Spesifikasjoner og teori.

[jane]

Under DIY og tråden "Hodetelefon forsterker" har jeg noen tekniske betraktninger angående mating av en parafeed trafo.
I all sin enkelhet er det en ~500 ohm resisivt kilde mater en 130H trafo via en 0.1uF koblingskondensator. Trafoen er 10k:300/600 step down. Vi kan anta at sekundærimpedansen er en ren ohms last i områder 30-1000 ohm.
Jeg ble rimelig fasinert av at en slik krets, i følge spesifikasjonene, skulle greie å gjengi et frekvensområde ned til 10Hz, så å si rettlinjet.

Jeg skrev under DIY:

Primærinduktansen til trafoen og koblingskondensatoren danner et LC-ledd. En hver konstruktør som er ved sine fulle fem vil forsøke å unngå at LC-leddet danner resonans i audioområdet.
I dette tilfellet, med en primærinduktans på 130-140H og en koblingskondensator på 0.1uF vil kretsen gå i resonans ved ca 45Hz. Det vil si at ved denne frekvensen får frekvensgangen en kraftig peak og en veldig bratt fasevinkel, faseforholdene her vil svinge fra 0 grader til 180 grader over et veldig smalt frekvensbånd. Under resonansfrekvensen (f<~45Hz) vil koblingen virke som et annen ordens høypass filter og undertrykke lavfrekvens.

Jeg forsøkte også å få konstruktøren til å si noe om følgende:

What's not clear to me is the value of the coupling cap for parafeeding the output transformer. The OPT has, according to Sowter, a primary inductance of 130-140H. Together with a 0.1u coupling cap this will give a resonance at about 45Hz and a steep roll off beneath that frequency. Of course, the load it self will suppress this resonance, but the lower the impedance of the load is the higher the low frequency pole will become.
I cant match this fact to the MLB’s specifications that says +/- 1/5dB 10Hz -30kHz.

Han svarte at "på den tiden forsterkeren ble utviklet syntes alle at det låt best med 0.1uF, men senere økte vi verdien til 0.47uF."
Det er det helt legitimt å mene, men det er forskjell på å mene at ting låter bra og samtidig hevde at forsterkeren er rettlinjet fra 10Hz til 30kHz +/- 0.2dB.

Er det noen er inne som kan simulere dette i SPICE eller tilsvarende? Altså en seriekrets: Rut=500R, C=0.1uF, Lp=130H, impedanstransformasjon 10k:600 og med Rl fra 30 til uendelig.

Jan E Veiset
NO-6600

 

[Ivar_Loekken]

Noe sånt?

VINN INN 0 AC 1
Rut INN INT 500
C1 INT 2 0.1u
L1 2 3 130
E1 4 0 3 0 600
RL 4 0 30

Får ikke til å legge ut bilder, det blir en kraftig peak ved noen titalls Hz. Last ned Aim-Spice og sett det opp som det skal være. Aim-Spice er veldig enkelt å bruke.

Edit: Uten kilden som spenningstransformator. Den bryter sløyfen så man må evnt. sette inn en dummymotstand. Denne påvirker imidlertid resultatet. Sett opp et kretsskjema, jeg skjønner ikke beskrivelsen slik den er skrevet.

 

[jane]

Det er en rimelig enkel krets.

Se på rørene som en spenningskilde med Rut=500R, C8 er 0.1uF og L2 har en primærinduktans på 130H.
Lasten på sekundærsiden vil gi primærsiden en reflektert last fra noen k til uendelig.

Jan E Veiset
NO-6600

 

[Ivar_Loekken]

Du vil altså ha modellen slik?


