[AD2] Prezentacja działania duo-diody EAA91

Oscyloskopy, multimetry, generatory, nie tylko z najwyższej półki
Awatar użytkownika
tasza
Expert
Expert
Posty: 536
Rejestracja: czwartek 12 sty 2017, 10:24
Lokalizacja: Ostrowiec Św. / Warszawa
Kontaktowanie:

[AD2] Prezentacja działania duo-diody EAA91

Postautor: tasza » poniedziałek 20 lut 2017, 22:17

.
.

Zamiast wstępu

Przyznam, ja lubię kontrasty, lubię wszelkie skrajności, więc połączenie Analog Discovery 2 z techniką lampową w jednym tekście jest dla mnie celem samym w sobie, dwa totalnie różne światy razem, zgodnie na jednym stole i na jednym ekranie - to jest to!
A całkiem niezła zabawa oraz inspirujące zdjęcia to już przy okazji.


Mały kawałek szkła

Przedstawiam zatem bohaterkę tego odcinka - niepozorną lampkę EAA91 firmy RFT, znalezioną w sobotę w starych rupieciach - fotografie:

fot_01_EAA91.JPG
fot_02_EAA91.JPG


System oznaczeń lamp elektronowych utwierdzi nas w przekonaniu, że:
E - lampa ma być zasilana napięciem 6.3V
A - po dwakroć, oznacza dwie diody detekcyjne w jednej bańce
91 - cokół heptalowy, czyli siedem nóżek

Więcej o samej lampie tutaj:

:arrow: http://www.radiomuseum.org/tubes/tube_eaa91.html
:arrow: http://www.elenota.pl/datasheet-pdf/157 ... lips/EAA91

Notki ogólne:

prośba o zapoznanie się z kartą katalogowa lampy, w szczególności zauważenie, z jak niewielkimi prądami pracuje ta lampka (rzędu mA) - to jest detektor a nie ładowarka do iPhone.

lampa podczas pracy jest mocno ciepła (choć nie tak jak np. EL84), więc położenie jej bańki na czymś z tworzywa sztucznego może być niezbyt dobrym pomysłem, wręcz fatalnym

to jest jednak kruche szkło, więc w wypadku katastrofy - uwaga na palce i oczy


Prostownik jednopołówkowy (półokresowy) czyli half wave rectifier

Schemat układu próbnego przedstawia rysunek poniżej.

rys_01_EAA91.png


Wykorzystałam pierwszą połowę lampy, wyprowadzenia drugiej pozostają niepodłączone.
W roli uzwojenia wtórnego transformatora - pracuje generator W1 z AD2, na schemacie wyrysowany jako źródło napięcia przemiennego (AC) o symbolu E1 (oj, wielki kłopot miałam, jak to zgrabnie machnąć, no wyszło jak wyszło)
Napięcie wyjściowe z `transformatora` jest podawane na wejście V1+ oscyloskopu i jednocześnie na anodę diody V1A, której katoda zapięta jest do obciążenia R1 o wartości około 1k. Napięcie `wyprostowane` monitorowane jest kanałem V2+ oscyloskopu. Ujemne wejścia różnicowe AD2 czyli V1- oraz V2- oczywiście zapięłam do GND.
Żarzenie lampki EAA91 jest napięciem stałym, nie miałam po prostu pod ręką odpowiedniego transformatora, takiego do lamp specjalnie. Zasilacz został ustawiony na 6.3V.

Notka kolejna:
Tak ogólnie w tym przypadku będziemy pracować z bardzo małymi sygnałami, więc zwykłe haczyki pomiarowe po zapięciu bezpośrednio na wyprowadzeniach lampy doskonale spełnią swoją rolę, tak samo jak płytka stykowa i cienkie, elastyczne przewody do zorganizowania całości obwodu. Z żarzeniem (piny 3-4) jest już nieco trudniej. Lampka EAA91 w/g karty katalogowej życzy sobie do pracy około 300 mA, w takim wypadku cherlawość styków jest niewskazana. Ja zrobiłam sobie dwa specjalne kabelki do żarzenia lampy, nieco grubsze, a na końcach są skuwki jak do gold-pin (pisałam o takich na forum kiedyś) ale z tych większych, dostosowane do normalnych kołków lutowniczych. One pewnie kontaktują z kołkami lampy i nawet przy sporych prądach żarzenia rezystancja takich styków nie powinna dać się we znaki.

