Simulatie voor buizen (Techniek Overig)

door Ben Koehorst , Maartensdijk, 07.12.2022, 12:16 (715 dagen geleden) @ leemhuis01
Bewerkt door Ben Koehorst, 07.12.2022, 12:21

Ik ervaar het simuleren met LTspice als een verruiming en verdieping van de mogelijkheden om het gedrag van een schakeling te voorspellen. Daar komt trouwens ook nog een enorme tijdwinst bij. Vroeger maakte ik een ontwerp m.b.v. handmatig rekenwerk, maar tegenwoordig teken ik direct een schema in LTspice. Dat gaat net zo snel als handmatig tekenwerk, maar het schema ziet er meteen ook al veel beter uit. Vervolgens vul ik aan de hand van vroegere ervaringen min of meer op de gok componentwaarden in. Meer rekenwerk dan de wet van Ohm komt daar eigenlijk nauwelijks meer bij kijken. En dan start ik de diverse simulaties. Eerst de DC-instellingen aanpassen, daarna AC. In een mum van tijd heb je zo een schakeling op de rails.

Natuurlijk wordt de waarde van zo'n simulatie beperkt door de kwaliteit van de gebruikte modellen, maar als het om gangbare buizen gaat hebben we daar tegenwoordig nauwelijks meer over te klagen. In een audio-ontwerp kloppen bij kleine signalen zelfs de voorspelde vervormingswaarden redelijk nauwkeurig. Bij grotere signalen worden de afwijkingen ook groter, maar een voorspelde trend blijft i.h.a. wel geldig.

De bottleneck in simulaties van audioversterkers is vooral de ugt. Enkele jaren geleden heb ik een bijna eindeloze e-mailwisseling gehad met Hammond in Canada, maar die jongens vertikken het om voeldoende info te publiceren om daar een model mee te maken. Menno vd Veen is wat de wikkelgegevens aangaat veel scheutiger, maar over de kerneigenschappen houdt hij zijn mond stijf dicht. "Ik gebruik GOSS, maar de rest is bedrijfsgeheim", zegt hij.

Bijgaand ontwerpje was inclusief de plaatjes ruim binnen uurtje gereed. Je ziet frequentie- en fasekarakteristieken behorend bij anodeweerstanden van 10k, 100k en 220k. Evenals de bijbehorende fft's. Probeer dat maar eens handmatig op papier te krijgen.

Blauw - Ra = 10k THD = 0,173%
Groen - Ra = 100k THD = 0,061%
Rood - Ra = 220k THD = 0,009%

THD gemeten over de eerste 10 harmonischen

Je ziet met het verhogen van Ra:
de versterking neemt toe
het frequentiebereik neemt af
het faseverloop wordt groter
de vervorming verschuift naar de hogere harmonischen
maar de THD neemt desondanks af

--
M.v.g.
Ben