Сеточный ток в ПОЛЕВИКАХ (?!) Опции

[ddd]

1. В продолжение темы, затронутой Умником, хотелось бы систематизировать вопросы и запросы следующим образом: - какой ламповый каскад мы хотим имитировать полевиком с учетом сеточного тока - какая реальная мощность нам нужна от этого каскада (это важно) - даст ли ток затвора полевика имитацию (в каком-то приближении) сеточного тока - что у нас в предыдущем каскаде - и с какой определимся схемой: т.е. конкретно ВСЕ элементы цепи, они все влияют, чтоб потом не было непоняток типа "а там кондер должен быть..." Ну, давайте, дополняйте вопросы и ответы.

[Александр Трошне...]

Каскад -- обычно 2й, т.к. на первом лампа еще не грузится, а на входе 2го уже довольно большой сигнал Каскад "повторяющий" лампу сделать можно, но для этого нужно делать большое напряжение питания ПТ, по рассчетам -- около 50-100в (стоит ли овчинка выделки?) Можносэмулировать сеточный ток спомощью диода поставленного между затвором и землей. Влияет много чего, если менять один номинал -- нужно и другие тоже.

[Умник]

Ну для начала, наверное, один каскад на одном триоде, чтобы не путаться, а чисто повторить характерные искажения. Реальная мощность вещь конечно интересная, но зависит от вида лампы. А так я пока насчитал искажений: 1) из-за "неправильного" смещения сетки, односторонее, обрез с прогибом (?) в плюсовой половине сигнала 2) из-за большого гейна на входе лампы - ровное обрезание в минусовой половине, обрез с прогибом в плюсе, асимметричное. Можно конечно еще учесть вторичные электроны, выбиваемые из сетки и катода, но наверное, это лишнее. Просто ток затвора имитацию скорее всего не даст, слишком мал, у КМОП - единицы пикоА.

[Александр Трошне...]

Ток затвора становится большим при превышении сигнала 0.6в (в плюс), просто затвор (а это диод, фактически) открывается :)

[Умник]

У меня в грубом приближении получилось примерно так, на двух полевиках: один полевик работает в режиме усиления, т.е. на затвор входной сигнал, между истоком и стоком бегает модулируемый им ток питания образуя контур через нагрузку. Второй полевик истоком подключаем к контуру нагрузки, стоком - к земле, на затвор через диод подаем входной сигнал. Т.е. 2й полевик в одной полуволне сигнала будет открываться и шунтировать усиливаемый сигнал пропорционально входному. Кстати, делать он это будет за минусом 0,6 В на p-n переходе диода... Полевики должны быть разными, иначе второй будет обрезать плоско. Прочие детали обвязки не пишу. Поправляйте, критикуйте, я - дилетант. :)

[Умник]

alt, ты точно ничего не путаешь? А почему тогда входное сопротивление каскада на полевиках такое большое? Затвор работает чисто напряжением, заряды через него почти не идут, особенно, если он изолирован, как в КМОП.

[ddd]

Я пробовал такое - подаем большой сигнал на затвор полевика, а схема такая: 1. Исток сидит на земле - БЕЗ всяких резисторов (!) 2. В стоке резистор весьма малого номинала - 500...1000 Ом, питание +9В 3. При этом полевик еще как-то усиляет, т.к. из-за малости сточного резистора на стоке есть еще напруга. 4. При превышении 0.6 В сигнала на входе (затворе) полевика одна из полуволн открывает п\н переход затвора, вот вам и прямой ток без всяких доп. приблуд и диодов, которые нарушают чистоту принципа. 5. При увеличении сточного резистора каскад, ессно, входит в насыщение, и перестает работать - это нам не надо. 6. Из 5. следует, что резистор в стоке должен быть мал. Отсюда, похоже, это должна быть первичка транса - у нее малое активное сопротивление, и полевик еще работает, а по переменке достаточное усиление - на индуктивности сигнал будет расти с ростом частоты. 7. Итого, получается, что моделируется таким образом выходной каскад усилителя мощности - отсюда мои вопросы, какова мощность каскада, и что мы хотим имитировать. 8. В предыдущем каскаде тоже должен стоять полевик, наверное, я не пробовал, но по сабжу именно ему там и место. 9. Если обмотка транса двойная (со средней точкой), то можно так имитировать пуш-пулл; транс включать как повышающий тоже можно, наверное. 10. Предыдущий (фазоинверсный) каскад можно сделать по схеме ОИ с расщепленной нагрузкой - килоом по 50-200 в сток и исток, со стока и истока через кондеры подать на затворы пуш-пулла. У этого каскада несимметричное выходное сопротивление, и под нагрузкой затворного тока он будет давать четные гармоники. Перед затворами "оконечника" можно поставить резисторы - они зададут степень "подсадки".

