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
 
 

Двухтактный выходной каскад

Как было показано, работа однотактного каскада в режиме класса В вносит значительные искажения за счет однополупериодного усиления входного сигнала, что приводит к появлению высших гармоник. Естественно, это является весьма существенным недостатком для высококачественных усилителей Hi-Fi, для которых требуется высокая линейность характеристик.

Сложение сигналов двух каскадов класса В в выходном трансформаторе

Рис. 7.5 Сложение сигналов двух каскадов класса В в выходном трансформаторе

Теперь предположим, что имеется две лампы, работающие в режиме класса В, на одну из них подается непосредственно входной сигнал, а на другую подается инвертированный (то есть противофазные ему) сигнал. Во время интервала t1 проводит ток верхняя лампа, тогда как вторая заперта. Во время интервала t2 ситуация меняется на обратную (рис. 7.5).

Таким образом, положительные и отрицательные полуволны входного сигнала вызывают анодный ток попеременно в разных лампах, в результате чего, в любой момент времени в какой-либо из двух ламп анодный ток будет существовать. Путем инвертирования одного из выходных сигналов и сложением его с другим сигналом в выходном трансформаторе можно восстановить исходную форму входного сигнала. Инвертирование выполняется путем изменения направления протекания тока в одной из обмоток, то есть изменением полярности подключения этой обмотки трансформатора. На диаграмме они обозначены соответствующими значками « + » и «—». На принципиальных схемах для обозначения направление намотки зачастую начальные витки обмоток трансформатора обозначаются точками.

Вне зависимости от того, достигается этот результат использованием трансформатора, либо непосредственным последовательным включением ламп усилителя, такого, например, как катодный повторитель Уайта, данная схема подключения получила общее название — двухтактная схема, и она является единственным путем для достижения хорошей линейности характеристики в усилителях класса В, обеспечивающих гораздо более высокий КПД, нежели в классе А.

Неудивительно, что такое разделение сигнала и затем его последующее восстановление в исходном виде не является вполне безболезненной операцией и поэтому усилители класса В в чистом виде используются достаточно редко из-за искажений, возникающих во время переходного процесса в цепях кроссовера (фазоинвертора), когда усиление сигнала передается от одной лампы к другой. На практике допускается протекание небольшого тока покоя лампы с целью уменьшить влияние переходного процесса, что приводит к режиму работы в классе АВ. Теоретическое значение оптимального напряжения смещения для усилителя класса АВ находят путем экстраполяции линейной части передаточной характеристики до ее пересечения с осью входных напряжений V k. Однако на практике лампы не обладают идеальной линейной характеристикой, и в них не наблюдается безинерционного, резкого запирания, следовательно, индивидуальные особенности характеристики каждой лампы приводят к тому, что идеальная точка смещения не является соответствующей реальному положению дел и искажения, возникающие в кроссовере, не устраняются.

Двухтактные выходные каскады также могут использоваться и в усилителях класса А, обеспечивая дополнительные, рассмотренные ниже преимущества.

В результате реверсивного подключения одной из обмоток трансформатора магнитные потоки, вызываемые анодными токами покоя, взаимно уравновешивают друг друга (при условии, естественно, что они равны). Из-за того, что сердечник трансформатора должен передавать магнитный поток, образованный только током сигнала, его размер может быть значительно уменьшен при заданном уровне мощности. Эта причина является основной для использования двухтактного выходного каскада в усилителях класса А, где токи покоя велики, ив однотактной схеме могут приводить к насыщению сердечника, если его размеры недостаточно велики.

Так как размеры сердечника уменьшаются, становится существенным, чтобы анодные токи покоя каждой лампы каскада были абсолютно идентичными, в противном случае подмагничивание сердечника постоянной составляющей будет вызывает искажения на нечетных гармониках. Задача решается введением подстройки баланса (равновесия) по постоянному току в цепи смещения (рис. 7.6), либо путем использования пары ламп с точно подобранными значениями анодных токов.

Схема подстройки баланса по постоянному току

Рис. 7.6 Схема подстройки баланса по постоянному току

В схеме на рис. 7.6. переменный резистор R2 устанавливает общий анодный ток, тогда как переменный резистор R1 подстраивает баланс по постоянному току, задавая смещению одной из сеток более положительное, либо менее положительное значение по отношению к смещению на другой лампе.