Da må vel SPICE-nettlisten bli:

VINN 1 0 AC 1
Rut 1 2 500
C1 2 3 0.1u
L1 3 0 130
E1 4 0 3 0 600
RL 4 0 30

 

[jane]

Jeg kjenner ikke SPICE så jeg kan ikke vurdere nodelisten.
Når jeg skriver:
> Lasten på sekundærsiden vil gi primærsiden en reflektert last fra noen k til uendelig
så er det egentlig nok å utføre to simuleringer, en med en reflektert last på ~5k og den andre med uendelig last. Jeg vil anta at kretsen oppfører seg forskjellig som funksjon av lasten fordi lasten vil påvirke Q-faktoren i LC-leddet og nedre grensefrekvens.
I en modell kan muligens en tapsfri trafo erstattes med en spole med L=trafoens primærinduktans i parallell med en motstand som reflekterer en ohms sekundærlast?

Generator -> Ro -> C -> L||Rl -> GND.
Hvor Rl i en simulering er uendelig og i en annen er 5k.
Spenningen måles over L||Rl i forhold til GND.

Jan E Veiset
NO-6600

 

[jane]

Jeg lastet ned en simulator (SuperSpice http://www.anasoft.co.uk/) og forsøkte noen kjøringer.

What's not clear to me is the value of the coupling cap for parafeeding the output transformer. The OPT has, according to Sowter, a primary inductance of 130-140H. Together with a 0.1u coupling cap this will give a resonance at about 45Hz and a steep roll off beneath that frequency. Of course, the load it self will suppress this resonance, but the lower the impedance of the load is the higher the low frequency pole will become.
I cant match this fact to the MLB’s specifications that says +/- 1/5dB 10Hz -30kHz.

Disse kjøringene bekrefter mistanken min om at kretsen er et resultat av "bad engeenering" og at spesifikasjonene ikke holder vann. (med alle mulige forbehold om at jeg ikke er en dreven SPICE-er).

Frekvens (rød) og faserespons (grønn), 10-1000Hz, Rl = uendelig.

Frekvens (rød) og faserespons (grønn), 10-1000Hz, Rl=5k. Som tilsvarer en hodetelefon med impedans ~150 ohm tilkoblet trafoens 300 ohm tapping.

For konstruktøren er det noen ting å ta tak i hvis han virkelig ønsker at frekvensresponsen skal være flat ned til 10Hz. Hadde dette vært mitt produkt hadde jeg vært direkte flau.
Det er mulig dette låter OK, men vakkert fra et teknisk ståsted er det aldeles ikke. Et godt eksempel på hvordan gjøre ting galt.

Jan E Veiset
NO-6600

 

[Ivar_Loekken]

Den er god.

Spice nettlisting er konseptuelt svært enkelt. Hvis du skal sette inn en komponent begynner du med C, R, L eller lignende (det finnes en lang liste over komponenter som kan instansieres) fulgt av komponentnummer. C12 betyr kondensator nr. 12. Deretter nodene den skal kobles til, til slutt verdien. C12 1 2 10u betyr at kondensator 12 er koblet mellom node 1 og node 2 og at den er 10uF. Node 0 er alltid jord, på skjemaet er node 1 mellom kilden og mostanden, 2 mellom motstanden og kondensatoren osv. Det er lett å se sammenhengen mellom skjemaet og nettlisten, eller å gå fra ene til andre. Noder kan selvsagt også ha navn istedet for nummer.

Et grafisk program som SuperSpice oversetter selv fra skjema til nettliste, men du mister en viss grad av kontroll. Nettlister er utrolig effektivt og kraftfullt når man først blir vant til det. På mange måter blir det som å sammenligne kommandolinje vs. GUI i et typisk operativsystem. GUI har lavere brukerterskel, men kommandolinjen er utrolig effektiv og kraftfull når man venner seg til den. SPICE-kjernen er også veldig kraftig, det er knapt grenser for hva man kan simulere. Under design av integrerte kretser bruker vi SPICE/Eldo.

Digitaldesign gjøres på samme måten, i Verilog eller VHDL. Det finnes selvsagt programmer som lar deg tegne skjemaer tilsvarende SuperSpice, men det blir veldig uoversiktlig når designet blir stort. Jeg hardkoder nesten utelukkende i Verilog.