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

 

 
 

Режим в рабочей точке

Хотя выбор рабочей точки теперь значительно ограничен, по-прежнему можно рассуждать об оптимизации различных показателей усилителя путем того или иного ее выбора.

Как правило при выборе рабочей точки, имеются два основных (и обычно противоречивых) фактора: максимальное использование лампы по напряжению и линейность. Если, например, выбирать смещение для достижения максимального размаха анодного напряжения, то установим постоянное напряжение на аноде Va = 225 В, чтобы добиться изменения анодного напряжения в пределах от 300 В до 150 В. Это будет выполняться при подаче на сетку напряжения смещения —2,1 В.

Однако, когда речь идет о разработке усилителя с повышенным качеством, на первом месте оказывается требование к линейности его характеристики, а максимальное использование по напряжению отходит на второй план. У ламп-триодов, среди всех нелинейных продуктов преобладает вторая гармоника. Основной причиной искажений является неодинаковость усиления на положительном и отрицательном полупериодах усиливаемого колебания. Этот эффект напрямую связан с нелинейностью статических характеристик лампы и проявляется тем сильнее, чем больше амплитуда сигнала. Чтобы максимизировать линейность, поместим рабочую точку в область, где по нагрузочной прямой (по возможности наименьшие) в обе стороны от характеристики соответствующей напряжению смещения равны. В этом случае потребуется подвести положительное напряжение на анод 182 В, одновременно прикладывая — 1,5 В на сетку.

Предположим, что мы выбрали линейный подход, и теперь нужно определить динамический режим или режим переменного каскада по переменному току, чтобы проверить, соответствует ли он нашим потребностям.

Первый, и наиболее очевидный, определяемый параметр — коэффициент усиления по напряжению (Av) или просто коэффициент усиления каскада. Его легко вычислить, по нагрузочной прямой, найдя ее точки пересечения с двумя статическими характеристиками, расположенными на равном расстоянии влево и вправо от характеристики, соответствующей напряжению смещения. Необходимо найти анодные напряжения, соответствующие этим двум точкам пересечения, а также записать каким сеточным напряжениям соответствуют эти две статические характеристики. Мы сделаем это, найдя равные расстояния по обе стороны от рабочей точки с первым пересечением сеточной кривой, отметив анодное напряжение. Согласно рис. 3.3, если двигаться по нагрузочной прямой от рабочей точки вправо, встретится пересечение с характеристикой, снятой при сеточном напряжении —2 В, при анодном напряжении 220 В. Подобным образом при движении влево от рабочей точки, кривая, соответствующая сеточному напряжению —1В пересекается с нагрузочной линией при 148 В на аноде.

Коэффициент усиления по напряжению (Av) определяется как отношение разности анодных напряжений к разности сеточных:

Знак минус напоминает, что усилитель является инвертирующим, но обычно для простоты он опускается, поскольку инвертируют большинство каскадов, и абсолютная полярность любого конкретного каскада мало влияет на что-либо.

Следующий важный фактор — максимально неискаженный размах напряжения, или, иначе говоря, динамический диапазон. Теперь требуется, двигаясь по нагрузочной линии влево и вправо от рабочей точки, определить ближайшие ограничения. В рассматриваемом примере (рис. 3.3, 3.5), двигаясь влево от рабочей точки, обратим внимание, что при 148 В напряжение на сетке приближаемся к точке появления сеточного тока. Как уже рассматривалось выше, в следствие того, что источник входного напряжения имеет ненулевое сопротивление, наличие сеточного тока приведет к росту искажений, что является ограничением. В тоже время при движении по нагрузочной прямой вправо, особых ограничений нет до Va = ВН. К сожалению, это означает, что ограничение по отрицательной полуволне анодного напряжения наступает гораздо раньше, чем по положительной. Это первое важное ограничение. Теперь можно видеть, что максимально неискаженный размах выходного напряжения равен

удвоенному расстоянию от точки смещения до первого ограничения. В этом примере это соответствует 72 В, или амплитуде 36 В, или вычисляя действующее значение синусоидального колебания (то есть разделив амплитудное это значение на коэффициент v2), получим величину 25 В действующего значения напряжения. Полученное значение является максимальным неискаженным синусоидальным напряжением, получаемым на выходе в рассматриваемом режиме.

В случае, если полученная величина максимального выходного напряжения недостаточна, можно попробовать изменить рабочую точку, а в случае, если это невозможно, то и значение сопротивления в анодной цепи, величину ВН. Поскольку, оптимальный режим лампы находится путем подбора вышеперечисленных параметров, для удобства расчетов ламповых каскадов требуется карандаш, прозрачная линейка, ластик и много фотокопий анодных характеристик. Зачастую для поиска такого режима, при котором лампа обеспечит максимальное выходное напряжение при допустимых искажениях, требуется построение 3—5 нагрузочных линий для разных сопротивлений нагрузки и ВН.