Если же сердечник будет постоянно подмагничиваться (например, из-за неисправности одной из ламп), его необходимо будет размагнитить; в противном случае он будет источником дополнительных (и совсем ненужных) искажений, либо вообще выйдет из строя в следствие перегрева. Эта операция выполняется воздействием на сердечник сравнительно большого переменного магнитного поля, вплоть до достижения области насыщения как при положительном, так и отрицательном значениях, а затем после истечения времени выдержки 10 с постепенным снижением поля до нуля. На практике низкое значение остаточной магнитной индукции материалов, используемых в сердечниках обычных трансформаторах, делает необходимость проведения данной операции маловероятной.

Более полезным результатом уменьшения размеров трансформатора является улучшение ВЧ характеристик за счет снижения паразитной емкости.

При этом в трансформаторе отсутствует не только анодный ток покоя, но также пропадают фоновые шумы источника питания, так как они находятся в противофазе в каждой обмотке трансформатора. Улучшение характеристик по фоновому шуму источника питания позволяет использовать их менее дорогие модели.

Другой полезной особенностью двухтактных схем является то, что составляющие четных гармоник анодных токов ламп всегда протекают встречно друг другу, а потому компенсируются в первичной обмотке выходного трансформатора. При одинаковых токах ламп, на выходе двухтактного усилителя четные гармоники теоретически отсутствуют.

Однако, искажения, вызываемые нечетными гармониками будут суммироваться выходным трансформатором вместе с полезным сигналом. В случае триодов, которые создают преимущественно искажения на четных гармониках, ситуация с нелинейными искажениями получается приемлемой, но в усилителях на пентодах, которые генерируют преимущественно нечетные гармоники, потребуется введение сильной (более 20 дБ) отрицательной обратной связи для снижения уровня искажений до приемлемого значения. Значительное снижение уровня искажений четных гармоник может быть достигнуто только в том случае, если каждая из ламп обеспечивает абсолютно одинаковый по величине переменный анодный ток. В силу этого некоторые усилители имеют подстройку баланса по переменному току (рис. 7.7), тогда как в других используется пара электронных ламп, точно подобранных по коэффициентам усиления.

Схема подстройки баланса по переменному току

Рис. 7.7 Схема подстройки баланса по переменному току

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

До сих пор в основном рассматривалось использование триодов, пентодам же было уделено незначительное внимание из-за огромного количества искажений, создаваемых этими лампами на нечетных гармониках. Однако, если представить себе первичную обмотку выходного трансформатора как обмотку с набором отводов, причем отвод от ее витков может быть сделан на любом витке, то можно достичь схемы включения промежуточной между триодной (когда экранирующая сетка соединена с анодом), и пентодной, когда экранирующая сетка подключается непосредственно к источнику питания ВН. Меняя точку отвода (рис. 7.8), можно достичь либо полностью триодного включения (100%), либо полностью пентодного (0%).

Что бы произошло, если бы можно было подключиться к выводу обмотки в промежуточной точке? Этим вопросом задались в 1951 г. Девид Хафлер и Герберт И. Кероес, а усилитель предложенный ими, получил наименование ультралинейный из-за своего полного сходства с выходным каскадом, изобретенным Эланом Блюмлейном (Alan Blumlein) в 1937 г. Наиболее часто для выполнения отводов используются точки, расположение которых соответствует 43% (минимальные искажения) и 20% (максимальная мощность) от общего числа витков. Данный метод в последние дни эпохи безраздельного господства электронных ламп превратился почти в универсальный, так как он соединял эффективность и простоту управления пентодом с таким немаловажным обстоятельством, как улучшенная линейность характеристики триода. Необходимо отметить, что анодный ток связан с напряжением на любой сетки законом «трех вторых», а следовательно:

И, как следствие, отрицательная обратная связь, приложенная в ультралинейной схеме к экранирующей сетке g2, не является линейной, как этого хотелось бы. Тем ни менее, почти во всех мощных усилителях, использующих в выходном каскаде пентоды, применяется данная схема, потому что она является самой лучшей для пентодных усилителей.

 
 
Сайт создан в системе