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
 
 

«Согласованный» фазоинвертор

Действие всех рассмотренных схем фазоинверторов, основанных на использовании дифференциального усилителя, приводило к увеличению общего усиления, но это воздействие производилось за счет выходного баланса, который в свою очередь определялся согласованием коэффициентов усиления m используемых ламп.

Хотя «согласованный» фазоинвертор не приводит к усиления сигнала, его выходной баланс почти полностью определяется только пассивными элементами, а характеристики электронной лампы практически не влияют на общую картину. Принцип его работы очень прост. Модуляция сеточного напряжения вызывает прохождение переменного тока через лампу. Если значения анодной и катодной нагрузок равны, то значения токов, протекающих по ним, будут также равны и падения напряжения при прохождении тока сигнала, будут также равны, обеспечивая, тем самым превосходный баланс (рис. 7.21).

«Согласованный» фазоинвертор

Рис. 7.21 «Согласованный» фазоинвертор

Усиление «согласованного» фазоинвертора

Усиление «согласованного» фазовращателя может быть определено на основе обычных формул расчета усиления для триода при условии, что значения всех сопротивлений резисторов, не участвующих в организации развязки на землю через анодное сопротивление, должны быть увеличены на коэффициент, равный (μ + 1). Таким образом,

Но для случая «согласованного» фазоинвертора RL = Rk, поэтому

В силу того, что значение усиления сигнала почти не отличается от единицы, величина емкости Миллера также будет очень маленькой, а каскад будет иметь широкую полосу пропускания.

Выходное сопротивление «согласованного» фазоинвертора при равных (сбалансированных) нагрузках

Случай «согласованного» фазоинвертора является особым случаем (в силу того, что RL = Rk) нешунтированного усилителя с общим катодом, в котором выходами являются как анодная, так и катодная цепи. Основное уравнение для обратной связи имеет вид:

Коэффициент передачи обратной связи К после упрощения будет иметь вид

Знаменатель в уравнении обратной связи представляет множитель, на величину которого изменяются значения сопротивлений. Зная усиление «согласованного» фазоинвертора и усиление обычного триодного усилителя, можно подставить эти значения в уравнение для петли обратной связи выразить через это уравнение коэффициент передачи обратной связи К, который будет иметь вид:

Выходное сопротивление цепи анода при отсутствии обратной связи выражается следующим образом:

После сокращения членов (RL + ra) выражение примет вид:

Действие обратной связи проявляется в снижении сопротивления анодной цепи, следовательно, полученное значение должно быть поделено на величину коэффициента передачи обратной связи:

Прежде всего, наиболее удивительным результатом представляется то, что последовательная обратная связь (поскольку Rk = Ra), будет уменьшать выходное сопротивление анодной цепи таким образом, что оно будет выражаться приблизительным соотношением roul ≈ 1/gm. Данный факт легче понять при рассмотрении внешней емкостной нагрузки на каждом выходе. Точно так же, как равенство активных сопротивлений Rk = Ra определяет усиление сигнала значением, равным на низких частотах единице, равенство емкостных сопротивлений ХС(k)С(a) определяет величину усиления таким же, единичным, значением на высоких частотах. Изменение соотношений емкостных сопротивлений неотвратимо вызвало бы изменение усиления, либо частотной характеристики на высоких частотах, просто в силу того, что оно вызвало бы изменение значения параметра β для обратной связи.

Так как комплексные сопротивления равны, Zk = Za частотная зависимость каждого выхода вынуждена оставаться неизменной, в силу чего выходные сопротивления должны также оставаться равными, то есть rout(k) = rout(a)

Выходное сопротивление «согласованного» фазоинвертора при несимметричной нагрузке

При работе выходных каскадов усилителя в режиме класса АВ или В с сеточными токами, нагрузка в катодной и анодной цепях будет резистивной в разные моменты времени и только часть периода.

Внимательно рассмотрев отдельно схему цепи катода, можно увидеть, что включение резистора Rk на землю образует параллельное с выходной цепью лампы (включая ее внутренне сопротивление rа) соединение на землю:

После упрощения и с учетом выполнения соотношений Rk = Ra = RL равенство преобразуется к виду:

После сокращения подобных членов выражение примет вид:

После выполнения подстановки:

При практическом использовании формулы следует учесть, что член (μ + 2) значительно больше по величине, чем отношение ra/RL, следовательно, можно использовать приближенное выражение:

Хотя для сопротивления выходной катодной цепи может быть рассчитано и точное значение, использование приближенного соотношение является вполне приемлемым и дает значение сопротивления порядка одной тысячи Ом.