Предположим, что выходное напряжение, полученной в предыдущем примере, соответствует требованиям, предъявляемым к каскаду и продолжим его анализ. Следующий очень важный параметр, который необходимо рассмотреть — это выходное сопротивление. Обратимся к рис. 3.6, где изображена одна из возможных эквивалентных схем замещения триода. Здесь он представлен эквивалентным источником напряжения с последовательно включенным внутренним сопротивлением лампы га. Нагрузкой является внешнее нагрузочное сопротивление RL (RH). Все эквивалентные параметры по переменному току мы здесь и в дальнейшем будем обозначать строчными буквами. Динамическое внутреннее сопротивление лампы включено параллельно анодной нагрузке и вместе с ней образует эквивалентное выходное сопротивление rвых.

Эквивалентная схема триода с источником напряжения

Рис. 3.6 Эквивалентная схема триода с источником напряжения

Нужно отметить, что значение коэффициента усиления, рассчитанное для каскада по нагрузочной линии уже учитывает уменьшение напряжения, вызванное делителем напряжения, образованным rа и RH.

Чтобы найти rа, вернемся к анодным характеристикам и начертим касательную к статической характеристике, снятой при сеточном напряжении, равно напряжению смещения (рис. 3.7). Нам нужно измерить угол наклона кривой в этой точке. Это можно сделать и без специальных инструментов — с помощью простой линейки. Проведя

касательную, оценим по ней диапазон изменения анодного напряжения, и соответствующий ему диапазон изменения анодного тока, не выходя за пределы поля статических характеристик. Тогда внутреннее сопротивление лампы rа может быть вычислено следующим образом:

Отметим, что при подстановке в это уравнение величины тока в миллиамперах (мА), результат вычисления сопротивления получается в килоомах (кОм) — это является стандартной практикой, и экономит время. Выходное сопротивление rвых — это сопротивление параллельного включения rа и Rh, значение которого равно 47 кОм. Это довольно высокое значение выходного сопротивления, которое зависит от вида статических характеристик лампы и ее эквивалентных параметров. В частности, при использования электронной лампы с большим статическим коэффициентом усиления μ, как правило, получаются большие значения rа.

Определение динамического внутреннего сопротивления лампы

Рис. 3.7 Определение динамического внутреннего сопротивления лампы rа

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

После выбора рабочей точки и оценки динамических характеристик каскада усиления, необходимо рассмотреть способы его практической реализации. Самым трудоемким является построение цепи смещения.

Первый вариант — использовать в качестве источника смещения аккумулятор, как и было сделано в вышеописанном примере. Однако вряд ли удобно разбирать усилитель в процессе эксплуатации, чтобы этот аккумулятор менять. Тем не менее, литиевые аккумуляторы, имеющие срок годности при хранении десять лет, теперь легко доступны, поэтому замена аккумулятора может быть менее частой, чем замена электронной лампы. Учитывая, что при работе с нулевым током сетке (что, как уже обсуждалось выше, является необходимым условием хорошей линейности) через этот аккумулятор ток не течет, его заряд будет сохраняться неизменным в течение длительного времени.

Другой способ подачи сеточного смещения — применить вспомогательный источник питания отрицательной (по отношению к анодному) полярности, и используя делители напряжения, подавать напряжения смещения на отдельные электронные лампы. Этот способ часто применяется в каскадах усиления мощности, но может приводить к ухудшению устойчивой работы малосигнальных каскадов, в следствие возникновения обратных связей через общие цепи смещения.

Альтернативным методом является катодное автосмещение — установка резистора катодного смещения между катодом и землей, и соединение сетки с землей через сопротивление в цепи сетки. Теперь, за счет протекания катодного тока, потенциал катода становится положительным, а сетка просто соединяется с землей через резистор (по-прежнему препятствующий закорачиванию на землю источника сигнала). Удобно, что теперь на сетке нулевой потенциал, поэтому больше нет необходимости во входном разделительном конденсаторе (рис. 3.8).

Проанализируем работу каскада с катодным автосмещением подробнее, предполагая, что сеточные токи отсутствуют.

Первоначально, пока ток через электронную лампу не течет, не будет и падения напряжения на резисторе катодного смещения, то есть на катоде будет нулевое напряжение. Постоянно напряжение на сетке также нулевое и при отсутствии входного сигнала, мгновенное напряжение между сеткой и катодом VCK должно быть также нулевым. При подаче анодного питания это вызовет большой ток через электронную лампу. Это ток — ток анода (который в триоде при отсутствии тока сетки равен катодному току), который пройдет через резистор катодного смещения, вызывая падение напряжения на нем. Это падение напряжения вызывает повышение катодного напряжения, Vck понижается, и тока анода уменьшается. Если на катоде относительно земли падает положительное напряжение, а на сетке относительно земли напряжение нулевое, это равносильно тому, что на сетке относительно катода напряжение отрицательное.

 
 
Сайт создан в системе