Před lety jsem měřil [indukčnost] kvůli SPICE simulaci. V29A06F použitý v [zesilovači] slouží dobře a nemám k němu žádné výhrady viz [měření] signálu na tomto výstupním transformátoru.
Měření frevenční odezvy porovnáme s [měřením] od výrobce [datasheet] s popisem a rozměry.
– sekundární část připojená do CH2 diferenciální sondou
– měření v rozsahu 10Hz – 100kHz
Jak vypadá měření při buzení 5V na osciloskopu s podporou Bode plot
Při nastavení 300 bodů reálně provede 1200měření, která exportuje do CSV souboru pro další zpracování. Měření nějakou dobu trvá, ale víc měření zvyšuje pravděpodobnost, že na průběhu uvidíme případný problém s rezonancí.
Pro zajímavost srovnejte tato měření s jiným výstupním transformátorem [VT42] určeného pro zesilovače třídy A do 5W.
Problém k řešení: Audio zesilovač napájený z USB 5 V výstupu počítače má zesilovat zvuk z téhož počítače. Připojením audio části vznikne zemní smyčka, která je slyšitelná, obtěžující a je třeba ji zcela eliminovat.
Rychlá odpověď a řešení: Audio isolator / transformátor jako oddělovač/izolátor zemní smyčky – vstup zesilovače bude galvanicky oddělelen od zdroje signálu. Transformátor Bourns LM-NP-1001-B1L z [mouser.com] je dostupný a použitelný. Levnější řešení by mohl být [EI14].
Podrobněji
Hledám vhodný transformátor; takový, aby byl levný a použitelný. Co třeba použít transformátory určené pro modemy na vyrovnání linkového vstupu (line matching transformer). Mají poměr 1:1 a impedanci 600 Ω používanou u telefonních linek.
[mouser] Bourns LM-NP-1001-B1L má podle datasheetu frekvenční rozsah 200 Hz to 3.5 kHz, což je pro audio na první pohled nepoužitelné.
Pojďme si to změřit.
Data z měření uloží osciloskop ve formátu CSV a grafy jsou vyhlazené průběhy z Libre Office Calcu.
Abychom mohli změřit výstup transformátoru, potřebujeme pro osciloskop oddělit země – generátor a CH1 připojené na primárním vinutí a na měření ze sekundárního vinutí nemůžu použít sondu připojenou do CH2, protože zem je pro všechny sondy společná. Nabízí využití diferenciální sondy. Mám jen Miscig DP10013 pro měření do 1.5 kV pro experimentování s elektronkami a katodovými trubicemi.
Diferenciální sonda má útlum 50× (měří do 130V a chci měřit milivolty)
Jednoduše výstup 100× zesílíme
Na osciloskopu nastavím pro CH2 útlum 0.5× a měřím správně
Jak má vypadat průběh ideálního audio transformátoru? Zisk má být 0dB beze změny v celém slyšitelném pásmu a fazový posun má být minimání např. ±15° by bylo naprosto skvělé.
Modrá křivka je zisk/gian a červená je fázový posun na výstupu oproti vstupu.
Se zátěží 600 Ω je transformátor pro audio nepoužitelný
Zátěž sériově konezátor 100 nF a 12 kΩ rezistor – fázový překmit je pro audio neakceptovatelný
Takto vypadá Bode plot na osciloskopu Rigol DHO924S
Při buzení 100mV nedochází k saturaci jádra cívky ani k nežádoucí rezonanci. Tohle měření je zde kvůli budoucímu použití se zesilovačem HT6872 a vypadá velmi dobře.
LM-NP-1001-B1L jako audio izolátor hraje skvěle. V poslechovém testy byl za sebou propojen [gramofon], pro každý audio kanál jeden oddělovací transformátor, koncový [elektronkový zesilovač] a reproduktory [Magnat Signature 503].
Výsledek: palec hore!
Běžně pro přehrávání bezztrátově komprimovaného zvuku používám Raspberry Pi 4B a HifyBerry DAC+; původně byly v signálu ruchy při přístupu na SD kartu, které byly v tichu slyšitelné. Audio izolátor vše vyřešil.
Přenést data z osciloskopu a zpracovat je jinde pomůže. Nastavím-li 300 bodů měření, tak reálně provede 1200 měření exportovatelných do CSV souboru.