После проведения подстановки выражение примет вид:

После раскрытия скобок и приведения подобных членов:

Аналогично, рассмотрев отдельно анодную цепь, можно увидеть, что по цепи питания высоким напряжением, включение резистора Ra образует по переменной составляющей подключение на землю и так же образует параллельное соединение на землю с цепью катода:

Из выражения следует, что определяющими являются члены, содержащие т; при больших значениях т можно считать, что (μ + 1) = (μ + 2), тогда rout ≈ RL

Если существует вероятность, что резистивная нагрузка в катодной и анодной цепях будет существовать попеременно (при работе ламп последующего каскада с отсечкой тока), то в схеме «согласованного» фазоинвертора лучше было бы использовать лампу с малым значением μ, так как это снижает fout(anode) и, следовательно, разбаланс. Использование ламп типа ЕСС88 и Е182СС дает неплохой результат, но применение ламп типа 6АН4 или 12В4-А оказывается еще лучше. Как правило, точкой подключения фазоинверсного каскада является анод входного каскада; этим обычно и задаются динамические характеристики «согласованного» фазоинвертора, сохраняя разделительный конденсатор связи и учитывая постоянную времени входной цепи на низких частотах.

Хотя «согласованный» фазоинвертор достаточно часто подвергается критике за отсутствие усиления при непосредственной связи с входным каскадом, резисторно-емкостное подключение дает, как правило, почти удвоенное значение усиления по сравнению с вариантом использования тех же самых двух ламп, используемых по схеме фазоинвертора на дифференциальном усилителе.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Во входном каскаде чаще всего действует межкаскадная отрицательная обратная связь, охватывающая весь усилитель мощности. Следовательно, этот каскад должен иметь два входа (для усиливаемого сигнала и для обратной связи) как инвертирующий, так и неинвертирующий, причем оба входа должны обеспечивать низкий уровень шумов. Очевидным кандидатом для такого каскада является триодный дифференциальный усилитель, но также может быть использована схема с общим катодом с применением триода или пентода (рис. 7.22). В этом случае межкаскадная обратная связь воздействует на катодный вход.

Схема входного каскада тривиальна, но может быть слегка усложнена путем введения прямой связи к фазоинвертору, что ограничивает набор режимов работы анода.

Под неустойчивой работой усилителя в широком понимании этого слова, понимается его склонность к самовозбуждению, то есть к автогенерации. Из теории автогенераторов известно, что для самовозбуждения колебаний (то есть автогенерации) необходим достаточный запас по усилению, а также необходимо наличие положительной обратной связи. Поскольку наиболее часто используемый в схемах усилителей каскаде общим катодом является инвертором (то есть вносит фазовый сдвиг 180°), то работа цепи обратной связи приведет к самовозбуждению тогда, когда также вызовет фазовый сдвиг сигнала на 180е, скомпенсировав тем самым фазовый сдвиг, вносимый транзистором. В любых сложных многокаскадных цепях обратная связь приведет к возникновению автоколебаний тогда, когда сумма всех фазовых сдвигов, вносимых в сигнал, как усилительными приборами, так и цепями связи, будет равным нулю, либо кратным 360°.

При рассмотрении свойств RC-цепи указывалось, что изолированная RC-цепь характеризуется углом сдвига фазы между векторами тока и напряжения, равным 90°. Для возникновения же автоколебаний необходим сдвиг фаз, равный 180°, поэтому однокаскадный усилитель, имеющий только одну RC цепь, которая осуществляет ограничение по НЧ или ВЧ, достаточно устойчив. При каскадном включении двух и более таких усилителей можно добиться сдвига фаз, равного 180°, что может привести к самовозбуждению.

Как уже говорилось выше, для возбуждения устойчивых колебаний необходимо не только обеспечить нужный фазовый сдвиг. Просто сдвига фазы сигнала обратной связи на 180° для генерации колебаний оказывается недостаточным. Необходимо также иметь достаточный коэффициент передачи (усиления) замкнутой петли. Основным условием существования колебательного процесса является условие его самоподдержания; поэтому усилитель должен обеспечивать достаточно высокое усиление, чтобы восполнить потери в контуре обратной связи для поддержания автоколеба-тельного процесса. Таким образом, коэффициент передачи замкнутой петли для рассматриваемого случая определяется, как усиление усилителя, увеличенное на величину потерь в петле обратной связи.

Таким образом, если в петле обратной связи выполняются условия сдвига фаз сигнала, равного 180°, и коэффициента передачи замкнутой петли, превышающего, или равного, единице, то в схеме будет поддерживаться автоколебательный процесс.

После того, как сформулированы вышеназванные условия, можно говорить о том, как избежать ситуации, при которой будет сконструирован усилитель, работающий как автогенератор. Для успешного решения проблемы есть два фактора:

• можно уменьшить число каскадов, чтобы угол сдвига фазы в цепи обратной связи ни при каких условиях не достигал значения 180°. Этого идеала удается достичь крайне редко, потому что при создании схемы неизбежны выходной трансформатор, выходной каскад, каскад предварительного усиления, которые обеспечивают достаточную величину фазового сдвига. Но принцип минимизации числа каскадов, включенных в петлю обратной связи, не теряет своей актуальности;

 
 
Сайт создан в системе