Bàn về công suất & hiệu suất của ampli

Em xin phép trích 1 số thông tin bên topic Aleph-5 để bàn thêm về hiệu suất ampli.

Các Bác cho em hỏi:
- Nếu lý thuyết trên là đúng thì sao trong datasheet của bóng EL84, công suất tối đa anode chịu được là 12W, thì công suất ra có thể đạt được là 5.6W tức là gần 50% lận?

 

Nhưng mà méo hài bao nhiêu % ?

Thật ra thì 25% chỉ là con sô số tương đối để người ta tính toán cho lẹ với 1 mức méo hài chấp nhận được cỡ dưới 5% cộng thêm với độ an toàn linh kiện và cho damping factor tương đối đủ để điều khiển loa ví dụ như trên 3 và tất nhiên còn nhiều tham số linh tinh khác nữa ví dụ công suất ra như vậy đó nhưng linh kiện hoạt động liên tục cho ra công suất như vậy thì sống khoảng bao lâu thì tèo

HÌ hì đề tài này coi bộ dzui à đây Càng nhiều cao thủ tham gia càng vui và tất nhiên Dzê em bảo đảm 100% không có cái gì vượt qua giới hạn của Vật Lý hay/và .... Orcad

 

Nếu nói là theo lý thuyết thì coi như đèn không gây ra méo và có khả năng dẫn hoàn toàn để cho Vak=0v và tắt hoàn toàn để cho Ia=0mA. Hiệu suất tối đa của mạch được tính với các điều kiện như trên và không thể vượt qua.
Theo datasheet của Mullard thì Vak=250V, Ia=44mA, Ra=4.5K, Prms=5.6W, D= 13.9%
Theo datasheet của Philips thì Vak=250V, Ia=48mA, Ra=4.5K, Prms=5.7W, D= 10%
Còn với đèn 845, Pamax=100w, Prms khi tải 10K là 30w với méo hài thứ cấp là 5% (Thực tế, vời ampli 845 của bác TT03 thì đo được là 21w chưa méo)
Có gì sai ở đây?

 

Có, đó là phép đo sai, ở đây người ta bàn về méo hài, còn các bác mở volume tăng dần cho đến khi sin bị xén ngọn thì lùi lại 1 chút rồi tính công suất ra ở điểm chưa bị cắt , nhưng cái tín hiệu ra lúc đó của bác đâu phải là không có méo hài ?

He he, tóm được đuôi lão đại rồi.

 

Ậy cái này thì chỉ có đèn của nhóm phi thuyền Star Trek thôi chứ nếu có linh kiện như vậy thì thế giới này sẽ vượt qua nhiều trở ngại lắm. Đây có thể nói là "Điện trở thuần mang giá trị âm". Chúng ta đã có 3 linh kiện chính tạo ra nền tản của ngành điện đó là RLC. Trong đó L tương phản với C nhưng R thì chưa có. Nếu có linh kiện như Lão Đại phán thì R đã có tương phản rồi là -R. Xem ra Dzê em sắp giàu to rồi nếu Lão Đại chế tạo thành công linh kiện này. SPAM

Trở lại vấn đề chính.

Thôi thì chắc chúng ta phải nói là theo lý thuyết tính toán với độ không tuyến tính của đèn trên thực tế. Lý do là khi dòng gần về 0mA hay gần tới đường cong thì nội trở Rp của đèn sẽ tăng rất cao. Còn khi Vak gần bằng 0 (không thể nào bằng 0 với các linh kiện trên đời) thì nội trở đèn Rp sẽ giảm đi rất nhiều.

Lúc Vak thấp thì Rp cũng thấp thì không đáng nói vì lúc đó đèn chạy trong vùng rất tuyến tính (độ tuyến tính tùy theo loại đèn) và tổng trở ra của mạch sẽ giảm thấp theo tỉ lệ của giảm Rp nên Damping Factor sẽ tăng cao và sẽ ít gây méo hài và ít gấy sụt áp trên tải.

