4D32 "Fat boys" pushpull

[Cijtele52]

โครงงานนี้เริ่มเมื่อกลางปีที่แล้วครับ เนื่องจากเวลาทำ DIY ลดลงเรื่อยๆ บางอย่างที่เคยทำเอง เช่น กล่อง หรือ PCB หรืองาน hardwire บางอย่างก็ต้องดัดแปลงไปใช้ของที่ขายสำเร็จแล้วนำมาประกอบเอง เพราะฉนั้นต้นทุนจะสูงหน่อย แต่ข้อดีคือประหยัดเวลา เพราะช่วงที่งานประจำยุ่งๆนี่ผมมีเวลาบัดกรีได้อาทิตย์ละ 10-15 จุดเท่านั้นเอง 

ความตั้งใจของโครงงานมีตามนี้ครับ

• ต้องการ power อย่างน้อย 100W ต่อข้าง เพื่อเอามาใช้กับลำโพง Electrostatic ที่มีความไวเพียง 86 dB/W/m และ output transformer ต้องมี tap 4 ohm
• ตัวแอมป์ไม่ร้อนมากนัก ดังนั้น Class A pushpull คงไม่ไหว 
• ต้องสามารถยกคนเดียวได้โดยไม่ต้องมาปวดหลัง และต้องประหยัดเนื้อที่

ใช้หลอดที่ มีอยู่แล้ว ราคาไม่แพง [/li]
[/list]

ผลก็คือ ผมใช้ 6GU7 เป็น pre-driver, 5687 เป็น driver และ 4D32 เป็นหลอด output
แนวทางการออกแบบจะอยู่ใน post ถัดไปครับ

[Cijtele52]

ภาค Pre-driver

โครงงานนี้ผมไม่ได้ใช้ CCS ทำ plate load ให้หลอดครับ ใช้ resistor แทน ข้อดีของ resistor คือถูกและทน (ยกเว้นใช้พวก boutique resistor ซึ่งแพงกว่า CCS พอสมควร) แต่ข้อเสียก็คือถ้าเลือกค่าต่ำเกิน distortion ก็เยอะเกินไป เลือกสูงไป ก็ไปเปลือง power supply อีก สุ้พวก CCS active load ไม่ได้ แต่ก็ไม่ใช่ว่าไม่มีทางแก้

ปกติค่า load ที่ใช้กับหลอดจะประมาณ 4 เท่า ของ Rp เพื่อให้ได้ voltage swing และ distortion ต่ำ เป้าหมายของผมคือแต่ละภาคควรจะทำงานที่ voltage swing ที่ต้องการโดยยังมี distortion ต่ำกว่า 1% ที่ 1Khz

ผลก็คือใช้ R plate load ประมาณ 8 เท่าตามรูปข้างล่างครับ

ตอนแรกว่าจะเอาอีก section นึงของหลอด 6GU7 มาทำ phase splitter แต่พอดีมี Phase splitter autoformer ของ Electra-Print ที่ขายไม่ออกอยู่คู่นึง  เลยเอามาใช้ เพราะจะได้ไม่ต้องมานั่งปรับ phase balance ในตอนปรับแต่งครัั้งสุดท้ายครับ

[Cijtele52]

ภาค Driver

ภาค driver ใช้หลอด 5687 กับ load 25K ซึ่งประมาณ 12 เท่าของ Rp จุดประสงค์คือต้องการให้หลอดสามารถสร้างสัญญาณขาออกได้ 70Vpp โดย distortion ต่ำกว่า 1% ตอนที่ผมทดลอง พบว่าจริงๆแล้วทำงานได้ถึงประมาณ 100Vpp แต่ distortion ที่ 100Vpp ประมาณ 3% แต่ที่ 70Vpp ได้ประมาณ 1%

ทำไมถึงต้องการ 70Vpp คำอธิบายจะอยู่ใน post ที่เป็น datasheet ของ 4D32 ครับ

[Cijtele52]

A2 buffer credited Pete Millet (http://www.pmillett.com/A2_buffer.html)

