Wzmacniacz Williamsona

Z Oktoda
Wersja z dnia 20:18, 19 sie 2012 autorstwa Jasiu (dyskusja | edycje) (→‎Podstawowe wady i zalety)
(różn.) ← poprzednia wersja | przejdź do aktualnej wersji (różn.) | następna wersja → (różn.)
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania


Klasyczny wzmacniacz Williamsona

Wzmacniacz Wiliamsona to opisany przez D.T.N. Williamsona w 1947 w Wireless World wysokiej jakości wzmacniacz[1][2]. Jego stopień mocy ma charakterystyczną konstrukcję i dał bardzo znaczący wkład do rozwoju techniki HiFi. Jest to jeden z pierwszych opisanych w literaturze przykładów konstrukcji zmierzającej do uzyskaniu jak najlepszych parametrów odtwarzania dźwięku. Można go uznać za pierwszy wzmacniacz HiFi.

Budowa

Schemat blokowy klasycznego układu Williamsona
Schemat ideowy układu wzmacniacza Williamsona
Schemat ideowy wzmacniacza Radiotron A515

Wzmacniacz Williamsona składa się z czterech podstawowych bloków funkcjonalnych. Stopień wstępny zbudowany na triodzie 6SN7GT jest bezpośrednio sprzężony z odwracaczem fazy pracującym w układzie dzielonego obciążenia charakteryzującym się bardzo dużą symetrią. Sygnały z odwracacza fazy nie są podawane bezpośrednio na stopień końcowy, ale zastosowano stopień pośredniczący w układzie symetrycznego wzmacniacza różnicowego. Takie rozwiązanie gwarantuje dostarczenie do stopnia wyjściowego sygnału o dużej amplitudzie, a niewielkich zniekształceniach. Stopień końcowy jest przeciwsobny, zbudowany na triodach (w oryginale na tetrodach strumieniowych KT66 połączonych w układzie triody), w klasie A. Godny uwagi w oryginalnej konstrukcji Williamsona był bardzo duży transformator wyjściowy, o indukcji uzwojenia pierwotnego około 100H. Wszystkie cztery stopnie wzmacniacza są objęte pętlą stosunkowo silnego ujemnego sprzężenia zwrotnego. Zapewnia to bardzo dobre parametry wzmacniacza, ale wymaga bardzo starannej konstrukcji całego układu, a zwłaszcza transformatora.

Artykuły spotkały się z bardzo dużym oddźwiękiem, przedrukowało je kilka czasopism na całym świecie, a w australijskim Radionics ukazał się artykuł opisujący dokładne pomiary bardzo podobnego wzmacniacza A515 (wykonanego na lampach 6SN7 i 807) potwierdzający jego doskonałe parametry[3].

Williamson kontynuował temat modyfikując nieco wartości niektórych parametrów[4][5], dodając stopień regulacji barwy tonu i wzmacniacz gramofonowy z korektorem[6][7] oraz tuner o bezpośrednim wzmocnieniu do odbioru stacji lokalnej[8].

Wzmacniacze o podobnej konstrukcji nazywa się często "Williamsonami", również gdy odbiegają w niektórych rozwiązaniach konstrukcyjnych od pierwotnej wersji.

Aplikacje

Ze względu na dosyć wysoką cenę (mimo względnej prostoty) i stosunkowo niewielką moc wyjściową rozwiązanie Williamsona było bardzo rzadko stosowane we wzmacniaczach spotykanych na rynku, natomiast było (i nadal jest) dosyć popularne wśród konstrukcji amatorskich.

Z triodowym stopniem wyjściowym

Schemat wzmacniacza Electrohome PA-100 MK-1

Wzmacniacz Electrohome PA-100 - to przykład zastosowania klasycznego układu Williamsona z triodowym stopniem wyjściowym. Zastosowane lampy: ECC82, 6SN7 i w stopniu końcowym para KT66, prostownik na 5V4G.

Schemat wzmacniacza Grommes 215-BA

Wzmacniacz Grommes 215-BA - jest zbudowany ba podstawie układu Williamsona z triodowym stopniem wyjściowym uzupełnionego o wtórniki katodowe sterujące lampy końcowe. Zastosowane lampy: trzy 6SN7 i w stopniu końcowym para lamp 807, prostownik na 5U4G.

Ze stopniem końcowym w układzie UL

Czterostopniowa struktura wzmacniacza Williamsona była dosyć często łączona ze stopniem końcowym pracującym w układzie ultra linear. Umożliwiało to osiągnięcie znacznie większej mocy wyjściowej i sprawności niż w układzie z końcówką triodową, przy bardzo dobrych pozostałych parametrach urządzenia. Powstało w ten sposób wiele klasycznych konstrukcji.