Lúc đèn gần như không dẫn hay 0mA thì Rp sẽ rất cao. Lúc này đèn chạy trong vùng hoạt động phi tuyến tính (độ phi tuyến tính cũng tùy thuộc vào loại đèn) và tổng trở ra của mạch sẽ tăng cao theo tỉ lệ tăng của Rp nên Damping sẽ giảm và méo hài sẽ tăng đồng thời gây sụt áp nhiều trên tải ngoài sự dự đoán.

Cộng các yếu tố trên lại thì công suất sẽ tăng nhưng sẽ có 1 bán kỳ có biên độ cao hơn bán kỳ còn lại vì đây là hiện tượng méo hài bậc 2 rất phổ thông của Tube SE Class A. Và đây cũng là 1 phần của nhạc tính mà dân HIEND mế SE Class A đây. Méo bậc 2 trên Giao Động kế rất khó thấy vì đầu nó vẫn tròn ở 2 bán kỳ chỉ có biên độ là khác. Chỉ cần khác 1 chút là đã lên đến vài % như chơi. Tất nhiên tiếp tục tăng Volume lên như bác Viagraless phán thì sẽ xén đầu và hài bậc 3 và bậc lẻ sẽ bắt đầu xuất hiện và dần dần tăng lên rất nhanh.

 

Khoan bàn tới méo, ở đây đang nói về lý thuyết để xác định giới hạn không thể vượt qua mà.

 

Ấy thế là Lão Đại muốn chúng ta lên Star Trek roài
Nếu trên Star Trek thì đành phải theo "Định luật bảo toàn năng lượng" thôi.

Ở phi thuyền con thoi hay Soyuz cũng tuân thủ theo định luật này chỉ khác là nhiệt nó nuốt đi 1 phần công suất ra loa nên chỉ chừa lại cho mấy mươi phần trăm và 1 ít méo hài

 

Có sách nói hiệu suất là 25%, có chỗ khác lại nói tối đa được 50%, mà không thấy nói đến quy định độ méo là bao nhiêu %. Còn vụ 25% là có công thức chứng minh, để em tìm lại rồi post lên.

 

Trong trường hợp lý tưởng:
1. Với tầng công suất lớp A dùng nguồn dòng , đẩy kéo-SRPP hay điện trở (tức là không dùng biến áp hay cuộn chặn) và giả sử dùng nguồn đơn (với nguồn đối xứng thì quy về nguồn đơn để xét):
- Biên độ điện áp tín hiệu ra không bao giờ vượt quá điện áp nguồn cung cấp mà chỉ thay đổi trong khoảng từ 0v đến bằng điện áp nguồn cung cấp.
TD: Khi nguồn cung cấp là 50v thì tín hiệu có biên độ điện áp thay đổi lớn nhất là từ 0v đến 50v.
--> Biên độ đỉnh tới đỉnh là: Vpp = Vnguồn
Vpp = 50v
--> Biên độ đỉnh là: Vp = Vpp / 2
Vp = 50v / 2 = 25v
--> Biên độ hiệu dụng là Vrms = Vp / Sqrt (2).
Nói cách khác, tín hiệu sẽ biến thiên xung quanh mức điện áp 25v và đây chính là điện áp làm việc tĩnh lý tưởng của mạch.
- Với 1 tải cho trước RL (TD 5 Ohm)
--> Dòng đỉnh cấp cho tải sẽ là: Ip = Vp / RL
Ip = 25 / 5 = 5A
--> Dòng hiệu dụng trên tải là: Irms = Ip / Sqrt (2)
--> Công suất hiệu dụng trên tải là: Prms = Vrms * Irms = Vp * Ip / 2
Hay: Pmax = Vnguồn * Vnguồn / (8 * RL)
Pmax = 50 * 50 / (8 * 5) = 62,5W
Vì đang nói trong trường hợp lý tưởng nên dòng cũng sẽ biến thiên từ 0mA đến Ip và Ip cũng là dòng làm việc tĩnh lý tưởng của mạch.
--> Công suất cung cấp cho mạch: P = Vnguồn * Ip
P = 50v * 5A = 250w
--> Hiệu suất = Prms / P
Thay vào: (Vp * Ip / 2) / (Vpp * Ip) = (Vp * Ip) / (4 * Vp * Ip) = ¼ hay 25%
Hay: Prms / P = 62,5 / 250 = 0,25 hay 25%