[ddd]

ЗЫ Именно реальный ток затвора JFET по физике ближе всего к сеточному току лампы, в лампе же тоже обратносмещенный "диод" на входе - сетка/катод?

[ddd]

Умник, мы рассматриваем чисто конкретно полевики с п-н переходом, а не КМОП. В полевиках с п-н переходом - затвор\исток этот переход работает при обратном смещении, и оттого его токи очень малы - наноамперы. Я же выше описываю вариант при НУЛЕВОМ смещении на затворе - т.е. ток при отсутствии сигнала на затворе еще не течет, отрицательная полуволна при увеличении свыше (грубо) 0.5 Вольт уде вызовет реальный ток затвора, а положительная будет его просто запирать. КМОПы я обсуждать не хочу - ненавижу их (в качестве дискретов). А ты скорее почитай про полевики с p-n переходами.

[Умник]

alt, вопрос снимается. :)

[Умник]

ddd, освежил свои институские знания вчера, начинаю критиковать. :) Плюс твоей схемы - поведение входа похоже на поведение входа лампы - появление входного тока, падение сопротивления. То есть, если источник сигнала этим как-то просаживается и вносит дополнительные искажения, то имитация более аутентичная. Минусы - 1) из доступных мне графиков зависимости Iси от Uзи видно, что зависимость эта крутая до 0,6 В и почти плоская с малым подъемом дальше. Т.е. твоя схема будет при малых уровнях сигнала "закруглять" макушку, а потом при возрастании банально плоско ее резать, чего давно уже добиваются малой кровью на встречных диодах например. Хотя если цеплять схему к трансу, может он и даст какие-то дополнительные "рога". 2) кстати, о трансах ;) За что боремся? 3) очень сильно схема зависит от температуры, без какой-то компенсации будет плыть в процессе работы. 4) если делать несимметричное усиление половин на двухтактнике, эта несимметричность будет фиксированной независимо от уровня сигнала. А она должна меняться в зависимости от амплитуды. Так что мое предложение о дополнительном шунтирующем нагрузку полевике, включенном через диод остается. Компромисс... :)

[Умник]

Уточняю, второй полевик в "нормальном" режиме, с обратносмещенным затвором.

[ddd]

Умник, мой симулятор показывет нескольео иное ограничение, нежели на диодах, это даже на глаз видно, что про уши говорить - они во сто крат чувствительнее. Второе - тот же сим кажет вполне нормальную термостабильность в диапазоне 10...60 градусов. Третье - компрессия сигнала (или ограничение, как угодно) имеет место в гораздо более широком диапазоне входных напряженй, чем при диодах. Имею ввиду ограничение мягкое, без плоского верха\низа и углов. 4-е: можно вместо транса ставить малую нагрузку, если хочешь двухтактные дела - в режиме практически А - то вместо транса ставишь дифф. усилитель. Кстати, когда Роланд делал свои Боссовские педали для звука, чтобы сесть на рынок, у них усилительные каскады были на полевых диф. усилителях, а когда сели на рынок, то взялись клепать коммерческие примочки на оперках.

[ddd]

ЗЫ Малая (низкоомная) нагрузка в стоке предполагает, что в каскаде насыщение наступает не из-за падения на нагрузочном резисторе, а в результате вхождения полевика в режим насыщения по току - это паспортная величина при Uз-и = 0. ИМХО здесь другая картина насыщения, не "транзисторная" в ругательном смысле этого слова.

[Александр Трошне...]

2 ddd Ты все в целом описал верно. Для того, чтобы полевик был похож на лампу ему надо довольно большой ток стока, соответственно -- малое Rd. Примерно для J201 -- 2-3mA 2SK170BL -- 3-5mA Можно при этом небольшое сопротивление в исток, (не больше 200 Ом), которое среднюю точку помогает выставить. ПРи таких режимах возникает "сеточный" (т.е. затворный) ток. Однако в лампе этот ток возникает не так резко, и сопротивление "сетка-катод" не такое маленькое, как у открытого p-n перехода. Поэтому ограничение положительной полуволны происходит более резко в ПТ. Помучив вчера свой симулятор все же пришел к выводу, что лучше все таки поставить параллельно затвоному резистору диод с еще одним резистором в послед. Тут можно гораздо больше намутить и более точно подогнать параметры.

