Biasovanje Fiksnog Push-Pull Pojačala

Svaki majstor ima metodu biasovanja kojoj veruje, i većina rasprava o tome koja je najbolja su zapravo rasprave o tome koju si dosad prošao/la bez problema.

Moja je metoda preko otpornosti izlaznog transformatora, i želim da je propisno odbranim — ne zato što je pametna, već zato što je ta koja ti daje broj koji zaista želiš, bez da te traži da staviš multimetar u seriju sa 450 volti.

Ta poslednja stavka nije sitnica. Tradicionalna šant metoda radi. Takođe traži da prekineš vod anode na upaljenom pojačalu i provedeš celu struju anode kroz svoj merač i svoje sonde. Video sam šta se dešava kad neko to uradi dok mu je merač i dalje postavljen na volte, i radije bih napisao ovaj tekst nego ponovo vodio taj razgovor.

Kratka Verzija

Izmeri DC otpornost svake polovine primara izlaznog transformatora, od srednjeg izvoda do voda anode, sa isključenim pojačalom i ispražnjenim kondenzatorima.
Izmeri pad DC napona preko te iste polovine, od srednjeg izvoda do voda anode, sa upaljenim i uhodanim pojačalom.
Omov zakon ti daje struju. Podeli sa brojem lampi na toj strani. Pomnoži sa naponom anode za disipaciju.
Struja koju dobiješ je prava struja anode — ekranske mrežice se napajaju sa drugog čvora, i njihova struja nikad ne prolazi kroz primar. Ovo je najveća prednost metode, i to je stvar koju najviše tekstova o ovome pogrešno predstavi.
Ciljaj otprilike 60–70% maksimalne disipacije anode lampe pri mirovanju u gitarskom pojačalu sa fiksnim bias-om u Class AB.
Tvoj merač nikad ne ulazi u putanju struje visokog napona. Mod za volte dok je pojačalo upaljeno, mod za ome samo dok je isključeno.

Pažljivo — Prvo Ovo Pročitaj

Lampaška pojačala rade na smrtonosnim naponima. Anodni i B+ naponi kreću se od otprilike 300 V kod malog pojačala do 550 V i više kod velikog, a filterski kondenzatori zadržavaju taj naboj i kad ga isključiš iz struje. Ovo nije situacija "pazi se strujnog udara". Ovo je situacija "ovo ti može zaustaviti srce".

Uvek isključi pojačalo iz struje pre nego što ga otvoriš. Gašenje prekidačem nije ista stvar.
Isprazni filterske kondenzatore kroz odgovarajući otpornik za pražnjenje, pa proveri multimetrom da je B+ pao na bezbedan napon. Ne veruj da je otpornik za pražnjenje sam odradio posao.
Drži jednu ruku iza leđa dok proveravaš upaljen sklop. Razlog je konkretan: sprečava da struja kvara pređe preko tvojih grudi.
Koristi izolovane sonde, i kukice sa štipaljkom gde god možeš. Postavi štipaljku dok je pojačalo isključeno, pa ga onda upali. Prsti ne treba da budu blizu visokog napona dok je upaljen.
Uvek imaj povezan zvučnik ili pravilan veštački teret dok je pojačalo upaljeno. Rad lampaškog pojačala bez tereta može izazvati luk na izlaznom transformatoru i uništiti ga.

Ako te čitanje ove liste učinilo nelagodnim umesto dosadnim, to je korisna informacija. Odnesi pojačalo nekom ko ovo radi svakog dana.

Šta Ti Treba

Skoro ništa, što je drugi razlog zašto volim ovu metodu.

Digitalni multimetar koji čita otpornost i DC volte do bar 600 V — proveri CAT ocenu i ocenu sondi, ne samo opseg na displeju.
Izolovani kukičasti kablovi ili štipaljke.
Izolovan odvijač za bias trimer.
Deklaracija za tvoje izlazne lampe, ili bar podatak o maksimalnoj disipaciji anode.