จาก datasheet ของ 4D32 ผมเลือกที่จะ bias ให้ทำงาน Class AB2 คือให้ driver สามารถ drive grid เป็นบวกได้ วิธีที่ง่ายที่สุดคือใช้ interstage transformer แต่ผมไม่มีอยู่ในมือ อีกอย่างนึงคือถ้าใช้ interstage transformer หลอด 5687 ก็ยังมี Rp สูงเกินไป ช่วงที่ drive grid ของ 4D32 เป็นบวก impedance ของ 4D32 ก็ตกลงมากจนกระทั่ง 5687 ก็เอาไม่อยู่ ผมเลยใช้ A2 Buffer ที่ออกแบบโดย Pete Millett ซึ่งผมเคยใช้ทดลอง drive หลอด medium mu power triode แล้ว ผลออกมาก็ได้ตามที่ควรจะเป็น คือสามารถ drive grid ของหลอดเป็นบวกได้มากๆ

[Cijtele52]

รูปด้านล่างเป็น data ของหลอด 4D32 ทำงานใน class AB1 เทียบกับ AB2
ผมเลือก AB2 เพราะอยากลดความร้อนในการ bias หลอด เพื่อยืดอายุการใช้งานของหลอดด้วย

ผมใช้่จุด bias ที่ -25V และ regulate screen grid ที่ 250V
แต่ภาค driver ต้องสามารถทำงานได้ในขณะที่ grid ของ 4D32 เป็น +10V (grid ต้องการ 70Vpp)
กระแสที่ grid ต้องการสามารถคำนวนได้จาก power ที่ต้องการ
จาก spec, grid ต้องการ 0.45W สำหรับ 2 หลอด หลอดเดียวต้องการ 0.225W
ที่ +10V มี power 0.225W คำนวนย้อนกลับเป็นกระแสได้จาก P = IV กระแสที่ต้องการคือ 22.5 mA ซึ่งผมคิดว่าน่าจะเป็นค่า RMS ดังนั้นถ้าคิดเป็นคลื่น sine ก็เอา root 2 คูณเข้าไป ก็จะได้ประมาณ 31.8 mA

วงจร A2 buffer ของ Pete Millett นั้น ที่ขา source ของ MOSFET จะตามขา get อยู่ -4V หมายความว่าถ้าผม bias gate ของ MOSFET ที่ -21V ผมจะได้ไฟที่ขา source ประมาณ -25V
วงจร bias จะไปรวมอยู่กับ post power supply ครับ

[Cijtele52]

ภาค Output

[beervw65]

 [yemo20]รอติดตามเก็บความรู้ครับ อาจารย์

[Cijtele52]

Power supply ของภาค output



Power supply ของภาค driver และ pre-driver
50mA ที่ tap ตรง I1 ประกอบด้วย 13mA สำหรับ driver (5687) และ 37mA สำหรับหลอด regulator และ screen grid ผมตั้ง CCS ให้จ่ายกระแสคงที่ ที่ 37mA แล้วใช้ 0D3 และ 0C3 อนุกรมกันให้ได้ไฟ regulate 250V จาก spec ของ 4D32 ณ.กำลังขับสูงสุด screen grid จะใช้ไฟรวมกัน 2 หลอดเท่ากับ 26mA ดังนั้นจะมีอีก 10mA เหลือให้กับ  0D3/0C3 ทำงานอยู่ได้

ส่วนกระแสที่ tap I2  6mA เป็นของภาค pre-driver

[Cijtele52]

ภาคจ่ายไฟ + ของ A2 driver board


ภาคจ่ายไฟ - ของ A2 driver board ซึ่ง 100V ที่ได้ ผมเอามาใช้ bias ตัว A2 board ด้วย


ผมตั้ง load เอาไว้ 50mA เพราะเป็นการจำลองการทำงานที่หนักที่สุดของ A2 board ตัว driver เองกินไฟ 20mA อีก 30mA เป็นการจำลองการทำงานถ้า grid ดึงกระแสถึง 30mA ว่า voltage จะเหลือเท่าไหร่

[paas]

ติดตามชมครับอาจารย์

[johnney_chivas]

กระทู้นี้ต้องติดตามอย่างใกล้ชิดเลยครับ ความรู้ทั้งนั้น 

[paas]