[ddd]

alt, Затворный ток можно ограничить элементарно последовательным резистором - в сумме с характеристикой затворного "диода" можно менять наклон характеристики. Диод на входе, даже с резистором - лобовое решение, очень соблазнительно и просто, но, боюсь, это нарушит чистоту. ИМХО надо поиграться с характеристиками и даже малым положительным (да!) смещением на затворе относит. истока. В истоке 50 ом уже достаточно влияют, 200 Ом ИМХО много.

[Умник]

ddd, А мне кажется, картина насыщения вполне стандартно-транзисторная, Г-образная. Т.е. ток стока плоско и почти линейно возрастает после 0,6В. То что в твоем симе искажения были не совсем плоские, наверно, все таки влияние трансформатора? Какие они были, с рогом на фронте?

[Умник]

И еще, если я ничего не путаю, у лампы при возрастании напряжения на сетке анодный ток вначале растет не линейно, а с прогибом типа параболы. Т.е. лампа должна немного смягчать атаку. Но это уже детали...

[Умник]

...У транзистора график тока исток-сток вообще выпуклый, без ям. Ведь так?

[Александр Трошне...]

2 ddd Последовательный резистор с затвором -- ничего хорошего не даст, т.к. сигнал еще РЕЗЧЕ будет падать на ЗАТВОРЕ (образуется делитель "сопротивление - затвор") Нужно, чтобы как раз наоборот, ток возрастал не очень быстро, чтобы ПЛАВНО ограничивать положительную полуволну.

[Александр Трошне...]

2 ddd ты просто схемку эквивалентную нарисуй! Я предлагаю вместе с диодом поставить сопротивление и снимать сигнал "сверху" сопротивления. А ты говоришь тоже о последовательном включении, а сигнал снимать со "средней точки" между диодом (затвором) и сопротивлением. Это к разным эффектам приводит!

[Умник]

Давайте иллюстрации будем сливать на ftp.drawnings.hotbox.ru Пользователь drawnings, пароль 111111 Заодно гляньте там схематически зависимость тока стока/анода от напряжения на затворе/сетке, которую я изобразил. Я все правильно понимаю? http://www.drawnings.hotbox.ru/

[ddd]

Я симулировал без транса - с малоомным резистором в стоке, транс тут, выходит, не при делах. 2 alt: Сигнал на затворе по НАПРЯЖЕНИЮ здесь уже не при чем, он уже наверное в эти моменты очень мало влияет на сигнал, т.к. полевик уже насыщен вдребезги по току стока (!), а вот ТОК затвора будет нарастать плавнее с резистором, конденсатор в цепи затвора заряжается тоже плавнее (сдвиг напряжения смещения каскада), предыдущий каскад подсаживается тоже плавнее. Так что на "делитель резюк\затвор" мы уже плюем. Осталась еще одна тонкость - при входе такого каскада в насыщение он должен косить ВЧ - в ламповых УМ такое наблюдается, это важно, чтобы не было песка на выходе.

[Умник]

ddd, тогда прогиб вниз и-с тока в зоне насыщения у тебя все таки получается и достигается только за счет просаживания предыдщуего каскада/источника через малое сопротивление открытого перехода затвора? Другого объяснения я не вижу.

[Умник]

А ВЧ косить опять же...шунтир... :))) С мелким кондером последовательно.

[ddd]

А разделительный кондер в затворе заряжается - ток-то несимметричный - и смещает режим полевичка, отсюда пошли гармоники - так же и в лампах, если не ошибаюсь? Диод с кондером я пробовал для закоса ВЧ - это палка о двух концах, перпетуум мобиле, уловка 22 и пр. - вот ему имя. Типа: кондер должен включаться в дело при определенном уровне выходного или входного сигнала, т.е. когда каскад вроде близок к насыщению или когда мы там хотим. Хорошо, диод открывется при каком-то уровне, кондер "подключается" через диод к цепи и шунтирует ВЧ. Да, это получается. НО: когда диод открывается, происходит ограничение сигнала (а как же еще, мы же сами это задумали), а ограничение вызывает в спектре гармоники, т.е. добавление ВЧ. Хуже того, мы косим натуральные гармоники, а вместо них внедряем синтетические. Надо ли? ИМХО тут потоньше механизм нужен, только не хочется связываться с постоянными времени, т.е. детектировать, фильтровать огибающую и управлять НЧ фильтром.