Schemat wzmacniacza Acrosound TO-330

Aplikacja zalecana do transformatora Acrosound TO-330. Zastosowano dwie lampy 6SN7 i parę 6550 lub EL34, prostownik na 5V4G.

Wzmacniacz firmy Dynaco - UL w układzie Williamsona

Wzmacniacz w układzie Williamsona firmy Dynaco. Zastosowano dwie lampy 6SN7 i parę EL34, prostownik na 5V4G.

Wzmacniacz Heathit W3-AM

Przedstawiciel popularnej rodziny wzmacniaczy serii Heathkit W3 i W4. Miały one bardzo podobne rozwiązania konstrukcyjne, w A3 zasilacz był umieszczony na osobnym chassis. Zastosowano dwie lampy 6SN7 i parę 5881, prostownik na 5V4G.

Schemat wzmacniacza Pederson W-50

Wzmacniacz Pederson W-50. Zastosowane lampy: dwie ECC82 i w stopniu końcowym para 6550, prostownik na 5V4G.

Podstawowe wady i zalety

Z punktu widzenia konstrukcji amatorskiej układ Williamsona nie ma bardzo istotnych zalet w porównaniu z późniejszymi układami utra linear oraz QUAD, ma mniejszą od nich moc i sprawność, a wszystkie trzy układy umożliwiają budowę urządzeń, których parametry techniczne są na tyle wysokie, że różnice pomiędzy nimi znajdą się poza granicami percepcji słuchu człowieka.

Techniczne zalety układu Williamsona:

  • Stosunkowo małe zniekształcenia nieliniowe i intermodulacyjne stopnia wyjściowego.
  • Mała oporność wewnętrzna, duża odporność na zmiany impedancji obciążenia. Może to mieć znaczenie przy współczesnych kolumnach głośnikowych, które posiadają skomplikowane zwrotnice i ich impedancja zmienia się mocno w funkcji częstotliwości.
  • Stosunkowo łatwy do wykonania transformator. Mimo, że w pierwotnej wersji transformator był wykonany bardzo starannie, to sterowanie z triody o stosunkowo niewielkiej impedancji wewnętrznej stawia przed nim mniejsze wymagania niż sterowanie z pentody, zwłaszcza jeżeli chodzi o indukcyjność uzwojenia pierwotnego. Praca w klasie A powoduje również, że indukcja rozproszenia pomiędzy częściami uzwojenia pierwotnego nie jest parametrem krytycznym.

Wady wzmacniacza Williamsona:

  • Niska sprawność energetyczna i moc wyjściowa (na przykład tylko kilkanaście watów z pary lamp EL34).
  • Potrzebne duże napięcie sterujące stopień końcowy, co zwiększa zniekształcenia w stopniach sterujących i w znacznej mierze likwiduje zalety stopnia wyjściowego.

Wynikają one głównie z triodowego stopnia końcowego, a nie jest przypadkiem, że w niewielkich i średnich stopniach końcowych wzmacniaczy akustycznych pentody wyparły triody.

Przypisy

  1. D.T.N. Williamson, Desing for a High-quality Amplifier. Basic Requirements: Alternative Specifications, Wireless World, April 1947.
  2. D.T.N. Williamson, Desing for a High-quality Amplifier. Details of Chosen Circuit and Its Performance, Wireless World, May 1947.
  3. F. Langford-Smith, R.H. Aston, The Design of a High Fidelity Amplifier, Radiotronics, No. 128, 1947.
  4. D.T.N. Williamson, Design Data: Modifications: Further Notes, Wireless World, August 1949.
  5. D.T.N. Williamson, Replys to Queries Raised by Constructors, Wireless World, January 1950.
  6. D.T.N. Williamson, Design of Tone Controls And Auxiliary Gramophone Circuits, Wireless World, October And November 1949.
  7. D.T.N. Williamson, Modification for High-impedance Pickups and Long-playing records., Wireless World, May 1952.
  8. D.T.N. Williamson, Design for the Feeder Radio Units, Wireless World, December 1949.

Bibliografia

  1. Wszystkie artykuły Williamsona z Wireless World zostały wydane w zbiorczym reprincie przez wydawnictwo Iliffe & Sons w Londynie, dostępnym online w wielu miejscach Internetu, na przykład tu.
  2. Triode Electronics.

Zobacz też