Содержание

Общие сведения,
классификация
Устройство и работа диода
Устройство и работа триода
Электронная эмиссия
Термоэлектронные катоды
Особенности устройства
электронных ламп
Физические процессы
Закон степени трех вторых
Анодная характеристика
Параметры
Рабочий режим. Применение
диода для выпрямления
переменного тока
Основные типы
Физические процессы
Токораспределение
Действующее напряжение и
закон степени трех вторых
Характеристики
Параметры
Особенности
Усилительный каскад с
триодом
Параметры усилительного
каскада
Аналитический расчет и
эквивалентные схемы
усилительного каскада
Графоаналитический расчет
режима усиления
Генератор с триодом
Межэлектродные емкости
Каскады с общей сеткой и
общим анодом
Недостатки триодов
Основные типы приемно-
усилительных триодов
Устройство и работа тетрода
Устройство и работа пентода
Схемы включения тетродов
и пентодов
Характеристики тетродов
и пентодов
Параметры тетродов и
пентодов
Межэлектродные емкости
тетродов и пентодов
Устройство и работа
лучевого тетрода
Характеристики и параметры
лучевого тетрода
Рабочий режим тетродов
и пентодов
Пентоды переменной
крутизны
Краткие сведения о
различных типах
тетродов и пентодов
Специальные лампы
Общие сведения
Электростатические
электронно-лучевые трубки
Магнитные электронно-
лучевые трубки
Люминесцентный экран
Краткие сведения о
различных электронно-
лучевых трубках
Электрический разряд
в газах
Тлеющий разряд
Стабилитроны
Тиратроны тлеющего разряда
Индикаторные приборы
Дисплеи
Краткие сведения о
различных газоразрядных
приборах
Фотоэлектронная эмиссия
Электровакуумные
фотоэлементы
Фотоэлектронные умножители
Причины собственных шумов
Шумовые параметры
Межэлектродные емкости
и индуктивности выводов
Инерция электронов
Наведенные токи в
цепях электродов
Входное сопротивление
и потери энергии
Импульсный режим
Основные типы электронных
ламп для СВЧ
Общие сведения
Пролетный клистрон
Отражательный клистрон
Магнетрон
Лампы бегущей и
обратной волны
Амплитрон и карматрон
Надежность и испытание
электровакуумных приборов
Усилитель на триоде
с общим катодом
Ограничения по выбору
рабочей точки
Режим в рабочей точке
Катодное смещение
Выбор величины
сопротивления резистора
в цепи сетки
Выбор выходного
разделительного
конденсатора
Вредное влияние проходной
емкости лампы и пути
его уменьшения
Применение
экранированных ламп
Каскод (каскодная схема)
Катодный повторитель
Каскад с общим катодом
как приемник
неизменяющегося тока
Пентоды в качестве
приемников
неизменяющегося тока
Катодный повторитель
с активной нагрузкой
Катодный повторитель Уайта
μ-повторитель
Выбор верхней лампы для
μ -повторителя
Параллельно управляемый
двухламповый усилитель
(SRPP)
β-повторитель
Дифференциальная пара
(дифференциальный каскад)
Коэффициент реакции
питающего напряжения
(PSRR)
дифференциальной пары
Полупроводниковые
приемники неизменяющегося
тока для
дифференциальной пары
Использование транзисторов
в качестве активной нагрузки
для электронных ламп
Классификация искажений.
Принципы оценки линейных
искажений
Принципы измерения
нелинейных искажений
Измерение и интерпретация
искажений
Совершенствование
измерений нелинейных
гармонических искажений
Цифровая обработка сигналов
Особенности проектирования
усилителей с малыми
искажениями
Работа с сеточным током
и нелинейные искажения
Уменьшение искажений
подавлением (компенсацией)
Проблемы смещения
по постоянному току
Выбор электронной лампы по
критерию низких искажений
Проблема сопряжения одного
каскада со следующим
Усилитель класса А для
электромагнитных головных
телефонов с непосредств.
междукаскадной связью
Радиокомпоненты -
Общие сведения
Ряды стандартизованных
значений сопротивлений
Металлизированные
пленочные резисторы
Проволочные резисторы
Конденсаторы -
Общие сведения
Металлические конденсаторы
с воздушным диэлектриком
Пленочные конденсаторы,
изготовленные
металлизацией диэлектрика
Алюминиевые
электролитические
конденсаторы
Основные вопросы,
возникающие при
выборе конденсатора
Общие сведения о
катушках индуктивности
Трансформаторы -
Общие сведения
Трансформаторы.
Намагничивание и потери
Модели трансформаторов
Почему необходимо
использовать трансформаторы
Определение параметров
неизвестного трансформатора
Основные виды
источников питания
Выпрямление переменного
тока
Одиночный накопительный
конденсатор в роли
сглаживающего элемента
Влияние напряжения
пульсаций на выходное
напряжение
Насыщение сердечника
трансформатора
Критерии выбора силового
трансформатора
Источник питания со
сглаживающим дросселем
Номинальное значение
тока дросселя
Выбросы тока и
демпфирующие элементы
Использование накопительного
конденсатора для снижения
высоковольтного напряжения
Частотные характеристики
используемых на практике
LC-фильтров
Широкополосная фильтрация
Выпрямители с умножением
(умножители) напряжения
Классическая схема
последовательного
стабилизатора
Двухтранзисторная схема
последовательного
стабилизатора
Стабилизатор цепи сеточного
смещения с регулируемым
выходным напряжением
Источники питания низкого
напряжения и синфазный шум
Ламповый стабилизатор
напряжения
Способы увеличения
выходного тока стабилизатора
Коэффициент режекции
источника питания
Включение сглаживающих
конденсаторов
Перенапряжения при
включении схемы
Составление предварительной
схемы блока питания
Высоковольтный выпрямитель
и стабилизатор
Особенности смещения
подогревателей ламп
Схема улучшенного
источника питания
Рабочий режим
Увеличение максимально
допустимого Vrrm
Выходной каскад класса А
с несимметричным выходом
Особенности акустических
систем
Неидеальности
трансформаторов
Режимы работы усилительных
приборов. Классы усилителей
Двухтактный выходной каскад
Выходной каскад по
ультралинейной схеме
Трансформаторный катодный
повторитель
Усилители без выходного
трансформатора
Составляющие блока
усилителя мощности
Предоконечный каскад блока
усилителя мощности
Фазоинверсный каскад
Дифференциальный усилитель
или пара с катодной связью
«Согласованный»
фазоинвертор
Общие проблемы
устойчивости усилителей
Подавление первой
доминанты ВЧ составляющей
Низкочастотное
самовозбуждение усилителя
Усилитель Williamson
Усилитель Milliard 5-20
Усилитель Quad II
Выбор выходной лампы
Выбор статической рабочей
точки с учетом Pвых и КНИ
Точное определение
выходного трансформатора
Особенность выпрямление
высоковольтного напряжения
Варианты применения
стабилизатора ВВ напряжения
Требования к каскаду
предоконечного усиления
Определение рабочей точки
предоконечного каскада
Проверка работоспособности
усилителя
Пример разработки
двухтактного УМ
Оптимизация входного и
фазоинверсного каскадов
Расчет R катодного смещения
лампы и R обратной связи
Выбор элементов
оконечного каскада
Разработка усилителей
мощностью более 10 Вт
Активные кроссоверы
и схема Зобеля
Выбор лампы для
оконечного каскада
Требования к предоконечному
каскаду усиления
Источники питания и
постоянная токовая нагрузка
Второй дифференциальный
усилитель и выходной каскад
Первый дифференциальный
усилитель и линейность х-ки
Каскодная схема постоянной
токовой нагрузки
Постоянная токовая нагрузка
первого диф. каскада
Элементы, повышающие ВЧ
устойчивость. Итоговая схема
Схема источника питания
«Потомок от усилителя Beast»
Расчет уровня фонового
шума от ИП
Особенности цифрового
сигнала от компакт-диска
Требования к предусилителю
Технические требования
к линейному каскаду
Традиционный линейный
каскад
Пути достижения заданных
требований и выбор лампы
Основные проблемы
регулирования громкости
Переключаемые аттенюаторы
Расчет переключаемого
аттенюатора
Табличные вычисления для
расчета регулятора громкости
Светочувствительные
резисторы и громкость
Входной переключатель
Частотный корректор RIAA
Влияние провода
звукоснимателя
Требования к блоку
частотной коррекции
Метод частотной коррекции
стандарта RIAA
Раздельное выравнивание
характеристики RIAA
Шумы и влияние входной
емкости входного каскада
Учет собственных
шумов лампы
Улучшение шумовых
характеристик с RIAA
Расчет элементов на 75 мкс
Параметры цепей на
3180 мкс и 318 мкс
Симметричный вход и
подключение звукоснимателя
Симметричный предусилитель
Возможности исключения
линейного каскада
Вариант RIAA с исполь-
зованием лампы типа ЕС8010
Оптимизация характеристик
входного трансформатора
Анализ работы блока RIAA
Практические методы
настройки блока RIAA
Линейный каскад
О межблочных и
акустических кабелях
 
