pátek 7. dubna 2017

Jednočinný zesilovač s EBL21

Varování: Příspěvek není návodem ale inspirací pro možný návrh podobného zařízení kvalifikovanou osobou případně pod dozorem jako školní projekt. Obsahuje části pod napětím životu nebezpečným. Autor nenese odpovědnost za újmy na zdraví nebo majetku vzniklé v souvislosti s následujícím příspěvkem. Autor si vyhrazuje právo příspěvek kdykoli změnit. 
 
Po mnoha letech jsem se rozhodl postavit ještě jeden elektronkový zesilovač. Už mi přišlo dlouho, koukat na EBL21 jen ve vitríně, protože nemám žádné šasi na ně v provozu.
Celé roky jsem používal OTL s EL34 anebo tranzistorový Ge zesilovač vyjímečně. Chtěl jsem postavit něco malého, co se vejde na stůl, úsporného aby se to dalo provozovat běžně jako zesilovač k PC a aby to výkonově překonalo OTL.
Poslední podmínka je složitější než se zdá, OTL má RMS výkon sice 250mW ale poslechově odpovídá asi 4W zesilovači díky specifickému chování elektronek v limitaci.
Přemýšlel jsem nad mnoha variantami, i nad použitím jiných elektronek, ale nakonec jsem se rozhodl postavit s EBL21 a EF22 nebo ECH21 (kdyby nestačilo zesílení) úplně klasický jednočinný koncový stupeň.
Začal jsem vybíráním výstupních transformátorů, chtěl jsem využít hotové, výkonově budou vyhovovat. Hledal jsem druhé do páru k některým co mám, anebo rovnou dva stejné. Nakonec jsem pobral dvojici Phillips PW30362.
Síťové trafo z radia výkonově vyhovuje, dlouho jsem váhal u řešení usměrňovače, AZ1, plynové diody, selen, historický můstek anebo křemíkové diody. AZ1 by bohužel zvýšila příkon asi o 1/3 a byla by zřejmě nejslabší částí zesilovače. Můstek 250V/75mA z radia by šel, ale nakonec jsem zvolil průmyslové KYY85.
Elektrolyty jsem dal šroubové TC519, po pár hodinách formování sníženým napětím fungují perfektně a zesilovač nebručí.
Konstrukce je na pájecích lištách, odpory se podařilo najít shodného typu ze začátku 50. let.
Zesilovač hrál na první zapnutí, hodnoty součástek nebylo třeba ladit. Větší problém byl s výběrem dvou přibližně shodných EBL21, nakonec jsem musel dát do vitríny jinou protože tam byla jedna z mála dobře fungujících.
Nejvíce mě překvapila výkonová rezerva zesilovače oproti OTL, ale na odlišnou frekvenční charakteristiku a hlavně malý výstupní odpor si budu zvykat asi hodně dlouho. Silně uvažuju o zavedení některého typu zpětné vazby, např záporné proudové, aby se zvuk přiblížil právě OTL, na které jsem zvyklý.
Zajímavé bylo zkoumání výstupních transformátorů. primár se jeví jako vinutí s odbočkou na 10% impedance, tedy se moc nehodí na ultralineární zapojení. Spíš mi přijde, že bylo použito jako tlumivka pro napájecí zdroj, případně pro zpětnou vazbu, chtělo by to dohledat, kde byly osazeny.
První varianta byla tedy zapojit mřížku g2 na odbočku 90% (0% se uvažuje jako napájení, 100% jako anoda). Z principu ultralineárního zapojení se odbočkou mění charakteristika elektronky z čistě pentodové na odbočce 0% na čistě triodovou na odbočce 100% (viz. kniha Věrný Zvuk).
Protože cílem bylo přiblížit se OTL, aby změna pro poslech nebyla tak velká, volil jsem spíš triodovou charakteristiku.
Nakonec to vedlo k experimentu s přepínáním mezi pentodovým a triodovým zapojením a opakovanému poslechu. Z toho vyšlo trochu zvláštní řešení zapojit g2 až za anodu a tedy na odbočku 110%. Poslechově se mi to jeví zatím nejpříjemnější ale zřejmě ještě dojde ke změnám.

 Schema jednoho kanálu a zdroje

 Rozmístění na šasi je trochu nelogicky obráceně než cesta signálu, ale je to hlavně kvůli tomu, aby EBL21 neohřívaly elektrolytické kondenzátory. EF22 jsou za chodu vlažné protože mají velkou plochu skla vzhledem k malému proudu žhavení jen 0,2A.

 Podařilo se ještě najít odpory ALWAYS a TESLA "always" z konce 40. let.

Na vnitřní stěně anody EBL21 jsou vidět proužky kam dopadají elektrony skrz stínící mřížku.

Tak mi tak dlouho vrtalo hlavou proč to hraje tolik jinak oproti OTL až jsem se rozhodl zlepšit přenosovou charakteristiku zpětnou vazbou.
Vazbu jsem zavedl celkovou prostě z výstupu do katody vstupní elky. Aby byla záporná, musí být výstupní napětí ve fázi se vstupním, proto jsem do schématu označil začátky vinutí výstupního trafa. trafo jsem vrátil do triodového zapojení, odbočka 90%.
 Schéma se zpětnou vazbou pomocí R12

 Naměřené charakteristiky. Červená je ze stavu, kdy R6 nekonečno a R12 2K0. Žlutá pro R6 = 3K2 a R12 = 12K. Samozřejmě silnější vazba snižuje zesílení, které už takhle není příliš vysoké pouze u dvou stupňů.
Nakonec jsem zjistil, že kterší vinutí na výstupním trafu je s největší pravděpodobností určeno jako tlumivka napájecího zdroje a má velký rozptyl. To vysvětluje velmi odlišnou charakteristiku při jeho přepojení. nakonec jsem tu část vinutí vůbec nepoužil.