No to uruchamiamy nasz jednopołówkowy prostownik. Trzeba otworzyć Waveform Generator, dla kanału 1 ustawić amplitudę 5V, częstotliwość 1 kHz, faza i offset - zerowe. Po otwarciu Oscilloscope ustawiamy obu kanałom podstawę czasu 500 us/div, czułość 2 V/div. Włączamy oscyloskop i włączamy generator.

Ta-dam!

rys_02_EAA91.png


I oto (o ile popełniliśmy żadnego błędu montażowego) mamy przed nosem klasyczną, szkolną ilustrację działania diody prostowniczej: połówki napięcia wejściowego o polaryzacji zgodnej z kierunkiem przewodzenia diody (od anody do katody) są przepuszczane, połówki sygnału o polaryzacji zaporowej - blokowane.
Kursor ustawiłam na szczycie jednego z przebiegów - proszę zwrócić uwagę na znany ze świata półprzewodników spadek napięcia pomiędzy anodą i katoda dla kierunku przewodzenia diody.

Skoro prostownik tak ładnie nam odpalił, to teraz czas na kolejny eksperyment.

Ustawiamy parametry źródła AC (generator W1) tak, aby częstotliwość sygnału wynosiła 100 kHz.
Oczywiście stosownie do tego przestawiamy podstawę czasu w oscyloskopie, aby dobrze widzieć przepuszczaną i blokowaną część przebiegu - na przykład na 4 us/div.

rys_03_EAA91.png


No i właśnie . . . ta część zablokowana zaczyna wyglądać nieco podejrzanie - nie jest równo na 0, po osi X, ewidentnie jest nieco nachylona (zniekształcona) . Zapamiętujemy ten fakt i jeszcze bardziej zwiększamy częstotliwość - ustawiamy generator na 1 MHz i podstawę czasu na 200 ns/div.

rys_04_EAA91.png


Przebieg wyjściowy ewidentnie uległ zniekształceniu - ot, dały się we znaki pojemności międzyelektrodowe lampy, które są jednym z kryteriów czy lampa może pracować w danym zakresie częstotliwości, a my właśnie weszliśmy w obszar wartości, które są dla naszej sympatycznej lampy jakby nieco problematyczne. Bo lampka EAA91 była z reguły używana jako detektor AM z radiach na fale długie i średnie - w tych zakresach dawała sobie jakoś radę.

W sumie analogiczne zjawisko zaobserwujemy dla diod półprzewodnikowych - zwykła dioda prostownicza 1N4001 i sygnał kilka MHz da na oscylogramie całkiem ładne “zawisy” w momentach przechodzenia z kierunku przewodzenia w zaporowy, po prostu dioda nie zdąży się zablokować, wtedy rozważamy użycie diody Schottky'ego

No jak mowa o prostowniku to pewnie zaraz będzie o kondensatorach filtrujących . . . a nie, nie będzie.
Wiadomo, że dołożenie kondensatora kilkaset nF na wyjściu zapewni nam czyste, równe DC, zrobimy za to co innego.