 

Неидеальности трансформаторов

При проведении нагрузочной линии каскада с несимметричным выходом предполагалось, что выходной трансформатор является идеальным. Так как это не соответствует реальной действительности, необходимо рассмотреть, каким образом неидеальности трансформатора влияют на работу каскада. К сожалению, по первичной обмотке выходного трансформатора протекает постоянный ток покоя (Iquiescent), то есть постоянная составляющая анодного тока. Для того, чтобы сердечник трансформатора не насыщался, что вызвало бы искажения за счет нечетных гармоник, да и перегрев самого сердечника, необходимо использовать большой сердечник с зазором. Другим методом избежать насыщения магнитопровода трансформатора является уменьшение количества витков первичной обмотки, что уменьшит эффект намагничивания током покоя, но это также уменьшит величину индуктивности первичной обмотки.

Обычно должны использоваться оба метода, которые на практике приводят к увеличенным геометрическим размерам трансформатора и низкому значению индуктивности первичной обмотки в рабочей точке. Благодаря своим большим размерам трансформатор также имеет большую величину паразитной емкости, что снижает эффективность работы на высоких частотах. Как правило, используемые в подобных схемах трансформаторы обладают большими размерами, они дорогие и имеют такую полосу пропускания, которую можно считать компромиссом по сравнению с применением двухтактных трансформаторных каскадов.

Таким образом, можно было бы прийти к заключению, что каскад усиления мощности с несимметричным трансформаторным выходом при высоких требованиях к качеству является труднореализуемым на практике, однако, что любопытно, это не совсем так. Если рассмотреть кривую начального намагничивания трансформаторного железа (рис. 7.3), то можно понять причину недавнего возрождения интереса к данным схемам.

Гиперболизированная зависимость магнитной индукции от напряженности

Рис. 7.3 Гиперболизированная для наглядности зависимость магнитной индукции В от напряженности внешнего магнитного поля H трансформаторного железа

В случае трансформатора кривую намагниченности можно рассматривать в качестве передаточной характеристики, показывающей зависимость между входным Vin и выходным Vout напряжениями. Если бы отсутствовала составляющая постоянного тока, протекающего через трансформатор, то размах амплитуд сигнала переменного тока был бы симметричен относительно начала координат. В случае малосигнального приближения на характеристике около начала координат имеется перегиб, на котором наклон кривой уменьшен. Так как магнитная проницаемость сердечника пропорциональна наклону кривой, то при малых значениях Н индуктивность первичной обмотки трансформатора (Lp) будет небольшой. На низких частотах уменьшенное значение индуктивности Lp снижает усиление и увеличивает искажения выходного каскада.

Ответственными за появление перегиба на характеристике являются отдельные магнитные домены, из которых состоит материал сердечника, и которые обладают некоторой инерционностью при изменении направления их вектора намагниченности. (Точно такой же эффект наблюдается в электростатике, когда наблюдается такое же запаздывание в изменении пространственной ориентации (дипольной поляризации) электростатических зарядов полярных материалов, таких как полистирол и поликарбонат.) В недавно ставшем популярным техническом решении, известном под названием «пинстрайпинг — изготовленный из полосок» для изготовления магнитного сердечника используется смесь тончайших полосок из стали и мю-металла. Магнитный сплав, получивший название мю-металл, имеет значительно более высокую начальную магнитную проницаемость, в силу чего обеспечивается высокое значение Lp при низких уровнях Н, при этом этот материал очень быстро насыщается. Но в точке насыщения мю-металла основную роль начинают играть уже частицы железа; таким образом, пинстрайпинг может значительно улучшить начальную магнитную проницаемость сердечника. К сожалению мю-металл является хрупким и более дорогим материалом, по сравнению с электротехнической сталью, из которой делаются большинство трансформаторов для усилителей звуковой частоты.