ภาค Driver

ภาค driver ใช้หลอด 5687 กับ load 25K ซึ่งประมาณ 12 เท่าของ Rp จุดประสงค์คือต้องการให้หลอดสามารถสร้างสัญญาณขาออกได้ 70Vpp โดย distortion ต่ำกว่า 1% ตอนที่ผมทดลอง พบว่าจริงๆแล้วทำงานได้ถึงประมาณ 100Vpp แต่ distortion ที่ 100Vpp ประมาณ 3% แต่ที่ 70Vpp ได้ประมาณ 1%

ทำไมถึงต้องการ 70Vpp คำอธิบายจะอยู่ใน post ที่เป็น datasheet ของ 4D32 ครับ

ขออนุญาตสอบถามอาจารย์เพื่อเป็นความรู้  คือสงสัยมานานแล้ว พยายามค้นหาคำตอบก็ยังไม่กระจ่างครับ

ก่อน Rp 25k8w  ไฟ 290c พอผ่านRp แล้วเหลือ 130v  ตรงนี้ครับ ว่า ถ้าเราใช้ไฟต่ำซัก 140v แล้วใช้ Rp ค่าต่ำเพื่อให้เหลือไฟ P130v จะมีผลทางเสียงมากมั้ยครับ 
     ขอบพระคุณครับ

[CreÃte_Lek ♫]

ลด Rp  load line เปลี่ยน ไฟเปลี่ยน เสียงเปลี่ยนแน่นอนครับ ไม่ต้องคิดอะไรเยอะเลย เหมือนคุณ รันไฟสูง กับ ไฟต่ำ มันแตกต่างกันมั้ยล่ะ   แต่ถ้าลดเยอะขนาดที่เขียนมาก็คงต้องไปดู load line ว่าหลอดมันจะทำงานได้หรือเปล่าตามจุดที่ระบุมา

[paas]

ลด Rp  load line เปลี่ยน ไฟเปลี่ยน เสียงเปลี่ยนแน่นอนครับ ไม่ต้องคิดอะไรเยอะเลย เหมือนคุณ รันไฟสูง กับ ไฟต่ำ มันแตกต่างกันมั้ยล่ะ   แต่ถ้าลดเยอะขนาดที่เขียนมาก็คงต้องไปดู load line ว่าหลอดมันจะทำงานได้หรือเปล่าตามจุดที่ระบุมา

ที่ผมสงสัยคือ ไฟที่ P ได้ 130v ตามวงจร น่ะครับ    เพียงลดไฟ 290v เหลือ 140-150v ก่อนแล้วผ่านRp เหลือ 130v ตามวงจร   ครับ
ขอบคุณครับ

[Cijtele52]

ก่อนอื่นขอเปลี่ยนสัญลักษณ์หน่อยนะครับ จะได้เข้าใจตรงกัน

R ที่ใช้เป็น load ให้กับหลอด ปกติจะใช้สัญลักษณ์ RL ครับ
ส่วน Rp จะใช้แทนค่าความต้านทานของ plate ของหลอดครับ

จากคำถามคือจะให้มีแรงดันตกคร่อม RL เพียง 10-20V หรือเปล่าครับ? ถ้าอย่างงั้นหลอดจะทำงานในช่วงแคบมากๆครับ และ RL ก็จะมีค่าน้อยมากๆด้วย ทำให้หลอดทำงานไม่ได้ตามความต้องการ เพราะเป้าหมายคือต้องการให้หลอดทำงานได้ถึง 70Vpp (130-35V=95V จนถึง 130+35V=165V)

ถ้ายังงงๆ ผมแนะนำให้ย้อนไปดูเรื่อง load line ในกระทู้ห้องเรียนครับ
http://www.diyaudiovillage.net/index.php?topic=20047.msg337003#msg337003

[paas]

ขอบคุณครับ  อาจารย์

[Cijtele52]

วงจร bias สำหรับต่อกับ -100V ที่ใช้กับ A2 board ครับ ปรับได้ประมาณ -15 ถึง -25V ซึ่งจะทำให้ที่ขา source ของ MOSFET มี voltage อยู่ที่ประมาณ -20V ถึง -30V