[Умник]

Если нет какой-то особенности поведения полевика, то по-другому никак. Какая-нибудь интегрирующая схема...

[ddd]

К сожалению, не представляю себе механизма среза ВЧ в выходном каскаде при перегрузе лампового оконечника. Может, кто знает и сможет грамотно растолковать, да с порядком цифр? (Что такое явление существует как факт, я читал у многих солидных ламповых дядек).

[Александр Трошне...]

2 ddd Думаю, что входную емкость можно эмулировать присоединением конденсатора затвор-исток, а выходную сток-питание (или сток-земля), кстати, в Три-О -- в одном каскаде так и сделано, чтобы увеличить выходную емкость.

[Умник]

alt, так эти конденсаторы будут всегда работать, а надо чтобы только при насыщении. Придется огибающую отслеживать.

[Умник]

В смысле, не при насыщении полевика, а при работе в режиме насыщения.

[Иванов Андрей]

2 ddd "не представляю себе механизма среза ВЧ в выходном каскаде при перегрузе лампового оконечника" - пара ламерских имхей. 1) Схем оконечников много, пушпул, сингл енд, катодная связь, запараллеливания разные... И везде это должно ограничиваться по разному... 2) Банальный выходной ТРАНС

[ddd]

Ivana, ты русский человек, и имя у тебя хорошее русское, а написал - ни фига я не разберусь, ей-ей! Ты бы ИМХО свои растолковал, плиз, что-ли?

[Иванов Андрей]

Ламерская "растолковка" ;)))) 1) Схем ламповых оконечников несколько по крайней мере. Я часть из них выше перечислил. И я думаю, что в каждой из них имеют место быть разные процессы, в том числе и ограничение по ВЧ. Т.е. если оно есть везде то имхо везде по-разному.... ;))) 2) Выходной транс как тебе известно, тоже режет и НЧ и ВЧ. Т.е. имеются верхняя и нижняя граничные частоты. Вот гармоники ВЧ и не проходят. 3) Запросто может быть ещё какой-то механизм "обрезания ВЧ". Вот только опять ИМХО многие солидные ламповые дядьки занимаются вопросами ЛИНЕЙНОГО УСИЛЕНИЯ - ХАЙ ЭНДА (т.е. не лезут в режим перегруза)

[Умник]

Транс не прокатит, у него ограничения по частотам не зависят от среднего уровня сигнала. Ну разве что если его накалить добела.

[ddd]

Ivana, я имел ввиду гитарных ламповых дядек. Срез ВЧ - читал про такой в двухтактнике, в традиционном гитарном ламповом. Транс ИМХО - черт его знает, м.б. при подходе к насыщению железа...не знаю, потому и спрашиваю.

[Александр Трошне...]

Транс, кстати, тоже интересно на звук влияет. Там насыщение происходит тем больше, чем выше частота, т.е. высокие частоты "подрезаются", да еще и ограничение происходит. Помню, как-то в молодости писал для себя "минус" на какой-то совершенно дерьмовой примочке, так запись звучала гораздо лучше оригинала.. думаю, из-за "правильного" органичения (а принцип тот же, что и у трансформатора) и подрезания высоких частот.

[ddd]

А в трансе насыщение происходит ли не на НЧ быстрее? Ведь чем ниже частота, тем меньше делаются габариты сердечника - сравни габариты преобразователя на 100 кГц и на 50 Гц при одинаковой мощности.

[ddd]

Сорррррриии! Наоборот!!! Описался! "Ведь чем ниже частота, тем БОЛЬШЕ делаются габариты сердечника - сравни габариты преобразователя на 100 кГц и на 50 Гц при одинаковой мощности."

[Умник]

Не знаю, по-моему из транса получится обычный фильтр с фиксированными характеристиками. Примерно как из индуктивности.

[Умник]

Возьмем тяжелый транс - порежем верха, легкий ферритовый - порежем низа. Неинтересно.