Merač sa funkcijom relativno / REL / nula vredi potražiti ovde. Merićeš otpornosti u desetinama oma, a tipičan par testnih kablova doprinosi svojih 0,2–0,5 Ω. Na namotaju od 70 Ω to je do 0,7% greške pre nego što si bilo šta izmerio/la. Spoji sonde, pritisni REL, i greška nestaje.

Korak 1 — Izmeri Otpornost Primara Izlaznog Transformatora

Pojačalo isključeno. Izvučeno iz struje. Kondenzatori ispražnjeni i provereni.

Primar push-pull izlaznog transformatora ima tri bitne veze: srednji izvod (CT) napajan iz visokonaponskog napajanja, i dva kraja koji idu ka anodama "leve" i "desne" grupe lampi. Pošto je primar samo dugačak komad bakarne žice, svaka polovina ima malu, ali savršeno merljivu DC otpornost.

Identifikuj primarne vodove. CT obično ide od transformatora do prvog filterskog kondenzatora B+. Dva voda anode idu do anoda izlaznih lampi — pin 3 na oktal soklu, pin 7 na devetopinskoj EL84.
Postavi merač na ome, spoji sonde, i izuluj kablove.
Izmeri CT do voda anode A. Nazovi to $R_A$ .
Izmeri CT do voda anode B. Nazovi to $R_B$ .

Mala razlika između njih dve je potpuno normalna, i nije kvar. Jedna polovina je namotana bliže jezgru od druge, pa koristi malo kraću dužinu žice. Očekuj nekoliko procenata.

Za tipično pojačalo od 50 W možeš videti:

R_A = 70\ \Omega \qquad R_B = 72\ \Omega

Zapiši oba. Cela metoda se oslanja na ova dva broja, pa ako ti merač daje nestabilno očitavanje, reši to sada, a ne kasnije.

Korak 2 — Izmeri Padove Napona

Sad se pojačalo pali.

Poveži zvučnik ili veštački teret.
Proveri da je svaka izlazna lampa u svom soklu.
Zakači crnu sondu na srednji izvod izlaznog transformatora pre nego što upališ pojačalo.
Upali i pusti da se uhoda bar pet minuta. Mirna struja drifuje dok se sve zagreva na radnu temperaturu, a biasovanje hladnog pojačala daje ti toplo pojačalo dvadeset minuta kasnije.
Postavi merač na DC volte na opsegu koji pokriva tvoj B+.

Onda izmeri direktno preko svake polovine primara:

Crna sonda na CT, crvena sonda na vod anode A → ovo je $V_{\text{padA}}$ .
Crna sonda ostaje na CT, crvena sonda ide na vod anode B → ovo je $V_{\text{padB}}$ .

Merenje pada direktno je bitnije nego što izgleda. Očigledna alternativa je merenje CT-prema-zemlji i anoda-prema-zemlji pa oduzimanje, ali onda oduzimaš dva broja od otprilike 450 V da bi našao razliku od otprilike 5 V. Svaka greška merača u oba očitavanja slegne se u toj razlici, a B+ se ionako malo pomera dok podešavaš bias. Izmeri preko namotaja i problem nestaje.

Dok si tu, zabeleži i napone anoda prema zemlji, $V_{PA}$ i $V_{PB}$ . Trebaju ti za disipaciju za trenutak.

Korak 3 — Izračunaj Struju u Svakoj Polovini

Omov zakon, ništa više:

I_A = \frac{V_{\text{padA}}}{R_A} \qquad I_B = \frac{V_{\text{padB}}}{R_B}

Odrađeno sa brojevima iznad, i padovima od 5 V i 4 V:

I_A = \frac{5\ \text{V}}{70\ \Omega} \approx 71\ \text{mA}

I_B = \frac{4\ \text{V}}{72\ \Omega} \approx 56\ \text{mA}

$I_A$ je ukupna struja koju vuku sve lampe na strani A; $I_B$ je isto za stranu B.

