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

 

 
 

Аналитический расчет и эквивалентные схемы усилительного каскада

Приращение анодного тока Δia можно представить в виде двух приращений: Δia´ — под влиянием изменения напряжения Δug без учета реакции анода и Δia´´ — вследствие изменения анодного напряжения на Δua.

Из формулы, определяющей крутизну S, следует

Δia´ = S Δug, (18.22)

а из формулы, определяющей Ri

Δia´´= Δua / Ri. (18.23)

Полное приращение тока

Δia = Δia´ + Δia´´ (18.24)

или

Δia = S Δug + Δua / Ri. (18.25)

Уравнение (18.25) называют основным уравнением лампы. Из него, в частности, получается формула, связывающая параметры. Действительно, если Δia = 0, что соответствует ia = const, то получим SRi = - Δua / Δug = μ.

Приведем уравнение (18.25) к более удобному виду. Изменение напряжения анода всегда равно, но противоположно по знаку изменению напряжения на нагрузке RН:

Δua = - ΔuR, (18.26)

а ΔuR по закону Ома равно RНΔia следовательно,

Δua =- RНΔia. (18.27)

Подставим это выражение в формулу (18.25):

Δia = S Δug - RНΔia / Ri (18.28)

Решение этого уравнения относительно Δia дает

Δia = S Ri Δug / (Ri + RН) (18.29) или

Δia = μ Δug /(Ri + RН). (18.30)

Формула (18.30) выражает закон Ома для переменного анодного тока. Числитель μΔug характеризует переменную ЭДС, действующую в анодной цепи, а знаменатель Ri + RН есть полное сопротивление анодной цепи для переменного тока. Отсюда следует, что лампа действует в анодной цепи как генератор переменной ЭДС, равной μΔug. Конечно, лампа работает как генератор, при условии что ее анодная цепь питается от источника постоянной ЭДС и на сетку подано переменное напряжение.

Анодная цепь триода для переменного тока может быть представлена эквивалентной схемой (рис. 18.10, а). В ней анодный источник отсутствует, так как его сопротивление для переменной составляющей считаем равным нулю. Иногда генератор считают идеальным, а внутреннее сопротивление Ri показывают в виде включенного последовательно резистора (рис. 18.10, б). Генератором переменной ЭДС является именно лампа. Источник анодного питания дает постоянную ЭДС Еa. Он служит для питания анодной цепи постоянным током. Нагрузка RН здесь потребитель энергии, а не генератор. И только внутри лампы под действием изменения сеточного напряжения Δug изменяется анодный ток, т.е. в нем появляется переменная составляющая.

Эквивалентная схема анодной цепи для переменной составляющей анодного тока с заменой триода генератором ЭДС

Рис. 18.10. Эквивалентная схема анодной цепи для переменной составляющей анодного тока с заменой триода генератором ЭДС

 

Эквивалентная схема анодной цепи с заменой триода переменным резистором

Рис. 18.11. Эквивалентная схема анодной цепи с заменой триода переменным резистором

 

Представление о лампе как генераторе переменной ЭДС ввели независимо друг от друга М. А. Бонч-Бруевич и Г. Г. Баркгаузен. Формула (18.30) и вытекающая из нее эквивалентная схема оказались чрезвычайно удобными для расчетов. Теория электронно-ламповых схем и многих радиотехнических устройств в значительной степени развивалась на этих представлениях. Однако высказывались мнения о том, что лампу нельзя считать генератором. Сторонники такой точки зрения забывали, что генератор есть преобразователь энергии. Он потребляет энергию одного вида, а сам генерирует энергию другого вида. В данном случае к лампе подводится энергия постоянного тока, которая частично преобразуется с помощью лампы в энергию переменного тока. Именно в лампе возникает переменная ЭДС, создающая переменный анодный ток.

Противники теории Бонч-Бруевича — Баркгаузена рассматривали лампу как переменный резистор и предлагали иную эквивалентную схему (рис. 18.11). Эта схема также физически правильна и пригодна не только для переменной, но и для постоянной составляющей анодного тока. Если напряжение сетки постоянно, то лампа имеет определенное сопротивление постоянному току R0 и анодный ток

Ia0 = Ea / (R0 + RН). (18.31)

При изменении сеточного напряжения изменяется сопротивление R0 и анодный ток. В нем появляется переменная составляющая. Однако эквивалентная схема на рис. 18.11 для практических расчетов оказалась неудобной.