2. Với tầng công suất lớp A dùng biến áp xuất hay cuộn chặn:
- Giả sử OPT có Rdc = 0 Ohm, RL = 5K, điện áp làm việc tĩnh ở ngõ ra (anode đèn chẳng hạn) đúng bằng điện áp nguồn, giả sử Vnguồn = 250v và dòng làm việc tĩnh của đèn là Is.
- Khi điện áp vào lưới là bán kỳ dương, đèn dẫn mạnh hơn, điện áp anode sẽ giảm đi. Trong trường hợp lý tưởng, khi điện áp vào lưới đạt đến đỉnh dương thì đèn dẫn hoàn toàn, điện áp anode đèn lúc này là 0v nên OPT nhận được tất cả điện áp nguồn. Đây chính là đỉnh của bán kỳ âm của điện áp tín hiệu ra trên anode. Chú ý, OPT hay cuộn chặn có khả năng tích trữ năng lượng do hiện tượng tự cảm nên để chống lại việc giảm áp anode của đèn, dòng qua đèn sẽ tăng lên. Kết quả là áp anode càng giảm thì dòng anode càng tăng.
--> Vp = Vnguồn
--> Ip = Vp / RL
Ip = 250v / 5k = 50mA
--> Prms = Vp * Ip / 2
Pmax = Vnguồn * Vnguồn / (2 * RL)
= 6,25w
- Khi điện áp vào lưới đạt đến đỉnh rồi thì nó bắt đầu giảm xuống, đèn dẫn yếu đi, điện áp anode sẽ tăng lên. Khi điện áp tín hiệu vào giảm còn 0v, điện áp anode tăng lên đến điện áp làm việc tĩnh tức là bằng điện áp nguồn thì hiện tượng gì xãy ra?
Khi tín hiệu vào chuyển sang bán kỳ âm, đèn sẽ dẫn yếu hơn nữa và áp anode sẽ tăng thêm. Nhưng áp anode lúc này đã bằng áp nguồn rồi thì lượng áp anode tăng lên cao hơn áp nguồn ở đâu ra?
Do hiện tượng tự cảm, OPT hay cuộn chặn nhờ có năng lượng đã tích trữ được trong bán kỳ trước nên sẽ phóng điện áp tự cảm ra để cố gắng chống lại việc giảm dòng anode của đèn. Kết quả là dòng anode càng giảm thì áp anode càng tăng. Cũng xét trong trường hợp lý tưởng, đến khi dòng anode bằng không thì áp anode là cực đại. Đây chính là đỉnh của bán kỳ dương trên anode và có giá trị gấp đôi điện áp nguồn.
Vì dòng đỉnh của 2 bán kỳ phải bằng nhau nên dòng của tín hiệu cũng biến đổi từ Ip đến zero. Dòng đỉnh của tín hiệu cũng chính bằng dòng làm việc tĩnh của mạch.
--> Is = Ip
--> Công suất cung cấp cho mạch: P = Vnguồn * Is = 250v * 0,05A = 12,5w
--> Hiệu suất = Prms / P
Hay: Prms / P = (Vp * Ip / 2) * (Vnguồn * Is) = (Vnguồn * Is) / 2 * (Vnguồn * Is) = ½ hay 50%
Hay: Prms / P = 6,25 / 12,5 = 0,5 hay 50%

