Pomiary 12-woltowego wzmacniacza lampowego

W poprzednim artykule Twój pierwszy wzmacniacz lampowy budowaliśmy bardzo prosty wzmacniacz lampowy, zasilany pojedynczym napięciem 12 V, a wcześniej mierzyliśmy parametry lamp PCC88 i ECC88 (E88CC). W niniejszym artykule zmierzymy niektóre parametry oraz zbadamy specyfikę tej prostej wersji.

Zgodnie z zapowiedzią przedstawiam wyniki elementarnych pomiarów najprostszego ocieplacza dźwięku, a konkretnie lampowego wtórnika, zasilanego napięciem 12 V. Jak pokazuje fotografia tytułowa, cały układ pobiera mniej niż 200 miliamperów.

Do pomiarów wykorzystałem komputerową kartę audio Sound Blaster X-Fi HD dołączoną do leciwego już laptopa. Karta ta ma przyzwoite parametry, ale na pewno nie jest to rewelacja, niemniej do opisywanych tu pomiarów jej parametry wystarczą i to z wielkim zapasem.

Jednym z celów artykułu jest zachęcenie nie tylko do realizacji takiego prostego ocieplacza dźwięku, ale też do samodzielnego przeprowadzenia pomiarów. Artykuł pokazuje wyniki pomiarów, ale nie przejmuj się jeżeli dopiero zaczynasz i nie rozumiesz, o co w tym wszystkim chodzi. W takim przypadku zbuduj tylko układ, włącz go w tor dźwiękowy i po prostu sprawdź metodą na słuch, czy i jak działa. A ja mogę w kolejnych artykułach przybliżyć temat pomiarów.

Prezentowany tutaj materiał jest też kontynuacją dwóch artykułów na temat ślepych testów.

Pomiary sprzętu audio wielu osobom kojarzą się z kosztownym sprzętem Audio Precision. Wprowadzony w roku 1985 System One stał się standardem przy pomiarach aparatury audio. Jeszcze do niedawna mniej zamożni hobbyści nie mieli szans na samodzielną realizację wiarygodnych pomiarów wysokiej jakości sprzętu do rejestracji i odtwarzania dźwięku.

Dziś sytuacja jest zdecydowanie inna. Dostępne są dobrej jakości komputerowe karty dźwiękowe. Do wstępnych pomiarów aparatury lampowej nie trzeba kosztownych kart audio – wystarczą popularne wersje, jakie wykorzystujemy w naszych domach.

Wyniki pomiarów

Pomiary są bardzo proste – szczegóły w dalszej części artykułu. A oto wyniki pomiarów mojego egzemplarza wtórnika, zasilanego zaskakująco niskim napięciem 12 V. Nie mierzyłem wzmacniacza ze wspólną katodą, zbudowanego na drugiej połówce lampy.

Osoby interesujące się lampami elektronowymi wiedzą, że tak zwane „ocieplanie dźwięku” w istocie polega na specyficznej deformacji sygnału audio. Głównie na wprowadzeniu zniekształceń harmonicznych, a konkretnie parzystych harmonicznych.

Rysunek 1 pokazuje, jak to wygląda, gdy sygnał pomiarowy o częstotliwości 1 kHz ma amplitudę międzyszczytową 1 V (wartość skuteczną 354 mV) według rysunku 2. Na rysunku 1 mamy obie skale logarytmiczne. Widzimy przydźwięk sieci. Jest składowa 50 Hz, ale też szereg jej harmonicznych, przy czym najsilniejszy jest prążek 150 Hz. Jak na tak zbudowany, zupełnie nieekranowany układ, przydźwięk sieci jest bardzo mały, prawie 90 decybeli poniżej poziomy sygnału użytecznego, czyli niemal 10 000 razy od niego mniejszy. To bardzo dobry wynik, jak na tak prymitywne warunki pomiaru.

Nas jednak najbardziej interesują harmoniczne sygnału użytecznego – na rysunku 1 są one oznaczone cyframi. Ku naszemu zadowoleniu najsilniejsza jest parzysta – druga harmoniczna. Jak wskazują zielone strzałki, druga harmoniczna jest ponad 40 dB niższa od sygnału podstawowego. A konkretnie druga harmoniczna wnosi zniekształcenia równe 0,9%. Pomarańczowe strzałki wskazują nieparzystą – trzecią harmoniczną. Z wysokości słupka na logarytmicznym wykresie widmowym niewiele wynika, ale w tabelce mamy podane, że trzecia harmoniczna wnosi 0,081%, czyli ponad 11 razy mniej zniekształceń niż druga.

Zawartość harmonicznych rośnie wraz ze wzrostem poziomu sygnału. Rysunek 3 pokazuje harmoniczne gdy sygnał ma wartość międzyszczytową 1,8 V.

Zielone strzałki wskazują, że po pierwsze zawartość drugiej harmonicznej wzrosła do 2 procent, a po drugie zmniejszyła się różnica między drugą i trzecią harmoniczną.

(…) ciach!

To jest tylko początek, zapowiedź artykułu, którego pełna wersja ukazała się z numerze kwietniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 4/2023). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 4/2023 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki