ทำไมต้องวางหม้อแปลงแบบ step-down หลังจากหลอดสูญญากาศในแอมพลิฟายเออร์วาล์ว

13

ฉันกำลังค้นคว้าตัวขยายวาล์ว ฉันพบแผนผังนี้หนึ่ง:

ภาพ

ดังนั้นอินพุตจะถูกขยายโดยวาล์วตัวที่หนึ่งจากนั้นสัญญาณขยายจะถูกขยายอีกครั้งโดยวาล์วที่สองใช่ไหม?

คำถามของฉันคือเพราะเหตุใดแรงดันไฟฟ้าจึงถูกลดระดับลงก่อนไปที่ลำโพง ดูเหมือนว่าไร้ประโยชน์สำหรับฉันเพิ่มแรงดันไฟฟ้าด้วยวาล์วแล้วลดลงอีกครั้ง แผนงานทั้งหมดที่ฉันสามารถหาได้ทางออนไลน์ทำเช่นนี้ ทำไม?

(ราง 300V ที่ด้านบนเกี่ยวข้องกับหม้อแปลงหรือไม่ถ้าไม่ใช่จะเป็นอะไร?)

amplifier vacuum-tube

— Jacob Garby
แหล่งที่มา

4

โหลดไลน์ของหลอดสุญญากาศต้องการการแปลงอิมพีแดนซ์แบบ stepdown การใช้หลอดขนาดเล็กที่ 8 โอห์มจะให้พลังงานต่ำมาก ใช้หลอดเดียวกันที่ 5,000 โอห์ม (200 โวลต์และ 40 มิลลิแอมป์) เป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่

— analogsystemsrf

7

It seems pointless to me.... ดังนั้นการหลีกเลี่ยงศักยภาพ 300V ที่ขั้วลำโพงนั้นไร้ประโยชน์สำหรับคุณ?

— jsotola

@ jsotola ฉันเห็นสิ่งที่คุณกำลังทำอยู่ แต่ในกรณีนั้นเหตุใดจึงมีศักยภาพ 300V ในตอนแรก

— Jacob Garby

1

จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสำหรับการทำงานของหลอดสุญญากาศ

— jsotola

42

มันเป็นคำถามของความต้านทาน

แรงดันไฟฟ้าของขั้วบวก (แผ่น) ของหลอดแตกต่างกันไปในช่วงกว้างในขณะที่กระแสแตกต่างกันไปในช่วงที่เล็กกว่ามาก หากคุณกำหนดความต้านทานเอาต์พุตเป็น

Z_{o u t} = \frac{Δ V}{Δ I}

$Z_{out} = \frac{\Delta V}{\Delta I}$

ซึ่งมักใช้งานได้กับหลอดสุญญากาศทั่วไปที่มีจำนวนค่อนข้างสูงตามคำสั่งของหลายพันโอห์ม

ในทางตรงกันข้ามลำโพงส่วนใหญ่มีความต้านทานต่ำ - ตามลำดับที่ 4 ถึง 16 Ω - ซึ่งหมายความว่าพวกเขาต้องการการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันที่ค่อนข้างสูงกว่าควบคู่ไปกับการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก

โปรดทราบว่าในทั้งสองกรณีคุณกำลังพูดถึงปริมาณพลังงานเท่ากัน (แรงดัน×ปัจจุบัน) ซึ่งเป็นสิ่งที่แอมปลิฟายเออร์ทำได้ - การเพิ่มกำลังของสัญญาณจากอินพุตไปยังเอาต์พุต

หม้อแปลงให้การเปลี่ยนแปลงความต้านทานนี้ มันทำการปิดสวิงไฟฟ้าแรงสูงสำหรับการสวิงกระแสสูง หากไม่มีมันคุณจะได้รับเพียงส่วนเล็ก ๆ ของพลังสัญญาณที่มีให้ส่งไปยังลำโพงโดย จำกัด กระแสไฟฟ้าที่ค่อนข้างต่ำในหลอด

จากความคิดเห็น:

คุณมีความคิดอย่างไรกับ 300V rail มันเป็นแหล่งจ่ายไฟสำหรับวาล์วหรือไม่? ทำไมมันจึงเป็นไฟฟ้าแรงสูง?

จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ 300V ด้วยเหตุผลเดียวกัน: เอาต์พุตของความต้านทานของหลอดนั้นสูงมาก

หลอด 6V6 ได้รับการจัดอันดับสำหรับ 50 mA จานปัจจุบัน (เฉลี่ย) ซึ่งหมายความว่าการแกว่งของสัญญาณปัจจุบันจะต้องน้อยกว่าประมาณ± 40 mA (สูงสุด) ในทำนองเดียวกันหลอดได้รับการจัดอันดับสำหรับแรงดันไฟฟ้าแบบแผ่นที่ 250 V (ในนาม แต่บ่อยครั้งที่มีการเร่งความเร็วมากเกินไปในแง่นี้) ดังนั้นแรงดันสัญญาณต้องน้อยกว่า± 120 V (สูงสุด)

กำลังของสัญญาณที่มีอยู่ที่เอาท์พุทจึงเป็นกระแส RMS คูณด้วยแรงดัน RMS หรือ:

\frac{40 m A}{\sqrt{2}} \cdot \frac{120 V}{\sqrt{2}} = \frac{4.8 W}{2} = 2.4 W

$\frac{40 mA}{\sqrt{2}} \cdot \frac{120 V}{\sqrt{2}} = \frac{4.8 W}{2} = 2.4 W$

หากคุณใช้แรงดันไฟฟ้าแผ่นต่ำกว่าพลังงานที่มีอยู่จะลดลงตามสัดส่วน

โปรดทราบว่าสิ่งนี้ได้ผลกับความต้านทานเอาต์พุต:

Z_{o u t} = \frac{120 V}{40 m A} = 3000 Ω

$Z_{out} = \frac{120 V}{40 mA} = 3000 \Omega$

ในการขับลำโพง8Ωคุณต้องใช้หม้อแปลง3000Ω: 8Ω (อัตราส่วนการหมุน 19.4: 1) ซึ่งจะให้ 4.38 V _RMSและ 548 mA _RMSที่ลำโพง

— เดฟทวีด
แหล่งที่มา

2

ดังนั้นฉันจึงคิดถูกว่าโดยทั่วไปแล้วหม้อแปลงจะลดความต้านทานลงไปซึ่งเป็นสิ่งที่ถูกต้องสำหรับลำโพง

— Jacob Garby

1

ใช่นั่นคือความคิด อัตราส่วนอิมพีแดนซ์คือกำลังสองของอัตราการหมุน ตัวอย่างเช่นหากคุณต้องการอัตราส่วนอิมพีแดนซ์ 1,000: 1 คุณจะต้องการอัตราส่วนการเปลี่ยน 32: 1 โดยประมาณ

— Dave Tweed

1

ขอบคุณเข้าใจแล้ว! คุณมีความคิดอย่างไรกับ 300V rail มันเป็นแหล่งจ่ายไฟสำหรับวาล์วหรือไม่? ทำไมมันจึงเป็นไฟฟ้าแรงสูง?

— Jacob Garby

2

ดูการแก้ไขด้านบน

— Dave Tweed

1

ผลพลอยได้ที่มีประโยชน์คือการลดแรงดันไฟฟ้าข้ามสายลำโพงในกรณีที่สัตว์หรือบุคคลสัมผัสกับสายที่สัมผัส

— Andrew Morton

26

นอกเหนือจากสิ่งที่ Dave Tweed พูด (+1) หม้อแปลงในกรณีนี้ยังกำจัดกระแสไบอัส DC จากการไปยังลำโพงและ decouples แรงดันไฟฟ้าอินพุตและเอาต์พุตโหมดร่วม

เพลตปัจจุบันของ V1 อยู่ที่ค่ากลางเมื่อไม่ได้ใช้งาน สัญญาณอินพุทจะทำให้จานกระแสไฟฟ้าขึ้นและลงจากค่ากลางตามยอดเขาและรางของสัญญาณอินพุต

แม้ว่าจะมีลำโพงที่ถูกจับคู่กับอิมพีแดนซ์เข้ากับจานของ 6V6 กระแสตรงไบอัสจะไม่เป็นที่ต้องการ หม้อแปลงยังบล็อก DC ในขณะที่ผ่านส่วน AC ที่เกี่ยวข้องของสัญญาณ

โปรดทราบว่าการจับคู่ความต้านทานยังคงเป็นเหตุผลหลัก เนื่องจากหม้อแปลงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งต่อไปผู้ออกแบบวงจรจึงใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่ามันยังบล็อก DC และแรงดันไฟฟ้าอินพุตและเอาต์พุตโหมดทั่วไปนั้นแยกออกจากกัน ความจริงหลังนี้อนุญาตให้ลำโพงด้านหนึ่งต่อสายดินได้แม้ว่าหม้อแปลงหลักจะเชื่อมโยงกับ 300 V

— แลงทรอฟ
แหล่งที่มา

3

คำตอบสั้น ๆ : ลดความต้านทานเอาต์พุตเพื่อป้องกันการโหลดแรงดันไฟฟ้าที่สำคัญ

สำหรับการตอบสนองเสียงเบสที่ดีลำโพงเป็นมอเตอร์เชิงเส้น / เครื่องกำเนิดที่มี EMF ด้านหลังบนพัลส์กลอง ดังนั้นความต้านทานเอาต์พุตจะต้องต่ำกว่าลำโพงมาก สิ่งนี้เรียกว่า Dampening Factor = Zspeaker / Zout และมีเพียง 20 แอมป์พลังงานต่ำราคาถูก, 100 แอมป์ที่ดีและ 1000 แอมป์ที่ยอดเยี่ยม

แล้วมันบนแอมป์หลอดสุญญากาศคืออะไร?

