Jak ocenić czy lampa elektronowa jest jeszcze dobra? Jak to zmierzyć?

Jak wspomniałem w poprzednim artykule, jeżeli już podawane są jakiekolwiek parametry lampy, to w Polsce jest to prąd lampy. Jest to bardzo uproszczone podejście jak starałem się to wykazać.

Na zachodzie, mierniki zazwyczaj podają transkonduktancję Gm. Jest to o tyle lepsze, że pokazuje realny stan lampy, szczególnie kiedy jest to robione dla nominalnego prądu lampy.

Są jeszcze różne metody pomiaru, czyli w auto bias jak w większości wzmacniaczy, czyli z rezystorem katodowym oraz w fixed bias, gdzie ustawia się ręcznie napięcie na siatce lampy i dla określonego napięcia anodowego czy dodatkowo napięcia na drugiej czy kolejnej siatce, podaje się prąd lampy.

Fixed bias - dzięki temu pomiarowi może precyzyjnie zmierzyć Gm lampy, bo możemy ustawić dokładnie idealny katalogowy prąd lampy. Możemy też zauważyć spadki prądu czy jego nadmiar. Możemy też zwykle ustawić inny punkt pomiarowy niż katalogowy, taki sam jak w naszym urządzeniu audio. Zwykle 65% nominalnego prądu czy transkonduktancji przyjmuje się jako wartość graniczną dla dobrej lampy. Jest pewien zakres niepewności pomiędzy lampa złą i dobrą. W pewnych układach będzie działało dobrze, w innych nie.
Konserwatywnie założyłbym, że 65% nominalnego prądu lampy może być jeszcze OK, ale 65% transkonduktacji dla prądu nominalnego już raczej być odrzucił.

Autobias - tutaj symulujemy realny układ elektroniczny z rezystorem katodowym. Nie da się idealnie zmierzyć Gm, bo nie możemy ustawić wzorcowego prądu lampy. "BAD" na karcie pomiarowej zwykle oznacza naprawdę zła lampę.
Ostatnią deską ratunku jest wtedy pomiar w mierniku FUNKE W19 czyli prawdziwy test emisji lampy. Istnieją też karty symulujace FUNKE W19 na mierniku L3-3. Ustawia się wtedy tylko napięcie anodowe, więc przypomina to pomiar lamp prostowniczych. Wtedy dostajemy wartość prądu z pewną graniczną wartością, poniżej której, lampa jest już po prostu martwa.

Kilka moich starych lamp ECC88 pokazało, że są jeszcze OK dzięki temu pomiarowi, a miałem już je wyrzucić!:-)

Pomiar znacznie wykraczający "na plus" poza wartość IDEALNĄ na karcie pomiarowej FUNKE W19 oznacza zwykle uszkodzona lampę np ze zdeformowaną siatką.

Test emisji na FUNKE W19  - strona JACMUSIC opisująca to bardzo dokładnie


Część kart do miernika L3-3 ma pomiary w auto bias i fixed bias, karty JACa to coraz częściej mierzą na obydwa sposoby oraz mam kartę FUNKE W19 do ECC88 i za chwilę do 5687. Jest czym się bawić....

Przykład z życia:

Oto doskonałe nowe lampy 6n23p z lat 60-tych zmierzone na dwa sposoby, metodą fixed bias 90V, -1.2V i 15mA oraz z rezystorem katodowym 80R w auto bias i jak widać obie metody mierzą w tym samym punkcie pracy bo z prawa Ohma U=R*I, 80*0.015=1.2

Lampa 1, Trioda 1 ma prąd w przypadku autobias 15.2mA (skorygowanie przez auto bias w dół, bliżej wartości nominalnej 15mA) na fixed bias 15.6mA.

Transkonduktancja odpowiednio 13.2mA/V w auto bias  i 13.4mA/V dla zmierzonego prądu 13.4mA/V i 13.3mA/V dla prądu nominalnego.

Widzimy więc, że układ korygujący auto bias daje transkonduktancję pomiędzy wartością dla prądu zmierzonego i prądu nominalnego.

Drugi przykład na potwierdzenie tego:

Lampa 2, Trioda 2, czyli mamy dla auto bias prąd 13.6mA czyli nieco skorygowany (podniesiony w kierunku nominalnej wartości 15mA) w stosunku do fixed bias, gdzie mamy 12.8mA. 

Odpowiednio transkonduktancja dla autobias 11,4mA/V i dla prądu zmierzonego w fixed bias 11.2mA/V  i nominalnego prądu - 11.8mA/V.

Kiedy robię pomiary, zapisuję wartość transkonduktancji przy pomiarze fixed bias zarówno dla prądu zmierzonego jak i dla prądu skorygowanego do wartości nominalnej. Daje to pełniejszy obraz sytuacji jak lampa zachowuje się w rzeczywistym układzie.

Dlaczego nie powinno sie kupować testowanych lamp z za dużym prądem mA typu 120% normy?