Zašto ovo čita pravu struju anode

Ovo je deo oko kog želim da napravim buku, jer većina opisa ove metode — i raniju verzija ovog istog teksta — to ograđuje sa "zanemarujući malu struju ekranske mrežice", a ta ograda je pogrešna.

U normalnom pentodnom ili beam-tetrode izlaznom stepenu, ekranska mrežica se napaja iz sopstvenog čvora napajanja, nizvodno od otpornika za spuštanje napona od B+. To je odvojena grana. Struja ekranske mrežice teče iz tog čvora, kroz lampu, i nazad na zemlju preko katode. Nikad ne dodiruje primar izlaznog transformatora.

Tako da je struja koju si upravo izračunao/la kroz primar struja anode, i ništa drugo. To je tačno veličina koja ti treba za disipaciju anode, i to je tačno veličina koju alternative zamućuju:

Katodni otpornik od 1 Ω meri $I_p + I_{g2}$ zajedno, jer se oba vraćaju kroz katodu. Pri mirovanju struja ekranske mrežice je mala, ali "mala" ovde radi pravi posao — kod nekih lampi to je nekoliko procenata, kod drugih više, i raste kako lampa stari.
Šant metoda takođe meri struju anode, ali po ceni stavljanja merača u putanju visokog napona.

Metoda preko izlaznog transformatora daje ti čist broj i drži merač van opasnosti. To je ceo argument.

Jedan izuzetak vredan pažnje: u ultralinearnom izlaznom stepenu, ekranske mrežice se odvajaju sa samog primara izlaznog transformatora. U toj topologiji struja ekranske mrežice zaista teče kroz deo namotaja, i ovu metodu treba prilagoditi. Gitarska pojačala su retko ultralinearna, ali hi-fi pojačala često jesu — proveri pre nego što pretpostaviš.

Korak 4 — Podeli sa Brojem Lampi

Kako podeliš tu struju strane zavisi od toga koliko lampi deli svaku polovinu primara.

Ukupno dve lampe (tipično 50 W). Jedna po strani, pa je struja strane jednaka struji lampe:

I_{\text{lampaA}} = I_A \qquad I_{\text{lampaB}} = I_B

Ukupno četiri lampe (klasičnih 100 W). Dve paralelno po strani. Pod pretpostavkom da su razumno uparene:

I_{\text{lampaA}} \approx \frac{I_A}{2}

Dakle $I_A$ od 120 mA je oko 60 mA po lampi, a $I_B$ od 116 mA je oko 58 mA po lampi.

Ukupno šest lampi. Tri po strani, pa podeli sa tri.

Ta reč pretpostavljajući nosi težinu. Ova metoda ti govori šta strana vuče, ne šta pojedinačna lampa unutar te strane vuče. Dve lampe na jednoj strani, jedna koja vuče 80 mA i jedna koja vuče 40 mA, izgledaju identično kao dve dobro uparene lampe koje vuku po 60 mA. Ako imaš bilo kakav razlog da sumnjaš u uparenost, izmeri struju katode po lampi kao unakrsnu proveru, ili zameni lampe mesto i vidi da li neravnoteža prati lampu ili ostaje uz sokl.

Korak 5 — Izračunaj Disipaciju Anode

Disipacija anode pri mirovanju je napon anode pomnožen strujom anode:

P_{\text{lampa}} = V_{\text{anoda}} \times I_{\text{lampa}}

Strogo, $V_{\text{anoda}}$ znači napon anoda-katoda. Kod pojačala sa fiksnim bias-om katoda sedi na zemlji, pa je očitavanje anoda-prema-zemlji koje si već uzeo/la pravi broj. Kod katodno biasovanog pojačala nije — morao/la bi da oduzmeš napon katode, koji kod sklopa u Vox stilu može biti 10 V ili više.