ขึ้นอยู่กับ Tube Zout หารด้วยอัตราส่วนรอบของหม้อแปลงกำลังสอง
ดังนั้นการลดอิมพิแดนซ์ของการเปลี่ยนอัตราส่วนn²จึงลดอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงถึงค่อนข้างต่ำกว่าอิมพีแดนซ์ของลำโพง
มันยากที่จะคาดเดา แต่ก็ไม่ดีเท่ารัฐ soldid แต่เป็นการบิดเบือนความสามัคคีจาก EMF ด้านหลังไม่เพียงแต่การ จำกัด ที่อ่อนนุ่มของหลอดแต่ปัจจัยการหน่วงที่ไม่ดีอาจเป็น "น่าพอใจ" สำหรับผู้เล่นกีตาร์บางคนแต่ "โคลน" เป็นเสียง ผู้เชี่ยวชาญกำลังเล่นคลื่นความถี่กว้าง ๆ
เนื่องจากอัตรารอบของการหมุนยังช่วยลดแรงดันไฟฟ้าได้ด้วย n การแกว่งของแรงดันไฟฟ้าของหลอดจึงต้องใหญ่กว่าที่ลำโพงเห็น
เช่นอาจจะมีการสวิงที่ใหญ่กว่า 9 เท่าและลด Vdc และ / 81 ของความต้านทานเอาต์พุตสูง .. อาจจะมีอัตราส่วนการเลี้ยวที่มากขึ้น ... 20; 1 อัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าคือ 400: 1 อัตราส่วนความต้านทานอาจทำให้ลดลง <10 เช่น DF แย่ดังนั้นพวกเขาจึงมักจะใช้ลำโพง 16 โอห์ม
BTW หลายแอมป์หลอดออกแบบดีกว่าอันนี้มาก

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
แหล่งที่มา

1

Dampening Factor เป็นข่าวสำหรับฉัน ขอบคุณสำหรับการศึกษา

— วิศวกรที่กลับรายการ

DF เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามของข้อผิดพลาดการควบคุมการประจุสำหรับแหล่งจ่ายไฟใด ๆยกเว้นนำไปใช้เสียงเพื่อแสดงข้อผิดพลาด 1% โหลด reg = DF 100 และ DF <ข้อผิดพลาดในการโหลด 10 หมายถึง> 10% มักจะมาจาก EMF กลับ แต่ก็เป็นเพียงแค่การสูญเสียประสิทธิภาพในการ CW มั่นคง

— โทนี่ Stewart Sunnyskyguy EE75

Aha - ฉันเห็นว่าทำไมการวัดที่มีประโยชน์!

— วิศวกรที่กลับรายการแล้ว

0

ฉันต้องแก้ไขคำศัพท์ที่ทำให้เข้าใจผิดของคุณ มันเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าความต้านทานการจับคู่ , ไม่หม้อแปลงขั้นตอนลง!

เพื่อให้คุณเข้าใจคำตอบคุณจำเป็นต้องรู้:
1) วัตถุประสงค์ของเครื่องขยายเสียงคือเพื่อขยายกำลังไฟฟ้า (ไม่ใช่กระแสหรือแรงดันไฟฟ้า)
2) อุปกรณ์หลอดสุญญากาศสามารถให้กระแส "เล็ก" เท่านั้น แต่สามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าสูง
3) หลอดสูญญากาศมีความต้านทานของK โอห์มขณะ impedances ลำโพงอยู่ในคำสั่งของโอห์ม

ตั้งแต่ P = VI เพื่อให้การขยายกำลังสูงสุดด้วยอุปกรณ์ขนาดเล็กในปัจจุบันต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อุปกรณ์สามารถจัดการได้ (นี่คือคำตอบสำหรับคำถาม "ทำไมถึงมีแรงดันไฟฟ้าสูง")
เนื่องจากการถ่ายโอนพลังงานสูงสุดระหว่างอุปกรณ์สองชิ้นเกิดขึ้นเมื่อการจับคู่ความต้านทานของพวกเขาตรงกันหม้อแปลงไฟฟ้าจับคู่ความต้านทานเป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับปัญหานี้ (และปัญหาอื่น ๆ ที่กล่าวถึงในคำตอบอื่น ๆ )

รางแรงดันไฟฟ้าของวงจรใด ๆเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจาก "การอนุรักษ์กฎหมายพลังงาน" แม้ว่ากำลังขยายสัญญาณจะมาอยู่ที่ค่าใช้จ่ายของการจ่ายพลังงานโดยรางแรงดันไฟฟ้า

— Guill
แหล่งที่มา

ใช่ฉันคิดว่ามันสมเหตุสมผล ดังนั้นความต้านทานเอาต์พุตรวมของแอมป์ก่อนหม้อแปลงความต้านทานเป็นเพียงความต้านทานของหลอดเอง?

— Jacob Garby