Эквивалентная схема для переменного анодного тока,- в которой лампа заменена генератором, проста и удобна. Формула закона Ома (18.30) дает линейную зависимость анодного тока от сеточного напряжения. При синусоидальном изменении сеточного напряжения получается синусоидальное изменение анодного тока. Эта эквивалентная схема широко применяется, хотя она и непригодна в расчетах для постоянного анодного тока.

Расчет по формуле (18.30) дает точные результаты только при работе лампы на линейных участках характеристик, для которых μ и Ri постоянны. На нелинейных участках характеристик μ и Ri сами являются функциями сеточного напряжения. Если в этом случае в формулу (18.30) подставить средние для данных участков значения μ и Ri, то расчет будет приближенным. Погрешность тем меньше, чем меньше изменение сеточного напряжения Δug. Эту формулу применяют и для амплитудных значений:

Ima = μUmg/ (Ri + RН). (18.32)

Если найдена амплитуда переменной составляющей анодного тока, то легко определить выходное напряжение и выходную мощность.

Иногда лампу удобно представить в виде эквивалентного генератора тока. Всякий генератор ЭДС Е, обладающий внутренним сопротивлением Ri, можно заменить эквивалентным генератором тока, создающим ток E/ Ri, причем внутреннее сопротивление Ri следует считать включенным параллельно нагрузке. Эквивалентная схема с заменой лампы генератором тока представлена на рис. 18.12. В ней переменный ток Δia по-прежнему проходит через RН а ток генератора S Δug представляет собой ток короткого замыкания, т. е. ток в режиме без нагрузки. Действительно, из формулы (18.30) следует, что при RН = 0 изменение тока равно μ Δug /Ri=S Δug. Докажем справедливость использования схемы с эквивалентным генератором тока. Умножим обе части равенства (18.29) на RН:

RН Δia = S Δug Ri RН / (Ri + RН). (18.33)

Эквивалентная схема анодной цепи для переменной составляющей анодного тока с заменой триода генератором тока

Рис. 18.12. Эквивалентная схема анодной цепи для переменной составляющей анодного тока с заменой триода генератором тока

 

Произведение RН на Δia есть напряжение ΔuR, а правая часть равенства показывает, что ΔuR можно получить, если умножить ток SΔug на общее сопротивление параллельно соединенных резисторов Ri и RН. Схема с генератором тока особенно удобна в тех случаях, когда нагрузка состоит из параллельно включенных ветвей.

Рассмотрим теперь зависимость коэффициента усиления каскада от параметров лампы и сопротивления нагрузки. Коэффициент усиления каскада

К = ΔuR ug. (18.34)

В формуле (18.34) изменение напряжения ΔuR является результатом изменения сеточного напряжения Δug. Иначе говоря, коэффициент К показывает, во сколько раз усиливается переменное напряжение, поданное на вход лампы.

Так как ΔuR = RН Δia, то

K = RН Δia / Δug. (18.35)

Если в выражение (18.35) подставить значение Δia из формулы (18.30), а затем сократить на Δug, то получим важную формулу

К = μ RН / (Ri + RН). (18.36)

Формула (18.36) широко применяется в радиотехнике и электронике. Зная параметры лампы и нагрузочное сопротивление, по этой формуле рассчитывают усиление напряжения. Нередко решают обратную задачу, т. е. определяют значение RН, при котором лампа с данными параметрами обеспечивает необходимое усиление. Из формулы (18.36) видно, что К < μ, так как μ умножается на дробь, которая меньше единицы. Это означает, что невозможно использовать полностью переменную ЭДС μΔug. Часть этой ЭДС теряется на внутреннем сопротивлении лампы. Чем больше RН

по сравнению с Ri, тем большую долю переменной ЭДС составляет Δug и тем ближе значение К к значению μ.

Пример. Пусть лампа имеет параметры μ = 10 и Ri = 10 кОм, a RН = 40 кОм. Тогда по формуле (18.36) получаем

К = 10·40/(10 + 40) = 8, т. е. К < μ.

Если в данном случае на сетку подано переменное напряжение Δug = 2 В, то в анодной цепи действует переменная ЭДС μ Δug = 10·2 = 20 В. Она распределяется между RН и Ri. На долю RН придется 16 В, т.е. К =16/2 = 8.

Предположим, что RН → ∞. Тогда из формулы (18.36) получим К → μ. Практически это неосуществимо, так как при RН = ∞ анодная цепь разорвана.

