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
 
 

Подавление первой доминанты высокочастотной составляющей

На жаргоне специалистов-электронщиков для обозначения приемов подавления высокочастотной и низкочастотной автогенерации, зачастую используется весьма своеобразные термины, понять смысл которых непосвященному бывает достаточно сложно. Однако, смысл приводимого описания в действительности является очень простым.

Для начала представим себе пример, когда в усилителе необходимо подавить автогенерацию на одной заранее известной высокой частоте, которая, имея максимальный фазовый сдвиг, равный 90°, будет стабильной при всех внешних условиях. Для решения этой задачи можно подобрать RC-цепь, имеющую наименьшую частоту подавления высокочастотной составляющей, то есть первой доминанты (гармоники), после чего включением конденсатора несколько большей емкости частоту первой доминанты можно еще сильнее понизить.

Далее, в качестве наихудшего варианта, можно предположить, что усилитель, в котором возникает ВЧ автогенерация, содержит четыре идентичных каскада, у каждого из которых частота подавляемой ВЧ составляющей равна 300 кГц, а усиление каждого равно 10. На частоте 300 кГц каждый каскад обеспечивает фазовый сдвиг в 45°, обеспечивая тем самым общий сдвиг всего каскада в 180°. Для каждого каскада на частоте 300 кГц усиление снижается на 3 дБ, то есть усиление каждого из них на этой частоте составит 10/√2 = 7,071, а усиление всего четырехкаскадного усилителя будет равно: Atotal = (10/√2)4 = 2500.

В любом реальном усилителе такой высокий коэффициент усиления чаще всего будет приводить к самовозбуждению. Поэтому всегда неплохо уменьшить усиление хотя бы до значения 125, что соответствовало бы введению отрицательной обратной связи в 26 дБ, а также позволило бы уменьшить искажения до одной двадцатой от первоначального значения. Для того, чтобы получить этот результат, петля обратной связи должна бы обеспечивать величину потерь 0,0076. Если же посмотреть на работу усилителя с точки зрения его устойчивости, то произведение потерь на усиление дает следующее значение: 0,0076 х 2500 =19. Таким образом, в усилителе коэффициент передачи замкнутой петли превышает единицу, а фазовый сдвиг равен 180° (см. выше), то есть в рассматриваемом усилителе обязательно возникнут автоколебания, если не принять мер по снижению коэффициента усиления.

Для того, чтобы обеспечить устойчивость работы каскада, необходимо уменьшить на частоте 300 кГц усиление при разомкнутой петле обратной связи в 19 раз, что составляет 25,5 дБ. Учитывая, что ослабление 6 дБ/октаву эквивалентно ослаблению 20 дБ/декаду, снижение частоты среза АЧХ усилителя с 300 кГц до 30 кГц даст ослабление 20 дБ, а снижение частоты вдвое, с 30 кГц до 15 кГц, даст дополнительное ослабление 6 дБ, что в итоге составит 26дБ.

Теперь усилитель можно считать устойчивым, но только условно, так как в нем по-прежнему может возникать самовозбуждение, так как рассчитанное снижение усиления сделано исходя из условия величины петлевого усиления, близкого к единице, которое легко может быть превышено в процессе работы. Для увеличения запаса устойчивости и гарантированного устранения режима генерации необходимо взять еще больший запас по усилению, либо ввести значительное затухание (подбирая соответствующие значения частот среза и постоянных времени частотозадающих RC-цепей) на частотах, значительно более низких (хотя бы в два раза), чем частота основной доминанты возникающих ВЧ автоколебаний. Необходимо учитывать, что чересчур усердная компенсация устойчивости уменьшает обратную связь и подвергает риску эффективность снижение искажений.

В большом количестве реальных схем усилителей, для которых оказались полностью исчерпанными возможности описанных методов достижения устойчивости, также используется метод подгонки амплитудно-частотной характеристики независимо от фазочастотной характеристики с применением многозвенных (пошаговых) схем. Характеристики должны апробироваться и подгоняться на основе результатов тестирования, но если обстоятельства вынуждают использовать данный метод, то динамический анализ с использованием компьютерных программ является наилучшим средством для определения наихудшего из возможных вариантов и последующего использования методов последовательных приближений для сведения его к оптимальному решению. Существует большое количество доступных для анализа компьютерных программ, однако, не следует рассчитывать на особую точность полученного решения — точность полученного решения будет определяться заложенной в программе моделью, использованной при создании методики расчета.

Таким образом, на практике методы достижения устойчивости в порядке приоритета следует располагать в следующем порядке:

• уменьшить количество каскадов, охваченных петлей обратной связи;

• подавить высокочастотную (либо низкочастотную) составляющую (доминанту) автоколебаний, подбирая АЧХ и постоянные времени частотозадающих цепей соответствующим образом;

• подогнать под нужный результат методом последовательных приближений фазо-частотную или амплитудо-частотную характеристику, используя многозвенные схемы лестничного типа.

Существует еще ряд проблем обеспечения устойчивости работы, которые являются специфичными для ламповых усилителей. Но они имеют как хорошо известные симптомы, так и надежные средства борьбы с ними.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Под низкочастотным самовозбуждением усилителя чаще всего понимается автогенерация усилителя на частотах в несколько герц, либо в области нижних звуковых частот, которая без сомнений вызывается случайной обратной связью, образованной цепями источника питания из-за возросшего на низких частотах импеданса конденсаторов фильтра. Из-за этого эффекта собственно усилитель превращается в релаксационный генератор. Стандартным способом избавления от этой проблемы является снижение емкости конденсаторов связи в цепи прохождения сигнала (то есть разделительных конденсаторов), что эквивалентно снижению коэффициента передачи петли. Такой подход удовлетворял бы второму условию из вышеприведенного списка путей достижения устойчивости, но он только устранил бы симптомы.

Реальным же решением проблемы явилось бы выполнение первого условия, для чего путем подбора параметров высоковольтного стабилизатора напряжения необходимо по возможности исключить из схемы конденсаторы фильтра (или изменить их номиналы) и задаваемые ими постоянные времени RC цепей. Это сразу раз и навсегда решило бы проблему. Именно такой способ повышения устойчивости позволяет справиться с проблемой в верхней части диапазона нижних звуковых частот для схем, использующих стабилизированные источники питания, так как именно он устраняет ранее не определяемые НЧ автоколебания («звон»). Следует отметить, что данная проблема совсем не обязательно требует наличия петли межкаскадной обратной связи, чтобы дать себя проявить и что предусилители «с нулевой обратной связью» также не защищены от ее воздействия.

Как уже говорилось выше, для усилителей существует не только низкочастотная неустойчивость, но также ВЧ генерация. На практике лучше сначала заняться решением проблемы ВЧ устойчивости, так как именно она определяют предельную устойчивость, когда усилитель находится при максимальной нагрузке, и данные проблемы могут неожиданно проявиться, несмотря на то, что НЧ устойчивость уже достигнута.

 
 
Сайт создан в системе