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

 

 
 

Выбор верхней лампы для μ-повторителя

До этого момента мы всегда неявно предполагали, что входное сопротивление следующего каскада почти не имеет влияния на характеристику предшествующего каскада. Этого влияния бы и не было, если бы использовался анодный выход ниже лампы μ-повторителя, потому что величина сопротивления в цепи сетки следующего каскада (обычно = 1 МОм) несравнима с величиной RH. Фактически она меньше, чем Rh, и, следовательно, снижает действующее значение RHC 2 МОм приблизительно до 650 кОм. Это незначительно влияет на коэффициент усиления, но утраивает искажения, поэтому не рекомендуется использовать анодный выход.

Пока входное сопротивление Rc превышает 10RН предшествующего каскада, можно пренебречь его воздействием на предшествующий каскад, но когда оно становится меньше, нужно подробно исследовать нагрузочную линию по переменному току, чтобы установить — не вызовет ли это проблемы. Рассматривая каскады с активной нагрузкой, также нужно принимать во внимание входное сопротивление следующего каскада.

Построить точную нагрузочную линию по переменному току несложно. Сначала, необходимо найти уточненную нагрузку каскада по переменному току, которая обычно равна параллельному включению сопротивления анодной нагрузки исследуемого каскада и сопротивления в цепи управляющей сетки последующего каскада. Мы знаем, что нагрузочная линия по переменному току должна проходить через рабочую точку по постоянному току (точку покоя), поэтому необходимо найти только ее вторую точку. Простейший способ сделать это — переместиться на несколько клеток по горизонтали (изменить напряжение, скажем, на 100 В) и подсчитать увеличение или уменьшение тока через нагрузку по переменному току — получим вторую точку. Линия, проведенная через эти точки — и есть нагрузочная линия по переменному току. Исследование этой линии позволяет определить коэффициент усиления и линейность каскада, включая влияние входного сопротивления следующего каскада.

Обычно верхняя лампа в μ-повторителе выбирается исходя их несколько иных соображений, чем нижняя электронная лампа такого каскада.

Для начала необходимо оценить необходимое сопротивление эквивалентной нагрузки по переменному току для нижней лампы:

Максимизирование RH минимизируют искажения, вносимые нижней лампой, но опыт показывает, что при RH > 50rа нет дополнительного выигрыша по этим искажениям, и более полезно учитывать искажения, вносимые верхней лампой. Так как катодный повторитель работает со 100%-ой обратной связью, увеличение μ увеличивает обратную связь и уменьшает искажения. Тем не менее, электронным лампам с большим μ требуется более высокое значение Va, во избежание появления тока управляющей сетки. Таким образом, выбор лампы с очень большим μ уменьшает реально достижимое постоянное напряжение Va нижней лампы, и понижает максимальное значение размаха ее анодного напряжения.

Большая крутизна gm также полезна в верхней лампе, особенно если нагрузкой каскада является пассивная компенсационная схему, поскольку результирующее низкое (но изменяющееся) сопротивление rвых составляет меньшую часть в цепи последовательно включенных сопротивлений.

Одиночный триод, например, типа 6С45П имеет μ = 52 и gm = 20 мА/В при анодном токе (соответствующем примерно середине рабочего участка проходной характеристики), но его основным преимуществом в качестве верхней лампы является то, что он допускает размах входного напряжений VCK близко к 0 В без заметных искажения, допуская большой перепад выходного напряжения при заданном напряжении источника питания.

Часто пентоды включают по схеме триода (соединяя его сетки с2 и сЗ с анодом). При таком включении, например, пентод типа D3A также будет хорошим выбором, так как (μ = 80, и gm ~ 20 мА/ В легко достижимы даже при довольно низких токах, но значительный сеточный ток начинается при напряжении смещения VCK ≈ —1,1 В. Пентод D3A имеет позолоченные штырьки и был изготовлен в эру, когда металлизация золотом означала особое качество. Он не только соответствует заводскому описанию, но и имеет стабильные параметры в серии. И наоборот, российский триод типа 6С45П обычно только едва соответствует нижним пределам спецификации и имеет довольно непостоянные параметры, хотя его анодные характеристики являются чрезвычайно линейными.

Ограничения μ-повторителя.