Maksimalna disipacija anode dolazi sa deklaracije. Uobičajene:

EL84 / 6BQ5 — 12 W
6V6GT — 14 W
EL34 — 25 W
6L6GC — 30 W
6550 — 35 W
KT88 — 42 W

Biranje cilja

Za gitarska pojačala sa fiksnim bias-om u Class AB, radna konvencija je mirovanje na oko 60–70% maksimalne disipacije anode. Taj opseg dolazi iz pisanja Randalla Aikena o ovoj temi i otad je podrazumevani u krugovima tehničara za pojačala.

I_{\text{cilj}} = \frac{k \cdot P_{\text{max}}}{V_{\text{anoda}}}

Za 6L6GC pri 450 V, ciljajući 70%:

P_{\text{cilj}} = 0.7 \times 30\ \text{W} = 21\ \text{W}

I_{\text{cilj}} = \frac{21\ \text{W}}{450\ \text{V}} \approx 47\ \text{mA}

Pravilo palca: Hladnije (50–60%) kupuje vek trajanja lampe i headroom. Toplije (ka 70%) smanjuje crossover distorziju i zadeblja srednje frekvencije. Preko 70% uglavnom kupuješ crvene anode.

Dve stvari koje ova konvencija ne pokriva. Ona je za fiksni bias, Class AB — katodno biasovano pojačalo miruje mnogo bliže svom maksimumu po dizajnu, i procentualno pravilo se ne prenosi. I pretpostavlja da lampa radi na ili ispod svog nazivnog napona anode; 6V6 na 450 V u sklopu Bassman stila je već van deklaracije pre nego što počneš.

Korak 6 — Podesi, Pa Ponovo Izmeri

Sad petlja.

Nađi bias trimer. Prvo potvrdi njegov opseg merenjem negativnog napona mrežice na kontrolnim mrežicama izlaznih lampi — tipično negde između −30 V i −60 V za oktal lampe, i oko −10 do −15 V za EL84.
Pomeri trimer za malu vrednost.
Ponovo izmeri $V_{\text{padA}}$ i $V_{\text{padB}}$ , i napone anoda.
Ponovo izračunaj struju, pa disipaciju.
Ponavljaj dok ne postigneš svoj cilj.

Korak 3 je onaj koji ljudi preskaču, i to je razlog zašto im se bias nikad ne slegne kako treba. Oba člana u jednačini disipacije se pomeraju zajedno. Biasuj toplije i dodatna struja povuče napajanje dole, pa B+ propadne i napon anode padne. Biasuj hladnije i B+ raste. Ako podesiš struju prema svežem očitavanju, ali izračunaš disipaciju koristeći napon anode koji si zapisao/la pre deset minuta, bićeš netačan/na — i uvek u pravcu vožnje toplije nego što misliš.

Kad si zadovoljan/na brojem, pusti pojačalo da miruje još pet do deset minuta i proveri da je ostalo tu.

Kad Brojke Izgledaju Pogrešno

Primer iznad je dobar nastavni slučaj upravo zato što je loš rezultat. Pogledaj ponovo:

I_A \approx 71\ \text{mA} \qquad I_B \approx 56\ \text{mA}

To je 27% neravnoteža između dve strane, i to nije nešto što treba slegnuti ramenima. Skoro svako gitarsko pojačalo ima jedno bias podešavanje koje služi svim lampama, pa to ne možeš istrimovati — okretanje potenciometra pomera obe strane zajedno i jedna od njih će uvek biti pogrešna.

Nekoliko stvari koje ovo obično znači:

Loše uparene izlazne lampe. Daleko najčešće. Zameni lampe između strana. Ako visoko očitavanje prati lampu, imaš odgovor.
Lampa koja gubi vakuum ili otkazuje. Lampa koja vuče mnogo više od svog partnera na istom naponu mrežice je često na putu ka kraju.
Kvar u bias napajanju. Ako mrežica jedne strane sedi na drugačijem naponu od druge, izmeri obe mrežice direktno. Bias mreže sa odvojenim otpornicima za napajanje po strani mogu razviti ovaj problem.
Kondenzator za spregu koji propušta iz fazno-invertujućeg stepena, stavljajući pozitivan DC na jednu mrežicu i gurajući tu lampu toplo. Ovo vredi ranije isključiti kao mogućnost, jer će uništiti lampu i moguće i izlazni transformator.

