 7,25 do -6,25). Mając na wyjściu sygnał przeciwny w fazie względem wejściowego uzyskałem możliwość wypreparowania z sygnału wyjściowego samych tylko zniekształceń, tj przepuszczenia wszystkich harmonicznych z wyjątkiem podstawowej. Prosty dzielnik oporowy spełnił to samo zadanie jakie mógł spełnić selektywny filtr zaporowy. Z jedną istotną różnicą: przy takiej metodzie eliminacji pierwszej harmonicznej ulegają skompensowaniu także wszelkie zakłócenia zawarte w sygnale wejściowym. W tym także harmoniczne generowane przez źródło sygnału. Zatem źródłem wszystkiego co pozostało na wyjściu po wyeliminowaniu oryginalnego sygnału może być tylko sam badany wzmacniacz. Przynajmniej w pierwszym przybliżeniu, pomijającym możliwość powstawania różnych przesunięć fazowych dla różnych harmonicznych.
Schemat dla takich prób (zawierający też fragment uproszczonego schematu wzmacniacza, dla orientacji) wygląda jak poniżej:
P1060843.JPG
Wieloobrotowy potencjometr montażowy 1k w dzielniku kompensacyjnym należy ustawić tak aby znikła pierwsza harmoniczna w punkcie do którego dołączony jest kanał "B" oscyloskopu (oczywiście synchronizowanego z kanału "A" tj bezpośrednio z wyjścia wzmacniacza). Ponieważ zwykle występują szczątkowe przesunięcia fazy między sygnałem wyjściowym a wejściowym - dla uzyskania idealniej kompensacji należałoby uzupełnić dzielnik o kondensator nastawny, zdecydowałem się jednak dobrać taką częstotliwość generatora dla której przesunięcie fazowe wynosi zero. W zależności od warunków plasowała się ona pomiędzy 3 a 7kHz. Te zniekształcenia mają naturę statyczną (powstają wskutek różnicy wzmocnień prądowych dla obu połówek) toteż wybór częstotliwości ma niewielki wpływ na ich wielkość.
Z oryginalną końcówką M2405S (gwoli ścisłości jednak dodam, że obydwie jakie miałem zawierały 2 X BD354B zamiast BC354B + BD254C; nie wiem czy tych drugich zabrakło podczas produkcji czy też podczas naprawy) uzyskałem co następuje:
P1060781.JPG
Widać zatem że po usunieciu sinusoidalnego sygnału użytecznego pozostaje przebieg wyjątkowo paskudny, będący w istocie wyprostowaną dwupołówkowo sinusoidą. Ostre wierzchołki każą spodziewać się bogatego, wysoko sięgającego widma, co Twoje pomiary w pełni potwierdzają. Chciałby teraz kto słuchać takiego wynalazku, mając świadomość że sygnałowi użytecznemu towarzyszy nieodłącznie takie paskudztwo (ciekawie musiałby brzmieć głośnik zasilany ze wzmacniacza przez diodowy mostek Graetza :lol: ), przy czym jego wartość międzyszczytowa sięga 0,4% wartości niezniekształconego sygnału, bowiem oprócz tego że czułość kanału dla zniekształceń w oscyloskopie jest 1000 razy wyższa od czułości kanału dla sygnału wyjściowego trzeba jeszcze pamiętać że dzielnik kompensacyjny tłumi składowe zniekształceń 7,25 razy? Do tego jeszcze przy obniżaniu poziomu sygnału zniekształcenia wcale nie znikają, raczej maleją współbieżnie wskutek czego współczynnik utrzymuje się na niemal stałym poziomie. Niestety maksymalna czułość użytego oscyloskopu (5mV/div i to bez posługiwania się sondą) nie pozwala na dokładniejsze obserwacje w tych warunkach:
P1060780.JPG
Dla porównania nasze wysokiej klasy odbiorniki i amplitunery klasy HiFi, często miały znacznie gorsze parametry, np. wysokiej klasy radio Hi-Fi "Merkury DSH303A miało wzmacniacz, w którym poziom zniekształceń harmonicznych mógł osiągać do 0,7% dla częstotliwości 1 kHz. Wysoki poziom zniekształceń występował również w radiu Hi-Fi "Elizabeth DSH-102".
Ponieważ jak przyznałem wyżej nie dysponuję takimi urządzeniami, a i zapewne do niejednego z nich mógbym żywić różne zastrzeżenia - postanowiłem porównać zebrane wyżej wyniki ze zniekształceniami - tego samego modułu po niezbędnej przebudowie. Opisałem ją już poprzednio, a teraz na wszelki wypadek pokażę schemat:
P1060844.JPG
Jak widać - starałem się wykorzystać możliwie dużo oryginalnych elementów, w tym większość kondensatorów, przy czym przestrzegałem aby każdy z kondensatorów 1mF 25V trafił na swoje stare miejsce. Jak się bowiem przekonałem - ten w zasilaniu zdążył się już przeformować na wyższe napięcie gdy pracował jeszcze w oryginalnej końcówce, i przy napięciu 26-27V takim jakie uzyskuje się z typowego tutaj transformatora TS40/43 wykazuje wyraźnie mniejszą upływność niż ten głośnikowy. Wybór tranzystora BC211 zamiast BC 313 dla stopnia sterującego, co wymusiło zastosowanie zewnętrznego bootstrapu (podejrzewam że brak takiego osobnego członu miał na myśli youtuber gdy użył skrótu myślowego mówiąc o braku bootstrapu w M531S) podyktowany był tym, że tranzystory pnp typu BD355 tracą wzmocnienie przy dużych prądach jeszcze szybciej niż BD354. Przekonałem się o tym osobiście, badając kilkadziesiąt sztuk jednych i drugich. W praktyce, aby móc wykorzystać z zadawalającą wydajnością partię BD355 należałoby dla 1,5A prądu w obciążeniu przyjąć prąd z bootstrapu na poziomie 40mA, a wówczas BC313 przy napięciu zasilającym 26V grzałby się już mocno choć jeszcze w dopuszczalnych granicach. Gdy takiego prądu do obciążenia ma dostarczyć BD354 - w zupełności wystarczy 25mA w bootstrapie. Gdy zmontowałem i uruchomiłem wzmacniacz - oczywiście i jego dodatkowo spreparowałem na potrzeby obserwacji zniekształceń, w sposób opisany wyżej. Tym razem wyniki były znacząco inne:
P1060808.JPG
P1060808.JPG
Jak widać - przy wysterowaniu na granicy obcinania występuje głównie harmoniczna trzecia, przy czym należy oczekiwać że jej zawartość jest dużo mniejsza niż drugiej harmonicznej w poprzednim eksperymencie. Gładkość zafalowań znamionuje niewielką tylko zawartość harmonicznych wysokiego rzędu. Przy mniejszym wysterowaniu zniekształcenia są już praktycznie niedostrzegalne:
P1060811.JPG
Dopiero po spowolnieniu podstawy czasu drobne zafalowania stają się widoczne, dzięki właściwością naszego wzroku, mimo że czułość na osi Y nie uległa zmianie:
P1060813.JPG
I dla porównania, żeby nie było podejrzeń o przypadkowość wyników: odpowiednie oscylogramy dla drugiego egzemplarza zmodyfikowanej końcówki. Więcej już ich nie mam - ale może znajdę naśladowców? Gdyby znalazł się wśród nich także Autor tematu - mógłby zweryfikować trafność moich sądów na podstawie przetłumaczalnych na konkretne liczby pomiarów.
P1060818.JPG
P1060819.JPG
P1060820.JPG
Krajowe układy scalone dekoderów stereo wprowadzały bardzo duże zniekształcenia nieliniowe. UL1601 mógł generować do 1% zniekształceń dla sygnałów stereofonicznych, UL1611 nawet 1,5%, a domyślam się, że niebyły to zniekształcenia ograniczające się głównie do drugiej i czwartej harmonicznej. Dopiero nowocześniejsze układy oparte o pętle PLL typu UL1621, miał zagwarantowany poziom zniekształceń do 0,3% i to już było niezłe osiągnięcie.
A wiesz cokolwiek więcej o naturze tych zniekształceń? Stawiam dolary przeciw orzechom że odpowiadają one "łagodnym" zniekształceniom pełnokomplementarnego układu przebadanego wyżej. Tego samego spodziewam się po zniekształceniach toru FM wynikającym z nieliniowości charakterystyki demodulatora, jak również z nierównomierności charakterystyki opóźnienia grupowego w paśmie sygnału modulowanego częstotliwościowo. Takiej sieczki jaką widać było na wyjściu bida-komplementarnej końcówki mocy nie biorę natomiast pod uwagę.
Ostatnio zmieniony sob, 2 lutego 2019, 09:49 przez Tomek Janiszewski, łącznie zmieniany 7 razy.