С ростом сопротивления RН коэффициент К растет сначала быстро, а затем медленнее, приближаясь к μ. Практически для триодов чаще всего выбирают

RH = ( l … 4) Ri (18.37)

и тогда можно получить К = (0,5 …0,8) μ.

Дальнейшее увеличение RH не дает значительного роста усиления. Надо еще учесть, что на резисторе RH теряется часть постоянного напряжения анодного источника. При значительном увеличении RH уменьшится анодное напряжение и лампа станет работать на нижних участках характеристик, где значение μ снижается, a Ri повышается. Это приводит к уменьшению К.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

При графоаналити-ческом расчете пользуются рабочими характеристиками, которые могут быть построены в семействе статических характеристик, если заданы напряжение анодного источника Eа и сопротивление нагрузки RH. Проще и точнее расчет с помощью анодной рабочей характеристики, называемой иначе линией нагрузки. Для ее построения необходимо иметь семейство анодных характеристик (рис. 18.13). Линия нагрузки соответствует уравнению uа = Eа - ia RH В системе координат ia, uа это уравнение выражается прямой линией, которую удобно строить по двум точкам. Пусть ia = 0, тогда получим uа = Eа (точка М). Эта точка соответствует запиранию лампы отрицательным сеточным напряжением. Если лампа заперта и анодный ток равен нулю, то нет падения напряжения на резисторе RH и все напряжение Eа приложено к лампе.

Для второй точки положим uа = 0. Тогда получим ia = Eа / RH Нанесем эту точку (N) на график. Через точки М и N проводим прямую линию, которая и является линией нагрузки. Заметим, что точка N не соответствует реальному режиму лампы. При uа = 0 анодный ток не может быть максимальным.

С помощью линии нагрузки можно определить анодный ток и анодное напряжение при любом напряжении сетки. Для примера на рис. 18.13 показано, что при сеточном напряжении Ug3 значения ia и uа определяются точкой Б. Отрезок, дополняющий uа до Eа, выражает падение напряжения uR на нагрузке.

Чем больше RH, тем более полого идет линия нагрузки. Если RH = 0, то она превращается в вертикальную прямую (линия МБ). Это соответствует режиму без нагрузки, когда uа = Eа = const. Видно, что в режиме без нагрузки при сеточном напряжении Ug3 анодный ток определяется точкой Б´, а в режиме нагрузки он меньше (точка Б), так как анодное напряжение уменьшается на значение uR. При RH = ∞ линия нагрузки совпадает с осью абсцисс и при любых напряжениях анодный ток равен нулю.

Для расчета надо еще знать сеточное смещение Еg и амплитуду переменного напряжения сетки Umg. Они могут быть заданы или выбраны. Например, если необходимо усиление с малыми искажениями, то Еg и Umg должны быть такими, чтобы лампа работала без сеточного тока. На рис. 18.14 показано построение для более общего случая усиления с некоторыми искажениями за счет нелинейного участка характеристик. Смещение Еg определяет рабочую точку Т, анодное напряжение в режиме покоя Ua0 и анодный ток покоя Iа0.

Далее определяют мощность, выделяемую на аноде в режиме покоя (Ра0), и проверяют, не превышает ли она максимальное допустимое значение:

Ра0 = Iа0 Ua0Раmax (18.38)

Полная мощность, даваемая источником анодного питания, Р0 = Eа Iа0, а мощность постоянного тока в нагрузке

РR0 = Iа0 UR0 или РR0 = Р0 - Ра0. (18.39)

Для примера на рис. 18.14 взято Umg = |Eg|. Амплитуды положительной и отрицательной полуволны сеточного напряжения соответствуют максимальному и минимальному сеточному напряжению (в данном случае нулю и Ug5), которые определяют конечные точки рабочего участка А и Б. Эти точки соответствуют максимальному и минимальному значению пульсирующего анодного тока iamax и iamin. График анодного тока построен справа.

При усилении без искажений

Ima´ = Ima´´ = Ima и Ia ср = Ia0. (18.40)

Если же работа происходит в области нелинейных участков характеристик, то положительная полуволна усиливается больше, чем отрицательная:

Ima´ > Ima´´

В этом случае амплитуда полезной первой гармоники

Ima ≈0,5 (Ima´ + Ima´´ ) (18.41)

 
 
Сайт создан в системе