Member Login
 สมัครสมาชิกที่นี่
 เข้าระบบ:
ลืมรหัสผ่าน?
สถิติสมาชิก:
Total:16,596
Latest:
tigersilver
Onlines:
บุคคลทั่วไป:41 

Category

ออกแบบวงจรปรีแอมป์ แบบ 3 อินพุท ด้วยหลอดเบอร์ TUBE (6C33C)

All Articles >> Circuit Designed >> - ออกแบบวงจรปรีแอมป์ แบบ 3 อินพุท ด้วยหลอดเบอร์ TUBE (6C33C)

พูดถึงนักฟังหลายๆ ท่าน ที่ชอบเครื่องเสียงแบบหลอดนั้น คงจะทราบกันดีว่าคุณภาพของเสียงที่ได้จากเครื่องเสียงแบบหลอดนั้นให้คุณภาพของเสียงที่ดีมาก ดังนั้นในบทความนี้จะขอกล่าวถึงปรีแอมป์แบบ 3 อินพุทที่ได้ทำมาจากหลอด โดยเป็นหลอดอีกเบอร์หนึ่งที่สามารถนำมาใช้งานได้และสามารถที่จะหาซื้อได้ไม่ยากนัก นั้นก็คือหลอดเบอร์ 6C33C โดยคุณสมบัติของหลอดนี้สามารถที่จะนำมาใช้ในการสร้างวงจรปรีแอมป์ได้เช่นกันครับ
ซึ่งในบทความนี้จะขอกล่าวถึงการออกแบบวงจรปรีแอมป์แบบ 3 อินพุท เพื่อเป็นแนวทางสำหรับผู้ที่สนใจเครื่องเสียงแบบหลอดว่าจำเป็นที่จะต้องมีการวิเคราะห์อย่างไรบ้างและต้องพิจารณาในเรื่องใด จึงจะทำให้วงจรปรีแอมป์ที่จะออกแบบนั้น ให้คุณภาพของเสียงออกมาดีที่สุด
มาเริ่มต้นการออกแบบวงจรกันเลยนะครับ… ในการเลือกใช้หลอดเบอร์ 6C33C เพื่อใช้ในการออกแบบและนำมาสร้างเป็นวงจรปรีแอมป์นั้น โดยบทความนี้ก็จะทำการสร้างเป็นโมเดลของหลอดขึ้นมาด้วยเพื่อใช้งานในการทดสอบวงจรที่ได้ออกแบบ โดยเริ่มแรกเราก็คงจะต้องมาดูโครงสร้างของหลอด Tube เบอร์ 6C33C กันก่อนนะครับว่ามีลักษณะเป็นอย่างไร…

โครงสร้างของหลอดเบอร์ 6C33C และความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับหลอดเบอร์ 6C33C

จากโครงสร้างที่แสดงในรูปที่ 1 นั้นก็คงจะทำให้ผู้ที่จะทำการออกแบบสามารถที่เห็นลักษณะของหลอดที่จะนำมาใช้งานได้ แต่เพียงเท่านี้ก็ยังไม่สามารถที่จะนำไปออกแบบได้ ดังนั้นเราจึงจำเป็นที่จะต้องทราบข้อมูลที่เกี่ยวกับหลอดเบอร์ 6C33C ในส่วนที่จะต้องนำมาใช้ในการพิจารณาในการออกแบบวงจร เช่น ตำแหน่งของขาหลอดที่ใช้งาน ดังแสดงในรูปที่ 1 และในตารางที่ 1 , ค่าของแรงดันไฟ กระแส ที่จะใช้ในการจุดใส้หลอดมีค่าเท่าไร , ค่าของแรงดันไฟสูงสุดที่ขาเพลตจะสามารถรองรับได้มีค่าเท่าไร , ค่าของแรงดันไฟสูงสุดที่ขากริดจะสามารถรองรับได้มีค่าเท่าไร และค่าของกำลังงานสูงสุดที่หลอดเบอร์ 6C33C สามารถที่จะทนได้นั้นมีค่าเท่าไร (โดยทั้งหมดนี้ได้แสดงไว้ในตารางที่ 2) และยังมีค่าข้อมูลต่างๆ ที่สำคัญที่เกี่ยวกับหลอด เช่น ค่า Heater Characteristics ดังแสดงไว้ในตารางที่ 3 , ค่า Direct Interelectrode Capacitances ดังแสดงไว้ในตารางที่ 4 ตามลำดับครับ ที่นี้ก็คงจะเริ่มการออกแบบวงจรปรีแอมป์แบบ 3 อินพุทกันต่อได้เลยนะครับ…

ตารางที่ 1 แสดงขาต่างๆของ Tube เบอร์ 6C33C
ขาที่ ชื่อขา
1 Heater
2 Heater
3 Cathode
4 Anode (thick)
5 Grid 1
6 Heater
7 Heater

ตารางที่ 2 แสดง Specification and max ratings ของ Tube เบอร์ 6C33C
Filament Voltage 2 x 6.3V
Filament Current 2 x 3.3A
Plate Voltage (max) 400V
Plate Current (max) 600mA
Plate Dissipation (max) 60W
Screen Voltage (max) -V
Screen Current (max) -A
Screen Dissipation (max) -W