1200 měření (200mV, 470kΩ ||150pF) na obrazovce osciloskopu
fáze v podobě [Lissajousouvých obrazců] [lissajous.eva.town] dva stejně velké signály ve fázi 0° nebo v protifázi 180˚ vytvoří úsečku 45° nebo 135° elipsu a posun fáze 90° vytvoří přesnou kružnici viz [wiki]
1200 měřících bodů, logaritmicky rozmítaný sinus 200mV do zátěže 470kΩ || 150pF (kondenzátor je pro simulaci [Millerovy kapacity] elektronky 6SL7 při zesílení 70× dle [výpočet])
INTEL 8080 vyžaduje tři napájecí napětí –5 V, +5 V a +12 V. Navíc vyžaduje přesné pořadí zapnutí i vypnutí napájecích napětí. V PMD 85 máme mikroprocesor MHB8080A, coby nelicencovanou kopii 8080.
Příručka [PMI 80] to zmiňuje explicitně, protože má k napájení jen volně visící kabely
Proč tři napájecí napětí
Asi se ptáte, k čemu potřebuje procesor –5 V, když v něm nejsou žádné operační zesilovače. Říká se tomu [substrate biasing] něco jako předpětí pro substrát, pro křemíkovou desku na které jsou tranzistory procesoru. Má to tři výhody.
– Sníží to parazitní kapacity kolem tranzistorů, takže procesor může běžet rychleji.
– Stabilizuje to prahová napětí potřebná k sepnutí tranzistorů, což vede ke spolehlivějšímu běhu.
– Předpětí substrátu omezí svodové proudy tekoucí vypnutými tranzistory, díky tomu se čip méně hřeje.
Novější Zilog Z80, taková vylepšená verze 8080 od stejných autorů už má v sobě [nábojovou pumpu] a záporné napětí si generuje sám.
Odpověď na druhý dotaz – k čemu je procesoru nápájecí napětí +12 V je mnohem jednodušší.
– Je to pull-up napětí pro výstupní tranzistory, přes vnitřní pull-up rezistory. Souvisí to také se schopností budit sběrnici a rychle řídit připojené komponenty.
– Interní výstupní logika 8080 pracuje s tranzistory, které pro plné a rychlé sepnutí potřebují vyšší napětí než standardních +5 V. Tranzistory 8080 jsou vyrobené technologií NMOS tj. má jen jeden tranzistor N-kanálový MOS. (Novější CMOS má vždy pár tranzistorů, pro logickou 0 a pro logickou 1.) Pokud má NMOS jenom jeden trazistor a chceme postavit třeba invertor, tak potřebujeme jeden tranzistor jako spínač do logické 0 (pull-down) a druhý tranzistor trvale zapnutý místo rezistoru jako zátěž (pull-up). Na čipu je mnohem snazší a levnější vyrobit další tranzistor než přesný rezistor. Už v tomto příkladu je vidět možný problém, kdy pro logickou 1 potřebujeme, aby pull-up tranzistor vytáhnul výstup k napájecímu napětí; jenže NMOS není dokonalý vodič, vznikne nám úbytek v podobě prahového napětí a klidně při 5V logice by nám zbyly třeba jenom 3 V. Řešení bylo použít interní logiku s horním napájecím napětím +12 V, logickou 1 pak máme někde kolem 10 V a to je hodně robustní a šumu odolná logické jednička. Pak už zbývá jen připojit výstupní buffer, který v případě naší interní 10 V logické 1 připojí na výstup čisté napájení +5 V abychom byli TTL kompatibilní s běžnou 5 V logikou.
Proč záleží na pořadí připojení napájení
Pořadí zapnutí je –5 V, + 5 V, +12 V. Vyžadovaná je ochrana, aby v případě výpadku –5 V bylo ihned odpojeno +12 V. Možný problém spočítá v tom, že –5 V se odčítá od +5 V a v místě, kam vede +12 V pak je opravdu přesně +12 V. Pokud by záporné napětí vypadlo, sečtou se nám obě kladná napětí a čipu to opravdu neudělá dobře.
Pořadí vypnutí je opačné.
Asi tak nějak...
Požadavky na zdroj PMD 85
Web [schotek.cz] poskytne potřebné informace a zapojení konektoru na PMD 85.
+5V : zvlnění max. 50 mV, odběr max. 2A
+12V : zvlnění max. 50 mV, odběr max. 1A
-5V (+/- 5) : zvlnění max. 50 mV, odběr max. 0.4A
Požadavky hravě splní zdroj [Mean Well RT-65A]. Teď ještě řídit tři relé pro pořadí sepnutí a vypnutí a máme to. Čtvrté relé, spínající 12 V, ale s cívkou pouze na 9 V připojenou mezi kladnou a zápornou 5 V větev poslouží jako ochrana proti výpadku záporného napájení. Toto zapojení používal původní zdroj pro PMD, tak ho považuji za dostatečné (ač ho můžeme označit za sedlácké).
.jpeg)
