Grid stopper

[rossdt]

Leggendo l'articolo "Puzzled About Amplifiers" integrato da qualche paginetta di Radiotron si evince che il problema del "grid-blocking" può essere evitato usando valori bassi della resistenza grid-ground, della resistenza anodica dello stadio precedente e aggiungendo la famosa resistenza detta grid-stopper. Le domande che vorrei farvi sono:
1) Questo è un problema di ogni stadio o solo del finale?
2) E' un problema maggiore se si usa la retroazione negativa?
3) Riguarda solamente il pentodo in configurazione pura push-pull oppure anche ultra-lineare o anche i triodi?
4) Quanto grande deve essere questo valore di resistenza di grid-stopper?

Vi ringrazio per l'aiuto che mi darete, spero che questo post possa essere di aiuto a tanti altri.
Grazie.

Alessandro.

[Giaime]

Salve Alessandro,

ma che belle letture che fai

Prima di tutto una precisazione:

può essere evitato usando valori bassi della resistenza grid-ground, della resistenza anodica dello stadio precedente e aggiungendo la famosa resistenza detta grid-stopper.

Allora:

a) la resistenza tra griglia e massa (detta "grid leak") certo che conta: ma spesso deve essere limitata in un range di valori piuttosto ristretto. Più piccola di tanto non la si può fare, senza che diventi un carico troppo gravoso per lo stadio precedente (poichè dal punto di vista AC, è in parallelo alla R anodica, se l'uscita dallo stadio precedente è presa dall'anodo).

b) la resistenza anodica dello stadio precedente è meglio dimensionarla tenendo conto della massima linearità di quello stadio, piuttosto che per tener conto del grid blocking, che può essere affrontato in altro modo (v. punto c).

c) "aggiungere il grid stopper" è quello che non mi va bene. Il grid stopper si mette SEMPRE e COMUNQUE, per impedire le oscillazioni in alta frequenza dello stadio. Questo perchè (penso che già lo sai), congiuntamente con la capacità d'ingresso della valvola (se è pentodo o UL, c'è scritto di solito nel datasheet, mentre se è triodo bisogna contare anche l'effetto Miller).

Il problema che sottolinei tu dicevo non è tanto metterla o non metterla la grid stopper, poichè essa dovrebbe esserci SEMPRE: il problema è il suo dimensionamento. In generale valori fino a 1k sono ottimi per impedire oscillazioni, e con praticamente tutti i tubi il taglio in alta frequenza si colloca ben fuori dalla banda audio; mentre valori superiori ti aiutano a impedire il grid blocking, ma a spese di una ridotta banda passante, poichè il taglio in alta frequenza si fa più vicino alla banda audio.

In generale per dimensionare la resistenza e impedire il grid blocking, basta scegliere un valore che, congiuntamente alla capacità d'ingresso della valvola, ti dà una frequenza di -3dB intorno ai 30kHz: come valore dovrebbe essere già parecchio alto ed efficace.

OCCHIO a tener conto del valore della R grid stopper quando si calcola il valore della R di grid leak!!! Nei datasheet è sempre specificato il MASSIMO valore della resistenza "del circuito di griglia" (loro furbamente sono vaghi, non dicono "grid leak", per costringerti a pensare che devi contare anche la grid stopper), se lo si supera la naturale corrente di griglia presente in tutti i tubi potrebbe caricare positivamente la griglia, aumentando la corrente nel tubo, che aumenta la corrente di griglia, che aumenta la polarizzazione verso la saturazione, etc etc... e in 10 minuti ti si autodistrugge la valvola (runaway termico).

Ad esempio, per le 6550 polarizzate per negativo di griglia è bene stare sotto i 100k totali, quindi una buona idea può essere 10k in grid stopper e 82k di grid leak. Nota che polarizzando per resistenza catodica, i valori di massima resistenza del circuito di griglia aumentano, poichè la polarizzazione di questo tipo si "auto protegge" entro un certo margine.

Venendo ai "tuoi" punti, vedo di risponderti:

1) in genere è un problema del solo stadio finale: certo che "stadio finale" è un termine vago, finale è anche la 300B che pilota la 845 tramite interstadio quindi in generale è una precauzione da prendere con tutte le valvole "di potenza".

2) si, è un problema maggiore. Perchè l'eventuale clipping delle finali, come evidenzia l'articolo che tu citi, in un ampli con nfb che incorpora le finali (e magari pure il TU), fa "crollare" il guadagno dell'anello di controreazione, che non avendo più "margine", non riesce più a correggere gli errori, e manda ancora più in sovraccarico l'amplificatore.

3) come penso che avrai capito, riguarda qualsiasi valvola di potenza in qualsiasi configurazione possibile.

4) già risposto

A disposizione per eventuali chiarimenti

Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org

[Davide]

In generale per dimensionare la resistenza e impedire il grid blocking, basta scegliere un valore che, congiuntamente alla capacità d'ingresso della valvola, ti dà una frequenza di -3dB intorno ai 30kHz: come valore dovrebbe essere già parecchio alto ed efficace.

Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org



Originally posted by Giaime - 20/08/2006 :  11:52:01

Scusate l'intromissione, ma il dimensionamento del grid stopper per una frequenza di taglio di 30 Khz mi sembra una "limitazione" un po eccessiva della banda passante in alto, specie per design di tipo open loop, moltri trasformatori hanno una banda più ampia mi sembra. Forse 300 KHz è già un buon limite....

Ciao

Davide

[plovati]

Scusate l'intromissione, ma il dimensionamento del grid stopper per una frequenza di taglio di 30 Khz mi sembra una "limitazione" un po eccessiva della banda passante in alto, specie per design di tipo open loop, moltri trasformatori hanno una banda più ampia mi sembra. Forse 300 KHz è già un buon limite....

Ciao

Davide


Originariamente inviato da Davide - 20/08/2006 :  14:30:29

Beh, a parte qualche costosissimo ferro che non ho modo di provare molti trasformatori di uscita specie per Single Ended hanno delle risonanze più o meno pronunciate già a partire dai 20KHz, non è un male avere un roll-off dolce che le metta fuori gioco.

Riguardo il topic: Grid-stopper in senso stretto servono a stoppare le oscillazioni abbassando il guadagno ad altissima frequenza.

Per evitare la distorsione dello stadio driver dovuta alla richiesta di corrente della griglia delle finali, l'accorgimento di Crowhurst è solo una possibilità. L'altra, migliore, è dimensionare il driver in maniera che non si sieda sulle richieste impulsive di potenza (cathode follower, EL90 triodo, trasformatore step down etc).

_________
Piergiorgio

[Giaime]

L'altra, migliore, è dimensionare il driver in maniera che non si sieda sulle richieste impulsive di potenza (cathode follower, EL90 triodo, trasformatore step down etc).

_________
Piergiorgio


Originally posted by plovati - 20/08/2006 : 15:55:51

...source follower

Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org

[rossdt]

Ragazzi siete meglio di tanti libri.
Grazie infinite.

Alessandro.

[Davide]

Beh, a parte qualche costosissimo ferro che non ho modo di provare molti trasformatori di uscita specie per Single Ended hanno delle risonanze più o meno pronunciate già a partire dai 20KHz, non è un male avere un roll-off dolce che le metta fuori gioco.

Riguardo il topic: Grid-stopper in senso stretto servono a stoppare le oscillazioni abbassando il guadagno ad altissima frequenza.

Per evitare la distorsione dello stadio driver dovuta alla richiesta di corrente della griglia delle finali, l'accorgimento di Crowhurst è solo una possibilità. L'altra, migliore, è dimensionare il driver in maniera che non si sieda sulle richieste impulsive di potenza (cathode follower, EL90 triodo, trasformatore step down etc).

_________
Piergiorgio


Originally posted by plovati - 20/08/2006 :  15:55:51

Per quanto riguarda i TU direi che per quelli di buona fattura sia per PP che per SE di tubi con resistenza interna relativamente bassa, ce ne sono di lineari fino a 50-80 KHz.
Daccordissimo poi sul roll-off regolare, ma questa dovrebbe il più possibile essere una prerogativa del trsformatore se di buona qualità.

Insomma io per lo meno in una topologia di ampli open loop un polo forzato a 30 KHz non ce lo metterei di sicuro (....sarà che c'ho già diversi trasformatori sul percorso del segnale che tutto ho bisogno meno che di tagli in alto......), tanto più che se deve servire da grid-stopper non è assolutamente necessario spingersi cosi in basso.

Fra l'altro ho avuto modo di verificare in diverse occasioni che, mentre un TU con un roll-off in alto regolare con - per esempio - 30 KHz a -3dB non risulta in genere all'ascolto per nulla limitato come estensione sulle alte frequenze e come "velocità"; se in un ampli con un ottimo TU con 80KHz di banda si introduce un grid stopper che taglia a 30 KHz, le limitazioni all'ascolto appaiono pesanti in confronto al primo. Vi inviterei, se vi capita occasione, a fare una prova analoga per vedere se anche voi osservate questo comportamento che apparentemente, ad un' analisi superficiale, potrebbe risultare quantomeno "strano".

I grid stopper - appunto - servono per "smorzare" eventuali risonanze parassite ad alta frequenza che possono aver luogo nel circuito di griglia, per far questo, nella mia esperienza, non sono mai stati necessari valori di resistenza che limitassero la banda al di sotto di alcune centinaia di KHz.

Devo dire anche che, in molti degli amplificatori che ho realizzato i grid stopper non ci sono proprio e non c'è mai stato verso di farli oscillare a nessuna frequenza...... (ma questo certo non è un esempio da seguire da chi voglia progettare uno stadio amplificatore se non si hanno gli strumenti necessari per verificarne il corretto funzionamento).

Ciao

Davide

[Giaime]

Salve Davide,

esistono valvole (es. la 6550) per le quali la corrente di griglia può essere tanto violenta e di magnitudine così alta, che prima di ottenere un qualsivoglia effetto di riduzione della distorsione per sovraccarico, bisogna arrivare a grid stoppers che portano una riduzione della banda passante di quel genere.