ตารางที่ 3 แสดงค่า Heater Characteristics ของ Tube เบอร์ 6C33C
Heater Voltage 6.3V หรือ 12.6V (AC หรือ DC)
Heater Current 6.4A หรือ 3.3A

ตารางที่ 4 แสดงค่า Direct Interelectrode Capacitances ของ Tube เบอร์ 6C33C
Input 30pf
Output 10.5pf
Transfer 31pf

มาดูในส่วนของโครงสร้างของ Tube เบอร์ 6C33C ดังแสดงในรูปที่ 1 และจากข้อมูลจากตารางที่ 1 และ 2 นั้น เราก็สามารถที่จะนำมาสร้างเป็นโมเดลเพื่อใช้ในการออกแบบวงจรก่อนที่จะนำไปสร้างเป็นวงจรจริงหรือพัฒนาต่อไป แสดงดังรูปที่ 2 สาเหตุที่ทำก็เพื่อที่จะใช้ทดสอบผลของวงจรที่เราได้ออกแบบนั้น ว่าวงจรที่ออกแบบจะให้ผลตรงตามที่เราต้องการหรือเปล่านั้นเองครับ

ถ้าผู้อ่านท่านใดสนใจที่จะสร้างโมเดลเพื่อใช้ในการทดสอบวงจรที่ออกแบบก็ทำได้นะครับ โดยโมเดลของ Tube เบอร์ 6C33C คือ
.SUBCKT 6C33C-X 1 2 3 ; P G C; TWO CATHODES FROM BORBELY, GA 5/96.
+ PARAMS: MU=3.1 EX=1.4 KG1=163 KP=15 KVB=300 RGI=1000
+ CCG=2.3P CGP=2.2P CCP=1.0P; ADD .7PF TO ADJACENT PINS; .5 TO OTHERS.
E1 7 0 VALUE=
+{V(1,3)/KP*LOG(1+EXP(KP*(1/MU+V(2,3)/SQRT(KVB+V(1,3)*V(1,3)))))}
RE1 7 0 1G
G1 1 3 VALUE={(PWR(V(7),EX)+PWRS(V(7),EX))/KG1}
RCP 1 3 1G ; TO AVOID FLOATING NODES IN MU-FOLLOWER
C1 2 3 {CCG} ; CATHODE-GRID; WAS 1.6P
C2 2 1 {CGP} ; GRID-PLATE; WAS 1.5P
C3 1 3 {CCP} ; CATHODE-PLATE; WAS 0.5P
D3 5 3 DX ; FOR GRID CURRENT
R1 2 5 {RGI} ; FOR GRID CURRENT
.MODEL DX D(IS=1N RS=1 CJO=10PF TT=1N)
.ENDS
*$

แต่สำหรับการนำ Tube เบอร์ 6C33C มาประยุกต์ใช้งานในการออกแบบวงจรปรีแอมป์แบบ 3 อินพุทนั้น ทางผู้เขียนขอยกตัวอย่างการออกแบบวงจรที่จะมีวิธีการออกแบบวงจร โดยวงจรปรีแอมป์แบบ 3 อินพุทที่จะออกแบบนั้นได้แสดงดังในรูปที่ 3 แต่ส่วนวีธีการคำนวณเพื่อหาค่าของอุปกรณ์ต่างๆ นั้นจะขอกล่าวเป็นขั้นตอนถัดไป มาดูกันเลยนะครับว่าจะมีวิธีการออกแบบอย่างไร………

วงจรปรีแอมป์แบบ 3 อินพุทที่ออกแบบ
วงจรปรีแอมป์แบบ 3 อินพุทที่ออกแบบมีลักษณะแสดงดังรูปที่ 3 โดยในที่นี้นั้นใช้ Tube เบอร์ 6C33C มาสร้างวงจร

จากรูปวงจรดังแสดงในรูปที่ 3 นั้นจะเห็นว่าเป็นวงจรปรีแอมป์ที่ใช้งานกันโดยทั่วไป โดยมีวงจรที่เป็นแบบเพลตโหลดและลักษณะการทำงานของวงจรจะไม่ค่อยเป็นเชิงเส้นเท่าไร แต่ก็ไม่ใช่ปัญหาครับ เราสามารถแก้ไขได้ ก็คือ จะต้องให้ไฟเลี้ยงวงจรที่มีค่ากระแสที่มีค่าคงที่นั้นเองครับ เพราะวงจรแบบนี้เป็นที่นิยมมากในปัจจุบันนั้นเองจึงยังมีการสร้างวงจรแบบนี้อยู่ครับ จากในรูปที่ 3 นั้นจะเห็นว่าค่าอุปกรณ์ต่างๆ นั้นไม่ได้แสดงค่าไว้ แต่ไม่ต้องตกใจนะครับเพราะว่าเราจะมาทำการออกแบบด้วยกันครับ… มาทำการออกแบบกันต่อนะครับ