Trong thực tế, không thể nào có chuyện đèn dẫn hay ngắt hoàn toàn mà không bị méo nên hiệu suất thực tế sẽ luôn thấp hơn lý thuyết trên và dĩ nhiên là tùy theo mạch chứ không phải cứ lớp A là luôn luôn có hiệu suất lý thuyết là 25%.
Tuy nhiên, những phân tích trên cũng cho thấy OPT có ảnh hưởng quan trọng như thế nào.
Nhờ hôm nay vnav.net chết liên tục nên em đã gõ được khá nhiều chữ. Nhờ các Bác xem và góp ý xem em lý luận sai ở chỗ nào.

 

Sai cơ bản ở câu trên :lol:

 

Có thế chứ! Ấy thế có kẻ gièm pha là Lão Đại bị tê tay đang dưỡng thương xuất chưởng ra không được

 

Hiệu suất = Pout / Pa .

Trong đó Pout là công suất ra loa, Pa là công suất Plate đèn mà ta chọn điểm làm việc cho nó từ Vanode và Ianode
Chọn đèn 300 SVETLANA có CS plate tối đa là 40Watts
Ví dụ chọn Va=400V; Ia=0.080A => Pa=Va*Ia=32 Watts (data sheel)
Tùy theo Za (OPT); Vak max, Vak min, kéo theo Ia max, min .
{Vak (điện áp giữa anode và Kathode)}
Ví dụ(hình) out=(0.5)*(400-125)*(160-80)=11Watts
Vậy hiệu suất=11/32=0.34 hay 34%
Vậy không thể dựa vào CS tối đa của Plate đèn mà tính hiệu suất

 

Hà hà GVTeam sáng suốt đúng là danh bất hư truyền. Suýt tí nữa là em định phá đám GVTeam rồi

Trên thực tế nếu ép đèn chạy lớp (class) A2 công suất ra còn cao hơn nữa.

 

Em có xem lại lý thuyết về class A đối với bán dẫn thì thấy thế này:
Cách tính Pout(rms) đều dựa trên đường tải xoay chiều với công thức là (Vmax-Vmin)*(Imax-Imin)/8. Công suất tiêu thụ tính bằng Vcc*Ibias.Kết quả: đối với mạch cực E chung nếu tải là điện trở Rc thì hiệu suất tối đa là 25%, nếu tải biến áp hiệu suất tối đa đạt 50%. Còn đối với mạch dùng nguồn dòng hiệu suất tối đa cũng là 25%.
Như vậy lý luận của bác Nonew rất phù hợp với lý thuyết.
Tác dụng của biến áp như vậy đã rất rõ ràng, như với mạch 300B ở phía trên, Rload là 3k4, nếu xài nguồn dòng thay cho biến áp thì Vcc sẽ phải là
625V. Suy ra công suất tiệu thụ một chiều tăng gấp 1.5 lần, Pout vẫn như cũ, thành ra hiệu suất giảm khá nhiều.

 

Xí xí em chưa chịu lý luận này 25% và 50% còn quá thấp trên "lý thuyết"
Đã nói lý thuyết là không nói thực tế. Mà không nói thực tế thì em không thèm nghe sóng Sine để làm gì mà nghe sóng vuông cho nó sướng
Lúc này cục ampli của em băng thông sẽ rộng đến vô cực để bảo toàn sóng vuông.
Và em sẽ nghe trong điều kiện nhiệt độ -273C.

Nghe sóng vuông. Ampli giải thông vô cực. Và nghe ở nhiệt độ -273C thì cục ampli của em sẽ vượt qua giới hạn của bác Nonew

SPAM các bác chơi có gì thì nhờ các Mod xóa dùm nếu không phù hợp.
Thôi quay trở lại thực tế mời các bác tiếp ....