Tomek Janiszewski
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 3534
Rejestracja: śr, 19 listopada 2008, 15:18

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: Tomek Janiszewski » pt, 1 lutego 2019, 21:37

Ponieważ więcej załączników chyba już do jednego posta nie wejdzie - oto kolejny, ze zdjęciami zmodyfikowanej końcówki M2405, oraz rysunek płytki (od strony elementów):
Załączniki
P1060849.JPG
P1060852.JPG
P1060842.JPG

Awatar użytkownika
AZ12
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 4326
Rejestracja: ndz, 6 kwietnia 2008, 15:41
Lokalizacja: 83-130 Pelplin

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: AZ12 » sob, 2 lutego 2019, 16:47

Witam

Wygląda na fabrycznie wykonane z wykorzystaniem trudnodostępnego obecnie laminatu.
Ratujmy stare tranzystory!

Awatar użytkownika
kubafant
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 1139
Rejestracja: sob, 11 stycznia 2014, 20:11
Lokalizacja: Warszawa

Re: Stopnie mocy w polskich magnetofonach w czasach PRL-u - pomiary i ocena

Post autor: kubafant » sob, 2 lutego 2019, 17:01

Wykonanie rzeczywiście bardzo profesjonalne, ale myślę że to dzieło Tomka. Widziałem już zdjęcia jego prac z udziałem takiego laminatu, wydaje mi się przeto że musi mieć zgromadzony jakiś jego zapas. Ciekawe jakie są jego właściwości, czy ścieżki nie odchodzą przy lutowaniu.

Pozdrawiam.

ODPOWIEDZ