Neravnoteža ispod otprilike 5% je normalna i ne vredi je goniti. Iznad 10%, saznaj zašto pre nego što podesiš bias.

Drugo očitavanje koje treba da te zaustavi: pad napona koji se ne smiruje dok ga posmatraš, ili koji stalno raste. To je lampa koja beži, i pravilan odgovor je da isključiš napajanje, ne da nastaviš da podešavaš.

Cela Stvar na Jednoj Stranici

Pojačalo isključeno, izvučeno iz struje, kondenzatori ispražnjeni i provereni. Izuluj svoje kablove merača.
Izmeri otpornost CT-prema-anodi na svakoj strani: $R_A$ , $R_B$ .
Pojačalo upaljeno, opterećeno, uhodano pet minuta. Izmeri pad napona CT-prema-anodi na svakoj strani: $V_{\text{padA}}$ , $V_{\text{padB}}$ . Zabeleži napone anoda.
Struje strana:
$I_A = \frac{V_{\text{padA}}}{R_A}, \qquad I_B = \frac{V_{\text{padB}}}{R_B}$
Podeli sa brojem lampi po strani — 1, 2 ili 3.
Disipacija po lampi:
$P_{\text{lampa}} = V_{\text{anoda}} \times I_{\text{lampa}}$
Cilj otprilike 60–70% od $P_{\text{max}}$ .
Podesi trimer, pa ponovo izmeri napon isto koliko i struju, i ponavljaj.

Probaj Sam/Sama

Koraci 3 do 6 su aritmetika, a aritmetika je tačno ono što krene po zlu na kraju dugog dana sa upaljenim pojačalom otvorenim ispred tebe. Zato sam napravio Bias Bench: unesi otpornosti svog transformatora, padove napona, tip lampe i broj lampi, i on izračuna struju, podelu po lampi, disipaciju i procenat maksimuma — uključujući ponašanje struje ekranske mrežice i sag napajanja koje ručna metoda zamagljuje.

Koristi ga kao drugo mišljenje, ne kao zamenu. Raditi to ručno jednom je kako naučiš kako izgleda pogrešan broj.

Ako želiš da znaš šta ta mirna struja radi zvuku, a ne lampi, srodan tekst je Feedback Lab — bias podešava gde na prenosnoj krivi lampe sede, a povratna petlja odlučuje koliko ostatku pojačala je to bitno. A za ono što se dešava kad prestaneš da miruješ i počneš da klipuješ, to je kako se zapravo meri izlazna snaga pojačala.

Izvori

Vrednosti maksimalne disipacije anode lampi su sa deklaracija proizvođača. Koristi deklaraciju za lampu koju zaista imaš; moderna proizvodnja klasičnog tipa se ne poklapa uvek sa originalnim ocenama.
Konvencija od 60–70% maksimalne disipacije za fiksni bias u Class AB prati objavljeni rad Randalla Aikena o podešavanju bias-a, odakle je najveći deo struke to i preuzeo.
Tvrdnja da struja ekranske mrežice ne teče kroz primar izlaznog transformatora važi za konvencionalne pentodne i beam-tetrode izlazne stepene, gde se ekranske mrežice napajaju iz odvojenog čvora napajanja. Ne važi za ultralinearne stepene, gde ekranske mrežice odvajaju sa samog primara.
Vrednosti pada napona i otpornosti korišćene u odrađenim primerima su reprezentativne za tipično pojačalo od 50 W, izabrane da aritmetika bude čitljiva. Izmeri svoje sopstveno; ne računaj iz mojih.

Nadam se da je ovo bilo korisno. Hvala na čitanju, i ostani bezbedan/na na radnom stolu.

Marko, Slightly Technical

Sledeći članak

Ukrotiti Blues Junior: Preobražaj u Blackface Stilu

Sve tech stranice →