 

Em cũng nói theo lý thuyết: xài DC cho hiệu suất đạt 100% luôn. :wink:

 

Hèn chi dạo này em thấy vô phòng nghe nhạc của Lão Đại thấy không có âm thanh gì ráo mà cứ thấy Lão Đại lắc lắc cái đầu liên tục thì ra là Lão Đại đang nghe cục amp hiệu suất 100% bằng sóng 0Hz nên cái loa nó không nhún nên phải lắc cái đầu và điều khiển màng nhĩ để tạo thay đổi không gian xa gần để cảm nhân sóng âm nhạc. Thôi gian hồ phải trốn hết rồi vì Lão Đại đã tập đến âm dương kình cỡ này thì không còn ai bì kịp

 

Bắt giò Bác Dzê: -273 độ Kelvin là kẹt à nghen.
Với độ không tuyệt đối, thì rất có thể xảy ra hiện tượng siêu dẫn, không cần đưa tín hiệu vào mà vẫn có tín hiệu ra.
Tiếp tục hỏi:
Trong thực tế, ở hãng sản xuất đèn, người ta đo công suất ra như thế nào mà trong datasheet lại đạt được công suất lớn như trường hợp đèn EL84 vậy?
Em lắp ampli xài đèn GU50, công suất cung cấp cho anode gần 40w mà công suất ra chỉ cỡ 3w là hết sức, tệ thiệt.

 

Vụ này em cũng thắc mắc, chơi như vậy tốn điện quá?

 

Hiệu xuất và hay, hai cái này nó không đi đôi với nhau.
Tại sao ampli đèn có hiệu xuất thấp lại hay hơn ampli thường, hay ampli class D có hiệu xuất cực kỳ cao ?
Về bán đẫn thì ampli class A có hiệu xuất thấp hơn class B nhưng cũng hay hơn.

 

Khà khà không có hiện tượng siêu dẫn thì bác lại bắt giò em kiểu khác???
Ví dụ như nào là điện trở thuần của Cu, Ag,...nói chung là điện trở kim loại thì sẽ tỏa nhiệt thì lấy đâu ra 100% hiệu suất ? Mà phải có hiện tượng siêu dẫn thì mới có linh kiện biến thiên dòng và thế tuyệt đối như lý thuyết của bác chứ hay nói nôm na là linh kiện (-R) hihi Bắt giò Lão Đại lại cái chơi

Đã vậy cục ampli của em vẫn là khuyếch đại SÓNG vuông (chứ chưa đến mức không còn sóng như cục amp DC của bác ) nên băng thông sẽ đến vô cực mới bảo toàn được cái sóng vuông của em. Nếu không nghe ở điều kiện -273 thì độ ồn hệ thống sẽ tăng lên đến vô cùng (độ ồn tự nhiên kTB) thì phân biệt đâu là tiếng ồn đâu là tín hiệu âm nhạc.

Khà khà chắc em phải liên doanh làm ăn (vừa làm vừa ăn) với Lão Đại trong tương lai quá ...

 

Chẳng phải Lão Đại tệ mà tại ... những thứ khác tệ Chắc Lão Đại đã biết nguyên nhân nhưng Dzê em vẫn trình bày thêm ở đây cho đề tài thêm hào hứng

Bóng GU-50 là bóng phát sóng tuy công suất cao tuy rất tốt về điện cũng như cơ nhưng chỗ nhược của nó là điện thế lưới màng chịu đựng quá thấp nên chạy ở chế độ 3 cực thì không tận dụng hết được khả năng biến thiên thế và dòng hữu hiệu để lấy hiệu suất tối đa.