วงจรที่ต้องการออกแบบ
จากในรูปที่ 4 จะเห็นว่ามีอุปกรณ์ที่นำมาสร้างอยู่หลายตัวด้วยกัน รวมทั้งแหล่งจ่ายแรงดัน ที่เราเป็นผู้เลือกว่าเราจะใช้ค่าเท่าไร โดยในการออกแบบวงจรนี้ทางผู้สร้างต้องการให้วงจรปรีแอมป์นี้มีค่าแรงดันและกระแสที่ไหลตามจุดต่างๆ ดังนี้คือ

เมื่อได้ค่าอุปกรณ์ที่จะนำไปใช้งานแล้ว ในกระบวนการต่อไปก็คง จะเป็นการนำค่าของอุปกรณ์ต่างๆ นั้นไปทำการต่อและทดสอบวงจรในโปรแกรม PSpice ก่อนที่จะนำไปสร้างเป็นวงจรจริงต่อไป เพื่อที่จะเป็นการตรวจสอบดูว่าวง จรที่เราออกแบบนั้นให้ผลตรงตามที่เรา ต้องการหรือไม่ มาทดลองกันดูนะครับ

รูปที่ 5 วงจรปรีแอมป์แบบ 3 อินพุท ที่ใช้โปรแกรม PSpice ทดสอบวงจร

จากรูปที่ 5 และรูปที่ 6 จะเห็นได้ว่าเป็นการทดสอบผลการทำงานของวงจรโดยใช้โปรแกรม PSpice ก่อนที่จะนำไปสร้างเป็นวงจรจริงต่อไป จากการทดสอบจะเห็นได้ว่าได้ทำการป้อนสัญญาณอินพุทเข้ามา 3 ความถี่ด้วยกัน ซึ่งถ้าพิจารณาด แล้วก็จะเปรียบเสมือนกับว่ามีอินพุทป้อนเข้ามา 3 อินพุทนั้นเอง แต่ในความเป็นจริงแล้วในการใช้งานจริงนั้นคงจะใช้ทีละ 1 อินพุท ทั้งนี้ก็ขึ้นอยู่กับการใช้งานนะครับ
ทีนี้มาดูในเรื่องของผลของแรงดันและกระแสที่ได้จากการท ดสอบนะครับว่าให้ผลตรงตามที่เราได้กำหนดไว้จากการออกแบบหรือไม่ ซึ่งผลที่ออกมาถ ้าเปรียบเทียบแล้วถือว่าเป็นที่น่าพอใจมากครับ ดังแสดงในตารางที่ 5

รูปที่ 8 ผลการทดสอบวงจรปรีแอมป์แบบ 3 อินพุท จากโปรแกรม PSpice
ในแบบโดเมนทางความถี่ (Frequency Domain)
 

จากรูปที่ 7 และรูปที่ 8 จะเห็นได้ว่าเราใช้โปรแกรม PSpice เข้ามาช่วยในการวิเคราะห์ผลที่จะได้จากวงจร ซึ่งจะดูได้ทั้งลักษณะของสัญญาณที่เราทำการป้อนเข้าเพื่อทดสอบวงจร (โดเมนทางเวลา) ดังแสดงในรูปที่ 7 ซึ่งจะแบ่งเป็นสัญญาณอินพุทและสัญญาณเอาต์พุท และส่วนในรูปที่ 8 นั้นจะแสดงลักษณะของสัญญาณที่เราทำการป้อนเข้าเพื่อทดสอบวงจร (โดเมนทางความถี่) ซึ่งจะเห็นได้ว่ามีความถี่ทั้งหมด 3 ความถี่ตามที่กล่าวมาแล้วข้างต้นครับ โดยได้ทำการแสดงไว้ทั้งอินพุทและเอาต์พุท เพื่อที่จะได้นำมาดูผลและใช้วิเคราะห์การทำงานของวงจรต่อไปนั้นเองครับ
ส่วนค่าของตัวเก็บประจุ และตัวต้านทาน นั้นก็จะเป็นส่วนของการกำหนดให้ความถี่ที่เราต้องการจะให้ผ่านออกไปจากวงจรปรีแอมป์นั้นเอง โดยในที่นี้เราต้องการให้ความถี่ต่ำมากๆ ก็สามารถที่จะผ่านออกไปได้นั้นเองครับ จากการทดสอบการทำงานของวงจรปรีแอมป์แบบ 3 อินพุท ที่ได้ทำการออกแบบมานั้น ก็สามารถที่จะสรุปได้ว่า ให้ผลตรงตามที่ต้องการทุกประการ ที่กล่าวมาคงจะเห็นได้ว่าการออกแบบและการใช้โปรแกรมมาช่วยนั้นจะทำให้เราสามารถที่จะทำการวิเคราะห์ผลที่ได้ เพื่อดูว่าตรงตามที่เราต้องการแล้วหรือยัง ก่อนที่จะนำวงจรที่เราอ อกแบบนั้นไปสร้างเพื่อใช้งานจริงต่อไป ต้องลองทำดูนะครับ แต่หลายละเอียดการออกแบบว งจรเพื่อที่จะนำไปสร้างใช้งานจริงนั้นมีอีกห ลายเรื่องเลยนะครับคงต้องศึกษาเพิ่มเติมดูนะครับ….????