Coraz więcej lamp jest sprzedawanych z podanymi parametrami, zwykle w Polsce jest to tylko prąd lampy. W USA najczęściej podaje się Gm, czyli transkonduktancję lampy, czyli nachylenie krzywej charakterystycznej w katalogowym punkcie pracy czyli stosunek prądu lampy do napięcia na anodzie przy konkretnym napięciu na siatce lampy. Określa się ją zwykle w mA/V.

Poniżej przykład krzywych dla lampy ECC88/6DJ8

Każda lampa ma swój punkt charakterystyczny pracy.
Dla ECC88 jest to zazwyczaj 90V (lub 100V) na anodzie, -1.3V (czasem -1.2 lub 0V) na siatce lampy i 15mA prądu. Przyjmijmy, że jest to 90V, -1.3V, 15mA i transkonduktancja Gm=12.5mA/V. Takie parametry powinna mieć nowa zdrowa lampa.
Wiadomo, że osiągnięcie takich parametrów powtarzalnych jest prawie niemożliwe ze względu na tolerancje materiałowe i doskonałość wykonania.

W Polsce prawie nikt nie mierzy transkonduktancji, jedynie prąd płynący przez lampe elektronową.
Podaje się więc, ze np moja idealna lampa wystawiona na serwisie aukcyjnym ma 17mA dla jednej triody i 18mA dla drugiej , więc jest to odpowiednio 113% i 120% nowej lampy! Doskonale, kupuję!
Nikt nie podaje jaka jest dla tych prądów transkonduktancja.
Patrząc na krzywą łatwo zauważyć, że ze wzrostem prądu, rośnie też transkonduktancja, czyli krzywa jest coraz bardziej pionowa.
Jeżeli teraz w mierniku ustawimy napięcie na siatce -1.3V i 90V na anodzie i otrzymamy 17mA prądu i dla takiego prądu zmierzymy transkonduktację i będzie ona 12.5mA/V, czyli wzorcowa, co się stanie jak zmienimy napięcie na siatce tak, aby otrzymać wzorcowy prąd 15mA? Gwarantują, że transkonduktacja spadnie poniżej 12.5mA/V.
Dlaczego mam tak robić? Bo w realnym układzie najczęściej stosowany mamy autobias, czyli rezystor w katodzie lampy. Kiedy lampa generuje więcej płynącego prądu, na rezystorze odkłada się większe napięcie siatkowe lampy. Większe napięcie blokuje przepływ prądu i go zmniejsza. Ta automatyczna regulacja, obniży prąd lampy i co za tym idzie obniży transkonduktację. Nie będzie już ona 12.5mA/V ale może 11mA/V.

Jeżeli mamy układ fixed bias we wzmacniaczu to regulujemy ręcznie napięcie na siatce tak, aby uzyskać konkretny prąd płynący przez lampę, więc w przypadku lampy z tendencją do dawania większego prądu, zablokujemy prąd mocniej, zwiększając napięcie na siatce lampy. Efekt będzie ten sam - zmniejszy się wraz z prądem płynacym przez lampę, także transkonduktacja mA/V.

Dlatego niezwykle ważne jest, aby w pomiarach lamp, mierzyć transkonduktację dla NOMINALNEGO KATALOGOWEGO prądu lampy przez regulację napięcia na siatce.

Nikt praktycznie tego nie robi i nie rozumie tego, stąd pogoń za jak najwyższymi prądami lampy, wykraczającymi poza dane katalogowe.

Mierzenie transkonduktacji lampy w punkcie katalogowego prądu lampy symuluje realne zachowanie lampy w układzie elektrycznym urządzenia.

Jak to wygląda przy lampie używanej?

Ustawiamy dla ECC88 90V na anodzie, -1.3V na siatce i mierzymy prąd. Otrzymujemy 12mA, czyli 80% wartości nominalnej. W tym punkcie transkonduktacja wyniesie powiedzmy 10mA/V.

Realny układ z auto bias będzie dążył do skompensowania utraty prądu i zwiększy nam prąd lampy przez zmniejszenie napięcia na siatce. To samo musimy zrobić w układzie pomiarowym, czyli tak zmniejszyć napięcie na siatce, np do -1V a nie -1.3V, aby prąd lampy zwiększył się do katalogowych 15mA. Prawdopodobnie dla 15mA transkonduktancja wyniesie ok. 11mA/V. Nadal jest to wartość akceptowalna. Powinniśmy więc podać prawidłowe zmierzone parametry lampy jako 12mA prądu  i 11mA/V transkonduktancję a nie jak to się robi zazwyczaj: 12mA i 10mA/V!!!!

Bardziej przejmuję się za niską transkonduktancją niż za niskim prądem lampy elektronowej. Prąd lampy się zwykle sam reguluje do pewnego stopnia a jak spada znacznie transkonduktancja dla nominalnego prądu, to już oznacza poważną utratę emisji lampy. Oczywiście prąd lampy nie powinien spaść poniżej 65% wartości katalogowej. Tak się zwykle przyjmuje.

Mam nadzieję, że zachęciłem czytelników do szukania lamp o parametrach zbliżonych do katalogowych a nie wykraczających poza nie:-)

Uznanie należy sie tutaj JACowi van de Walle za wytrwałe szerzenie wiedzy na ten temat i zgłębianie tajników miernika L3-3. 

www.jacmusic.com

Rosyjskie lampy 6p14p nie są tym samym co zachodnie EL84! Dowód.

Lampa elektronowa EL84 jest bardzo popularna wsród gitarzystów elektrycznych, ale także lubiana przez audiofili i melomanów za doskonałe brzmienie, umiarkowaną cenę, moc i ładny przester.

Najsłynniejsze Telefunkeny EL84 osiągają astronomiczne ceny. Jest sporo lamp nadal produkowanych przez JJ, Sovtec czy Chińczyków.

Jest też wiele zamienników radzieckich 6p14p w wielu wariantach jak EV, EB, K, EP/ER itd. i są one doskonałej jakości, czego nie można powiedzieć o polskich "TELAM" i "POLAM", które może brzmią dobrze, ale ich twałość i powtarzalnośc parameterów jest skandaliczna.

Mi szczególnie podobają się 6p14p ER/EP, bo to odpowiednik EL84L o trwałości do 10000 godzin i podobno mają w sobie 8mg czystego złota!

Najpopularniejsze w Polsce mierniki lamp P508, opisywane przeze mnie na tym blogu, mierzą lampy w trybie fixed bias i dla EL84 mamy: 250V na anodzie, 250V na G2 i -7.3V na G1. 100% nowa lampa to 48mA prądu.
Są to katalogowe parametery dla wszystkich lamp EL84.

Nie spotkałem się nigdzie w internecie z rzeczowym porównaniem 6p14p do EL84 poza wrażeniami z brzmienia. Jest powszechny konsensus, że 6p14p jest idealnym zamiennikiem EL84....a tak nie jest!

Pomijając fakt, ze 6p14p może rozpraszac na anodzie 14W a nie 12W jak EL84, parametry 6p14p się różnią i chodzi przede wszystkim o punkt pracy lampy!

W karcie katalogowej 6p14p podaje się, że pomiar następuje w trybie autobias z rezystorem katodowym 120ohm. Nowsze rosyjskie Sovtec EL84 juz podają Rk=135ohm.

Co z tego wynika?

6p14P: Anoda-250V, G2-250V, Rk=120ohm i prąd lampy-48mA.

Policzmy z prawa ohma jakie jest napięcie na siatce mierzonej lampy 6p14p w takim układzie:
U=R*I=120*0.048=5.7V

Pamiętamy, że jedyne co różni pomiar EL84 i 6p14p jest -7.3V na siatce. Mamy więc dla takiego samego prądu nominalnego -7.3V dla EL84 i -5.76V dla 6p14p.

Przykład z życia:

Prawie idealna 6p14p która mierzę na tym samym mierniku L3-3 na karcie do 6p14p i Rk=120ohm i pokazuje 47mA i 12mA/V transkonduktancji.

Wkładamy teraz kartę do EL84 przy -7.3V.
Ta sama lampa pokazuje 38mA i 10.8mA/V dla tego prądu. Prawidłowy pomiar transkonduktancji robi się dla nominalnego prądu, w tym przypadku 48mA, więc powinienem teraz zmienić napięcie na siatce aby uzyskać prawidłowy pomiar transkonduktacji dla 48mA...nie ma to jednak teraz znaczenia dla naszych rozważań.

Widzimy, że prąd zmierzony na karcie EL84 (38mA) jest znacznie mniejszy niż w czasie pomiaru na karcie do 6p14p (47mA) co jest oczywiste, bo napięcie na siatce G1 lampy blokujące prąd jest dużo niższe niż 7.3V.

Dostałem kiedyś wzorcowy komplet 4 lamp 6p14p EP/ER, które miały nieco powyżej 49mA prądu na ustawieniach przy Rk=120ohm.
Sprzedawca, doskonale znający się na miernikach lamp powiedział mi, że na P508 dobrze skalibrowanym, powiniem uzyskać ok 40mA...i tyle było....

Wnioski:

Wiekszość sprzedająca i kupująca lampy 6p14p nie ma pojęcia o tych różnicach i często klienci szukają lamp 6p14p, które są zmierzone na ustawieniach dla EL84, mających prąd 48mA.
To błąd.
Idealne lampy 6p14p powinny mieć ok 38-39mA mierzone na ustawieniach dla EL84 i dla takiego prądu transkonduktancję ok 11.5mA/V.

Za duży prąd EL84 czy 6p14p jest podobnie zły jak za mały prąd.
Prąd i często idąca za tym transkonduktancja, powinny być najbliższe nominalnym wartościom. Nowe lampy z za dużym prądem, są po prostu wadliwe.

Pytaj swojego sprzedawcę jak mierzy 6p14p...

Czy 6p14p będą działaly prawidłowo w układzie pod EL84? TAK. Różnice nie są wielkie, ale znaczące przy kupowaniu lamp i podawanych ich parameterach.
Zazwyczaj 6p14p będą działały na nieco niższych prądach, stąd mniej energii cieplnej będzie się wydzielało we wzmacniaczu...