Chay chế độ Ultra Linear có đầu ra cùng 1 cuộn sơ cấp cũng không được vì giới hạn điện thế lưới màng thấp này. Tuy nhiên còn 1 phương án hữu hiệu khác là quấn thêm 1 cuộn 40% so với cuộn sơ cấp dùng cuộn dây này làm đầu ra Ultra Linear nối vào lưới màng rồi cấp điện 1 chiều thấp hơn cao thế sao cho phù hợp với điện thế lưới màng cho phép. Như thế bác sẽ có 1 cục ampli Ultra Linear công suất rất cao, âm thanh rất tốt cộng thêm bền bỉ của GU-50. Tuy nhiên phương án Ultra Linear nào cũng vẫn phải dùng thêm hồi tiếp để hạ tổng trở ra.

Còn phương án cuôi cùng và đạt hiệu suất cao nhất là chạy chế độ Pentode nhưng âm thanh hơi bịnh và phải xài thêm rất nhiều hồi tiếp để giảm tổng trở ra. Phương án này dân HIEND tối kỵ

 

Lão Ham đang cho GU chạy với cấu hình 2 tầng như sau: Tầng 1: EF86 Triode mode với 12BY7 làm MU Stage . Điểm giữa khoảng 160volts thúc trực tiếp (ko qua tụ) vô G2 của GU50. G1 nối Mass, Kathod về mass 1 điện trở 220 Ohm có tụ Bypass. B+ khoảng 350volts. OPT DIY khoảng 6k. Dòng 70mA. Chất lượng hơn hẳn Triode mode truyền thống .

 

Đính chính giùm bác Dzê: -273 độ Celcius mới bằng 0 độ Kenvin là độ không tuyệt đối. Lúc đó sứ đang cách điện cũng trở thành siêu dẫn luôn.
Cái ampli có băng thông vô cùng lớn của bác Dzê coi bộ khó thực hiện, còn cục amp DC của em lại dễ làm và vô cùng rẻ: chỉ là 1 sợi dây nối từ nguồn đến tải. :wink:
Còn vụ điện trở âm thì có thật, trong tunnel diode có 1 đoạn đặc tuyến có dạng điện trở âm (áp tăng mà dòng thì giảm), người ta đã dùng tunnel diode để tạo dao động và khuếch đại.
Hồi xưa đi học đến môn tải ba, cô giáo có dạy về máy khuếch đại cho tín hiệu trên đường dây trần liên tỉnh, cũng dùng nguyên lý tạo điện trở âm nhưng vì lúc đó em đang cua bà xã em hiện giờ nên không nhớ 1 chút gì về vụ này.
Chắc ai ham thích vật lý cũng có đọc qua cuốn Vật Lý Vui và cũng đã từng ước gì thế giới này không có ma sát, không có điện trở.
Đã là lý thuyết - lý tưởng, tha hồ mà tưởng tượng cho vui.

Còn một thắc mắc nữa:
Để đạt được hiệu suất 50% thì chắc chắn phải áp dụng việc phối hợp trở kháng (tức là trở tải phải bằng nội trở nguồn).
Vậy mà với đèn 5 cực, người ta thường dùng tải có trở kháng bằng 1/5 đến 1/10 hay thấp hơn nữa, còn đèn 3 cực thì ngược lại trở kháng tải gấp 2 đến 5 lần hay hơn.
TD: Với EL84, tải 5k, nội trở đèn 50k thì đáng lẽ hiệu suất chỉ cỡ 10% thôi chứ sao lại đến gần 50%.
Với đèn 845, nội trở 1k7, tải 11k thì lại đạt đến 30%.
Khó hiểu thiệt.

@Bác Hamcq: một phần cũng vì em xài đèn khá cũ, hôm nào rảnh, thay đèn mới, lái vào G2, đo công suất lại xem sao.

 

Hu hu Lão Đại ham chọc em mà quên không đọc bài đã edited thành độ C của em sau khi em vừa mới post lên là sửa lại liền. Em bắt đền Lão Đại đấy hic

Hay là Lão Đại post lên điểm làm việc cùng với cái đặc tuyến rồi chúng ta sẽ mổ xẻ vấn đề như thế có lẽ rõ ràng hơn là viết chay như đệ đây.