Prostownik dwupołówkowy (pełnookresowy) czyli full wave rectifier

Schemat na rysunku poniżej.

rys_05_EAA91.png


Nieco się pozmieniało - w użyciu jest druga połówka lampy EAA91 (V1B), widać także, że wykorzystałam drugi generator przebiegów z AD2 czyli W2.
I tu dwa słowa rozwinięcia - pełnookresowy prostownik na dwóch diodach stosujemy typowo z transformatorem o dzielonym uzwojeniu, środkowy odczep idzie wtedy na masę układu, skrajne względem niego wyprowadzają napięcia do prostownika. No ale jak to zrobić pudełkiem AD2?
Ano da się - kanał W1 i kanał W2 ustawiamy na identyczną amplitudę i częstotliwość, ale fazę dla W2 ustawiamy na 180”. No i sprawa bardzo ważna - generatory muszą być zsynchronizowane (combo-box u góry okna). Tak ustawiony zestaw generatorów będzie z powodzeniem udawał transformator z dzielonym uzwojeniem, mając GND jako środkowy odczep, a W1 i W2 jako skrajne uzwojenia.

No to uruchamiamy nasz układ - oba generatory ustawiamy na 5V i 1kHz, dla W2 dodatkowo zmieniamy fazę na 180. Na oscyloskopie ustawiamy dla obu kanałów 2 V/div oraz podstawę czasu na 500 us/div i powinniśmy mieć tak jak na rysunku poniżej:

rys_06_EAA91.png


Widać ładnie górne `garby` połówki sinusoidy przepuszczone przez diodę V1A oraz połówki dolne, którymi zajęła się V1B, prostownik pracuje idealnie, normalnie jak w książce do fizyki.
Kursor ustawiamy na max wybranej połówki i zapamiętujemy sobie jaka była różnica napięć pomiędzy anodą i katodą (spadek napięcia w kierunku przewodzenia), u mnie jakieś 1.3 V

Eksperyment dla chętnych i mających np. zasilacz regulowany

Proszę wyłączyć układ i dać lampce ostygnąć - dla maleństwa typu EAA91 wystarczy pięć minut.
Proszę ustawić napięcie żarzenia na około 4V a to jest jakieś ~60% nominalnych 6.3V, włączamy zasilanie.
Teraz trzeba zaczekać dłuższą chwilę, żarnik przy tak lichym zasilaniu będzie o wiele dłużej się rozgrzewał, to raz, a po dwa - jego finalna temperatura będzie jak łatwo zgadnąć - sporo niższa.
I teraz proszę ustawić wartości na AD2 jak na początku ćwiczenia i zaobserwować jaka jest różnica napięć przed i za diodą. Albo powiem inaczej - jak teraz wygląda sprawa spadku napięcia na diodzie w kierunku przewodzenia?

rys_07_EAA91.png


Widać, że różnica jest znaczna, u mnie wyszło około 2.4V - to namacalny wynik słabej emisji elektronów z ledwo ciepłej katody lampy.

W nawiązaniu do dywagacji o ciepłolubnej katodzie - krótki filmik pokazujący oscylogramy podczas startu i wyłączenia układu (a dokładnie żarzenia lampy).

:arrow: https://youtu.be/tw5pWSTzKkM

A tak przy okazji - dwa niby identyczne układy elektrod w jednaj bańce, a jak różne szybkości nagrzewania i stygnięcia, ot ciekawostka.

Cóż dalej?

Jeżeli ktoś ma jeszcze drugą lampkę EAA91 to można sobie zbudować lampowy mostek prostowniczy w układzie Graetz’a. Google podpowie schematy jakby coś, choć to w sumie żadna filozofia.
Można sprawdzić jak działa diodowy ogranicznik napięcia `przycinający` sygnał na stałym poziomie - to dwie diody równolegle do siebie ale ustawione w przeciwnych kierunkach.
Teoretycznie powinno dać się zbudować diodowo-pojemnościowy powielacz napięcia, taką jakby kaskadę Villard-a, ale ja już bym wtedy od tego Analog Discovery 2 trzymała z daleka….

Na koniec galeria paru zdjęć, zrobionych podczas prac nad tym postem.