Le differenze di cui parli tu derivano dal diverso tipo di filtro che si instaura, da un lato è un semplice RC, dall'altro sono le perdite di un TU, che non sono di natura così semplici, e quasi sempre dipendenti pure dal segnale applicato.

Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org

[Davide]

Salve Davide,

esistono valvole (es. la 6550) per le quali la corrente di griglia può essere tanto violenta e di magnitudine così alta, che prima di ottenere un qualsivoglia effetto di riduzione della distorsione per sovraccarico, bisogna arrivare a grid stoppers che portano una riduzione della banda passante di quel genere.

Le differenze di cui parli tu derivano dal diverso tipo di filtro che si instaura, da un lato è un semplice RC, dall'altro sono le perdite di un TU, che non sono di natura così semplici, e quasi sempre dipendenti pure dal segnale applicato.

Saluti termoionici



Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org



Originally posted by Giaime - 20/08/2006 :  22:35:40

Si, ma il punto è prioprio questo, che io il grid stopper non lo utilizzerei per limitare la distorsione da sovraccarico del driver, cosa che sarebbe meglio ottenere attraverso altre strade più appropriate come già detto nel post di Piergiorgio. Il Grid stopper deve fare da grid stopper e basta, secondo me.

Per inciso, la 6550 l'ho provata in pseudotriodo SE senza nessun grid-stopper e non ho avuto nessun problema ne di oscillazioni ne di sovraccarico (sarà perchè il driver era una E810F a triodo con induttanza anodica?....).

Per quanto riguarda la spiegazione che hai proposto sulle differenze soniche, posso dirti che solo in parte la ragione è quella e solo in parte quello che dici è vero.

Per la precisone, poi, il limite in alto dei TU ben progettati dipende principalmente dalle capacità parassite e dalle induttanze disperse (che non mi risulta dipendano dal segnale applicato) e solo al secondo ordine dalle perdite. Queste ultime peraltro potrebbero essere quelle ohmiche per effetto pelle nei conduttori che al massimo dipendono solo dalla frequenza del segnale applicato.

Ciao e Grazie.

Davide

[Giaime]

Queste ultime peraltro potrebbero essere quelle ohmiche per effetto pelle nei conduttori che al massimo dipendono solo dalla frequenza del segnale applicato.

Ciao e Grazie.

Davide


Originally posted by Davide - 20/08/2006 : 23:10:26

Beh oddio, in confronto con le impedenze in gioco (e soprattutto la Rdc del primario del TU) penso che la questione effetto pelle qui giochi un ruolo piuttosto marginale...

Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org

[Davide]

Queste ultime peraltro potrebbero essere quelle ohmiche per effetto pelle nei conduttori che al massimo dipendono solo dalla frequenza del segnale applicato.

Ciao e Grazie.

Davide


Originally posted by Davide - 20/08/2006 : 23:10:26

Beh oddio, in confronto con le impedenze in gioco (e soprattutto la Rdc del primario del TU) penso che la questione effetto pelle qui giochi un ruolo piuttosto marginale...

Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org



Originally posted by Giaime - 20/08/2006 :  23:17:43

Infatti ho detto che relativamente al problema in oggetto quello delle perdite è un secondo ordine ma potrebbe essere tranquillamente anche un terzo!

L'effetto pelle, in ogni caso, in un TU è un effetto marginale solo se il TU è ben progettato. Il problema normalmente si presenta al secondario dove, se non si utilizzano un numero sufficiente di sezioni e di conseguenza - per limitare la resistenza in CC - si adottano grossi diametri del conduttore, le perdite per effetto pelle possono diventare apprezzabili già a 20 KHz (già con conduttori 0,8-1,0 mm).

Ciao.

Davide

[rossdt]

Considerando una KT88 abbiamo una capacità di ingresso Cin = 16 pF
Supponendo di considerare il filtro RC formato dalla grid-stopper e dalla Cin troviamo che per avere una frequenza di taglio ft=30 kHz ho bisogno di una R = 1/(2*3,14*ft*C) = 1/(2*3,14*30000*16*10^-12) = 331740 ohm che è un valore ovviamente non utilizzabile.
Diversamente si trovano facilmente valori per la grid-stopper attorno a 10 kohm che forniscono una ft = 1/(2*3,14*10000*16*10^-12) = 995222 Hz cioè circa 1 MHz. Da ciò si deduce che usualmente la grid-stopper ha solo la funzione di limitare la corrente di griglia. Ovviamente non ho tenuto conto del filtro CR formato dalla capacità di accoppiamento del driver e del grid-leak, ma questo forma un filtro passa alto e quindi non dovrebbe modificare di molto ciò che si è detto.

Alessandro.

[plovati]

http://www.audiofaidate.org/forum/viewtopic.php?t=1133

_________
Piergiorgio

[Giaime]

Da ciò si deduce che usualmente la grid-stopper ha solo la funzione di limitare la corrente di griglia.

Originally posted by rossdt - 21/08/2006 : 00:54:39

Stai facendo i calcoli con un pentodo... ovvio che le resistenze di grid stop possono essere parecchio grandi (es. io ci metterei 47k). Con i triodi è ben diverso.

Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org