С другой стороны, в случае прохождения тока покоя лампы через первичную обмотку трансформатора удается обойти проблему низкой начальной магнитной проницаемости и улучшить линейность передаточной характеристики. Это, возможно, объясняет ряд заявлений о прекрасных характеристиках таких усилителей в середине акустического диапазона.

Хотя трансформатор имеет низкое значение индуктивности первичной обмотки, что предполагает плохую отдачу на низких частотах, хорошо спроектированный и изготовленный сердечник менее склонен насыщаться на низких частотах, так как он обязан иметь увеличенные размеры и иметь зазор, чтобы удовлетворить условиям, определяемым наличием тока покоя. Благодаря этому значение Lp почти постоянно при изменении выходной мощности по переменному току от нулевого до номинального значений. При условии тщательного подбора и согласования громкоговорителя можно получить высококачественное воспроизведение низких частот, так как индуктивность практически не изменяется с изменением уровня выходной мощности.

К сожалению, этого нельзя сказать о воспроизведении высоких частот. Большой, неэффективный выходной трансформатор создает слишком большие потери в высокочастотном диапазоне, хотя ряд конструкций помогает решению и этой проблемы.

С целью снижения искажений в усилителях с несимметричным выходом используются, как правило, наиболее линейные триоды с прямым накалом катодов, такие, например, как 2АЗ, 300D, 211 и 845, а не лучевые тетроды, либо пентоды, подключаемые по схеме триода. К сожалению, прямонакальным катодам свойственно наличие фона переменного тока в случае их питания переменным током от накальной обмотки силового трансформатора.

Кратко резюмируя изложенное, необходимо отметить, что построенные на ламповых триодах усилители с несимметричным выходом характеризуются хорошим воспроизведением при низких уровнях выходной мощности, обладают хорошими характеристиками в среднечастотном диапазоне, но требуют самого тщательного согласования громкоговорителя в случаях, когда требуется получить максимально эффективную отдачу на низких частотах и малых уровнях мощности (как правило, не превышающих 10 Вт). Дополнительно к этому они чрезмерно дороги из-за высокой стоимости выходного трансформатора и использования довольно дорогих триодов. Пентодные усилители с несимметричным выходом, используемые в 60-х годах прошлого века в бытовой аппаратуре (радиолах, магнитофонах, телевизорах), не обладали ни одной из этих характеристик, за исключением низкой выходной мощности.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Понятие режима работы или класса усилителя определяется соотношением анодного тока покоя к величине тока сигнала и формой анодного тока. До сих пор во всех примерах рассматривались усилители класса А, хотя данный факт до сих пор никак не акцентировался. Для исправления указанного упущения необходимо ввести некоторые определения.

Режим класса А

При этом режиме величина анодного тока покоя всегда задается такой, чтобы даже при минимально возможном значении входного сигнала (а также и при его отсутствии) анодный ток не снижался до нулевого значения. Иными словами, лампа, работающая в классе А, никогда не запирается. Если на вход (управляющую сетку) такого каскада усиления будет подано синусоидальное напряжение, форма анодного тока также будет синусоидальной. Режим класса А характеризуется наилучшей линейностью усиления, однако по энергетической эффективности он самый плохой. Теоретическое значение максимального КПД при синусоидальной форме выходного сигнала в режиме класса А равно 50%. Наиболее простое тому объяснение — большой ток покоя, существующий даже при полном отсутствии входного сигнала. Низкий КПД кроме очевидного высокого энергопотребления, неудобен тем, что на анодах ламп рассеивается повышенная тепловая мощность, что уменьшает максимально достижимую полезную мощность, отдаваемую ими.

Режим класса В

В этом режиме ток покоя равен нулю, а сам анодный ток протекает только при действии положительной полуволны входного сигнала. Таким образом, лампа заперта в период действия отрицательной полуволны входного сигнала. Так как входной сигнал фактически претерпевает однополупериодное выпрямление, в сигнале возникают существенные искажения в виде гармоник. Для решения данной проблемы приходится принимать дополнительные меры (применение двухтактных схем усиления). Однако, в режиме класса В анодный ток существует при любом значении амплитуды входного сигнала, что не нарушает линейности амплитудно-амплитудной характеристики усилителя. Теоретическое значение максимального КПД (при полном использовании лампы по напряжению и току, что на практике недостижимо) при синусоидальной форме выходного сигнала в случае двухтактного усилителя класса В составляет 78,5%. Это напрямую связано с отсутствием тока покоя.

 
 
Сайт создан в системе