#slowanawiatr #palcemnawodzie

IMG_5271.JPG
IMG_5272.JPG
IMG_5279.JPG
IMG_5280.JPG
IMG_5359.JPG
IMG_5360.JPG
IMG_5362.JPG
IMG_5365.JPG
IMG_5369.JPG
IMG_5370.JPG
IMG_5371.JPG
IMG_5372.JPG
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
Don't think outside of the box, think that there is no box / Morpheus, Matrix (1999)
#slowanawiatr ♫ ♥ ☕ ☘ ♌ ♫

pzdr,
Natasza

Awatar użytkownika
wojtek
Geek
Geek
Posty: 1535
Rejestracja: piątek 04 wrz 2015, 09:03

Re: [AD2] Prezentacja działania duo-diody EAA91

Postautor: wojtek » wtorek 21 lut 2017, 06:10

Heh i co tu skomentować - no super, Ty faktycznie jesteś niesamowita z tymi pomysłami :D
Wojtek

Awatar użytkownika
spark
Newb
Newb
Posty: 33
Rejestracja: piątek 10 lut 2017, 12:44
Lokalizacja: Wrocław
Kontaktowanie:

Re: [AD2] Prezentacja działania duo-diody EAA91

Postautor: spark » wtorek 21 lut 2017, 08:23

True. Zawsze zazdrościłem taszy tej umiejętności zarażania swoją pasją, która powoduje, że projekty które z pozoru Cię nie interesują, masz ochotę sklecić w domu i zrobić to samo. Swoją drogą podejrzewam, że już sam unboxing lampki EAA91 w wykonaniu Nataszy byłby przeżyciem zbyt emocjonującym, dlatego nam go oszczędziła. Jakbym miał guzik "Lubie to!" klikałbym!

Dzięki @tasza, czekamy na więcej takich postów :)

Awatar użytkownika
wojtek
Geek
Geek
Posty: 1535
Rejestracja: piątek 04 wrz 2015, 09:03

Re: [AD2] Prezentacja działania duo-diody EAA91

Postautor: wojtek » wtorek 21 lut 2017, 09:23

:arrow: tasza
mam nadzieję, że nie masz nic przeciwko temu http://blog.kamami.pl/?p=7723 :D
Wojtek

Awatar użytkownika
PROTON
User
User
Posty: 408
Rejestracja: czwartek 08 paź 2015, 18:35
Lokalizacja: Warszawa

Re: [AD2] Prezentacja działania duo-diody EAA91

Postautor: PROTON » wtorek 21 lut 2017, 09:38

Super, dzięki za obrazowe przedstawienie działania diody. Teraz już wiem jak pozbyć się resztek krzemu z mojego wzmacniacza :)
Today I am dirty
and I want to be pretty
Tomorrow, I know I'm just dirt

Awatar użytkownika
tasza
Expert
Expert
Posty: 536
Rejestracja: czwartek 12 sty 2017, 10:24
Lokalizacja: Ostrowiec Św. / Warszawa
Kontaktowanie:

Re: [AD2] Prezentacja działania duo-diody EAA91

Postautor: tasza » wtorek 21 lut 2017, 10:31

@ wojtek
a cieszcie się z tego jak chcecie, na zdrowie!

@ PROTON
AZ1 dla mniej wymagających prądowo układów, AZ4 dla bardziej prądożernych, jak do AZ1 czy AZ4 dopiszesz "cena" w google to i do sklepu trafisz
Don't think outside of the box, think that there is no box / Morpheus, Matrix (1999)
#slowanawiatr ♫ ♥ ☕ ☘ ♌ ♫

pzdr,
Natasza

Awatar użytkownika
Grzegorz...
User
User
Posty: 291
Rejestracja: piątek 09 paź 2015, 18:57

Re: [AD2] Prezentacja działania duo-diody EAA91

Postautor: Grzegorz... » wtorek 21 lut 2017, 13:01

Super prezentacja możliwości pudełka AD2.
Rzeczowo i praktycznie - oby tak dalej.
No i zdjęcia porobione artystycznie :).


Wróć do „Przyrządy pomiarowe”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość