Stein 大小聲

2011年2月24日星期四

紐西蘭地震記

紐西蘭地震記 by Stein Feb 2011

電視報導，紐西蘭、基督城6.3級大地震，死亡人數超過100名。

50年前有一部好萊塢黑白片，不知道英文原名叫甚麼，台灣上演時取名

」紐西蘭地震記」。

衝著「地震」兩個字，我在它第二輪上演時，在台北大同戲院看過。

其實講的是愛情故事。

男主角好像是「埃洛佛林」（還是不知道他的英文名，可見我是很少看電影的）。

他在歐洲本土，械鬥時殺了情敵，亡命紐西蘭。

真正拍到地震的場景不多，也不震撼。

好像主角還是一副聽天由命，蠻不在乎的樣子。

之後，我碰到地震，也做如是觀。

我的記憶超級不準的。
需要更正一下。
網路上的正確又詳細

電影紐西蘭地震記Green Dolphin Street, Van Heflin

台北唸書，很少上西門町看一流電影，就算不買黃牛票也負擔不起。
單槍匹馬遠征大同區的二流小電影院划算。
不用人擠人、買後座票坐皇帝位，有時候一票看兩部片子。

美國米高梅電影公司(MGM)在1947(民36年)所拍攝的黑白電影

「紐西蘭地震記」，在當年是十大賣座片之一，曾提名四項奧斯卡

金像獎，獲得了一座特殊效果獎。

影片名原為"Green Dolphin Street"(綠色海豚街)，維克多‧薩維爾導演，

金髮性感巨星拉娜透納、金獎性格巨星范海弗林、唐那麗、李察哈特

主演。劇本為公開徵選而來，充滿珍·奧斯汀的風格，以及宗教

(天主教)的氣氛。

陳子福手繪電影海報「紐西蘭地震記」

由於地震特效所費甚鉅，「紐西蘭地震記」總共花了400萬美元，

1947年11月上映時，票房鼎盛，總共賺進440萬美元。

因特效表現不錯，終於抱回一座金像獎，拉娜透納的演技自然

不在話下。台北上映時的宣傳單

2011年2月20日星期日

cascode 5687 Power Amp (2)

真槍實彈的話，規劃線路如下：
Out-Pput Ttransformer OPT 用初級 5000 次級 8，圈數比=5000/8 開方= 25 , 電壓放大倍數 Voltage Gain V.G. = 1/25= 0.04。

因此給於上管 V2的負載是介於 5000r=5k （喇叭標定值8r @ 400-1000 Hz 時）到 32,000r= 32k （喇叭標定值 32r @ 20,000 Hz 時）

上管 V2工作電壓 215 V 乘以屏電流 20 mA = 4.3 W, 因為另一屏給於下管 V1 = 80 V*10 mA =0.8 W, 合計 4.3＋0.8= 5.1 W 熱耗。對照廠家 Tung-Sol 規定 4.2 W單屏，7.5 W雙屏合計的限制值， 5.1 W 的熱耗，一支 5687應該可以承受。

因為B+直流高壓供電希望在 300 V以下， V1 工作電壓低到 80 V。

如果V1單屏 20 mA 的話，偏壓只在 1.6 V, 大訊號時，可能工作超過 class A1, 當偏壓擺幅到正值時，有柵電流，成 class A2 給於前級負擔或造成失真。

現在並用雙屏，工作偏壓下探到2.6 V, 可以安心。

上管 V2工作電壓 215 V，屏電流 20 mA標定在 Tung-Sol公佈的 5687WA特性曲線，下圖的P2點上。

他的負載5k 及 32k分別以紅色/深藍色及粉紅色/淡藍色劃上去。

例如 5k:

20 mA*5k=100 V

215 V+100 V=315 V

把 P2點連上 315 V-0 mA的深藍色是一半的負載線，延伸上去的紅色線是另一半負載線，註明 5k。

可見 32k負載線比5k 的負載線較為水平，上、下兩半偏壓擺幅造成屏壓 plate volts變化平均，失真少。失真在這裡造成 harmonic distortion，例如 400 Hz基本頻率，多出來 2＊400＝800 Hz 的 1％失真。

訊源的高頻一般擺幅小，因此 32r 高頻負載線在V2管意義不大，計算功率輸出時，不看可也。

每聲道可望有 1 W輸出功率。

下管V1是傳統的共陰極回路。以交流信號而言，陰極透過電容是跟共地接通的。

他頭頂上的負載是 "活動的active"，看來是串聯 OPT 5k 跟 v2管的內阻2.3k，但是因為V2管的放大作用，阻抗需要除予(u+1), u=17, 因此只得到 (5+2.3)/(17+1)= 0.41k, 只有V1管內阻0.5*2k=1k 的的40％。

要在圖上標定的 P1劃負載線時，因為併聯2屏，要當做2*0.41k=0.82K.

即便是這樣併聯雙屏，得到的V.G.也不過個位數 5，畫出來的紅色/深藍色負載線很陡。

它的失真度比V2嚴重。

V1 V2相乘的結果是失真度雪上加霜。

上管 V2的回路是所謂的"共柵極"。

柵極工作電位由Rg-upper 跟 Rg-lower分壓取得（83 - 9 )=74 V.

柵極透過電容Cg=0.22uF, Rg-lowerl= 330k, 對於 1/2-pie*0.22uF*330K= 2 Hz以上的交流訊號是接地/共地的。

當有輸入訊號時，V1柵極偏壓正向紅色線擺幅引起屏極負向 5倍的擺幅。

因為V2陰極直結V1屏極，同樣是引起負向 5倍的擺幅，等同於V2柵極對於V2本身陰極有了正向 5倍的擺幅，也就是圖上，一樣做紅色線的同向擺幅。

上管 V2工作偏壓是 - 9 V，V1放大倍數是 5，因此 V1輸入訊號強度靠前級的音量控制在

+/- 9 V/5=+/- 1.8 v

1.8 V/1.4= 1.28 V-rms 之內，採能維持 Class-A1的條件。

當時輸出功率是 1.1 W, 因此輸入靈敏度是：

每輸出1 W, 需要 1.28 V-rms/1.1 W= 1.16 V-rms的輸入訊號強度。

不算靈敏，但直接CD-player 或電腦也夠了。

喇叭阻抗相當 8r/32r的中頻/高頻 total V.G.整體放大倍數, 8r是 5.9倍，32r是 2.4倍，會有5.9/2.4= 2.5倍的補償, 相當8 db的差別，是聽得出來的

這是串接cascode的結果。

結論是：

高頻會突出，達到預期的目的。

代價是多一支管、B+高20 V、靈敏度下降、一次諧波增加。

參考的Colin 5687直交線路如下：

計算值如下：

2011年2月4日星期五

cascode 5687 Power Amp (1)

V1改用 417A可以改善輸入靈敏度

春節放假，無路可走，在家當老宅男。為免老痴，操腦一番。

Power amplifier出力測定是拿 8 Ohm電阻，替代喇叭當負載。
功率P公式裡，出力電壓E，跟電阻R成平方比率。

實際上喇叭的阻抗，相當於測定電阻的R，不是固定在 8 Ohms，一般自 2000 Hz 直線上升，20,000 Hz可能到 32 Ohms, 有4倍之多。
意即需要有 2倍的電壓E，才能有同樣的出力P。

標稱初級 5k-次級 8的輸出變壓器 OutPut Transformer (OPT)反應到初級的負載阻抗，可以是 5K，也可以是20K，端視喇叭反應頻率時候的阻抗是 8 或者是 32 Ohm而定。

為了取最大的出力，OPT 的初級 Rl一般取出力管輸出內阻 rp 的兩倍。即是Rl= 2*rp

在這個條件 Rl= 2*rp 之下，最終功率管給於OPT的電壓放大倍數，以簡單的公式：
(Amplificaton factor) u* Rl/(Rl+rp)計算,
當 8 Ohms時， u*2rp/(2+1)rp=2u/3= 0.666u
當 32 Ohms時， u*4*2rp/(4*2+1)rp=8u/9= 0.888u，雖然提高了0.888/0.666= 1.335倍，但是照
P=E*E/R = 1.333*1.333/4=0.445 = ~45%
20000 Hz頻率時，只有取得 8 Ohms-200-1000 Hz頻率的 45％
意即高頻衰減一半以上。
想要保持一樣，放大倍數＝2，功率100％，只有當 Rl=0.5rp才可能，其他Rl/rp比越大，越不利。
當Rl/rp=5 時候, P=1.14*1.14/4=0.326= 33%，高頻20000Hz衰減3分之2。

這是結構性的問題，如何補救？

阿公時代的嫁妝電唱機配有高低音轉鈕，讓你隨意補償。
現在的百萬音響好像也沒有看到呢？
高音衰減了，大家反而說"贊"。

串接方式cascode 原理貼在頁首。
據知 3極管串接之後，相當於一支綜合管，近於5極管。
底下的輸入管放大倍數很低，放大倍數受負載Rl影響大。
上面的輸出管跟一般沒有兩樣，但是採用共柵極輸入，有接地遮蔽，因此不受米勒效應的影響，高頻保留的好，噪音也低。
一般 cascode是當電壓放大，用OPT輸出變壓器來當功率放大，不知道如何？

網站上有 Tung Sol管5687的詳細資料

http://frank.pocnet.net/sheets/127/5/5687.pdf

手上一台 Colin的 5687直交機，聲音是很漂亮，高音沒有不滿。
我要是做台 Cascode 5687，應該可以當做參考機。
下圖是Colin機的架構線路，我參考 Tung Sol參數，推算一下。
綠色是 8 Ohms impedance, 藍色是 32 Ohms impedance
結論是如右上角，框框黃底紅字部分：
Rl/rp= 5k/2.3k=2.17, 32/8 Ohms 電壓放大倍數＝1.31合乎上面的推算。

Cascode線路擬定如下圖：

輸入 V1管，工作屏壓 120 V, 偏壓設定 3.7 V, 是因為放大倍數隻有 3，工作屏壓、偏壓太低的話，會在 Class-A2，有正偏壓，柵極電流工作，雖然 5687應該也可以應付 A2。

上管V2工作 200 V, 20 mA, 屏熱耗＝200V*20= 4 W, 加上 120 V* 20=2.4 W, 雙屏一起工作，應該不會超過 2*3.75=7.5W的上限。
V2由柵極交連的信號擺幅在 +/- 8.5 V, 以合乎Class-A1的條件。超過的話，Class-A2 出力會比 1 W大。

綠、藍色計算顯示，倍數＝2.64
32R impedance 2.64*2.64/4= 1.74= 75% over 超過了 8R impedanc 補過頭了。

Cascoe 8.4 dB 跟 Colin 2.4 dB 相比，多出 6 dB，聽覺上理當可以分別了。

如果以綜合管composite tube 參數 u-c=u*(u+1)= 17*18.5=315, rp-c=(u+2)*rp= 41k 計算
V.G.-composite = 315*o.04*5k/(5+41)k= 1.37 跟 1.4也近似。