Хотя μ-повторитель является каскадом усиления, обладающим многими преимуществами, он тоже имеет свои ограничения. Выше было показано, что он имеет низкое выходное сопротивление и вносит мало искажений, а, следовательно, его хорошо использовать как линейный каскад с подключением в качестве нагрузки, например, длинных проводов или транзисторного усилителя с низким входным сопротивлением. Тем не менее, низкое полное сопротивление нагрузки делает более крутой нагрузочную линию по переменному току для катодного повторителя, образованного верхней лампой. Хотя эта электронная лампа охвачена 100%-ой обратной связью, очень большая крутизна нагрузочная линии слегка уменьшает коэффициент усиления и катодный повторитель может больше не выйти на номинальный режим каскада с низким Rh при такой же эффективности, как ранее. Таким образом, нижняя электронная лампа будет работать на уменьшенное эквивалентное сопротивление нагрузки, что приведет к росту искажений, вносимых ей. Присоединение реальной внешней нагрузкой всегда несколько увеличивает искажения, вносимые μ-повторителем. Как характерный пример, можно рассмотреть rвых μ-повторителя, построенного на двух лампах типа 6J5/6J5, оцененное при уровне входного сигнала при 0 дБ. При уровне сигнала +28 дБ этот каскад вносил 0,29% нелинейных искажений, поэтому при 0 дБ ожидался коэффициент нелинейных искажений равный 0,01 %. Тем не менее, когда его выходное сопротивление было измерено, (добиваясь на выходе понижение уровня сигнала от 0 дБ до 6 дБ), нагружая каскад резистором сопротивлением 720 Ом, суммарное значение коэффициента нелинейных искажений возросло до 0,85%.

Если μ-повторителю необходимо обеспечить низкое сопротивление нагрузки необходимо при минимально вносимых искажениях, то между μ-повторитель и последующим каскадом целесообразно включение развязывающего каскада-буфера, в качестве которого вполне пригоден обычный катодный повторитель. Для того, чтобы повысить эффективность работы на подобную нагрузку, катодный повторитель должен обеспечивать анодный ток > 10 мА, и электронная лампа должна быть с рамочной сеткой, с большой gm и высоком μ. Для этой цели буду очень хороши рассмотренные в предыдущих примерах триод типа 6С45П или соединенный по схеме триода пентод типа D3A. Катодный повторитель представляет собой нагрузку с высоким эквивалентным сопротивлением, поэтому он может быть напрямую подключен к низкоомному выходу μ-повторителя, снижая тем самым искажения, вносимые верхней лампой μ-повторителя. Для еще большего снижения искажения, катодный повторитель должен быть нагружен на каскад-приемник неизменяющегося тока.

Хорошо разработанный μ-повторитель вводит перегрузку очень внезапно. 6J5/6J5 μ-повторитель, управляемый от источника 51 кОм, управлялся сеточным током, давая выходной сигнал +38,1 дБ (действующее значение напряжения 61,6 В) при искажении 0,87%. Высокое сопротивление источника вызывает жесткое отсечение сеточного тока в начале сигнала, поэтому нужно ожидать затухающую серию нечетных гармоник. Так как сеточный ток срезается только на одном полупериоде, и асимметрично вызывает четные гармоники, можно ожидать все возможные гармоники (рис. 3.33).

Спектр искажений μ-повторителя 6J5/6J5 по входному сеточному току

Рис. 3.33 Спектр искажений μ-повторителя 6J5/6J5 по входному сеточному току

Понижение уровня от 1 дБ до +37,1 дБ уменьшает искажения до 0,54%, и высшие гармоники полностью исчезают (рис. 3.34).

Спектр искажений μ-повторителя 6J5/6J5 с сеточным током ниже на 1 дБ

Рис. 3.34 Спектр искажений μ-повторителя 6J5/6J5 с сеточным током ниже на 1 дБ

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Каскад типа SRPP был разработан в начале 1950-х годов для использования в качестве усилителя мощности или модулятора в телевизионных передатчиках, где требовалось развивать на выходе с малыми искажениями около 1100 В переменного напряжения на нагрузке 400 Ом параллельно с емкостью 500 пФ. В телевидении допустимы намного большие искажения, нежели чем в звуко-записывающей и звуко-воспроизводящей аппаратуре, и стандарты видеосигнала в то время были сравнительно нежесткими, так что «мало искажений» означало ~ 2%, и «незначительные искажения» означали < 1 %.

Хотя маловероятно, что мы будем использовать параллельно управляемый двухтактный (SRPP) усилитель по его основному назначению, полезно понять проблемы с которыми сталкивались его разработчики, и как они были решены. Получение 1100 В амплитудного значения на нагрузке 400 Ом в действительности не проблема — просто требуется мощная электронная лампа, но была проблема поддержания этого напряжения во всем диапазоне модулирующих частот с учетом шунтирования нагрузки параллельной емкостью 500 пФ. Самая высокая частота, спектра видеосигнала тогдашней системой «высокой четкости» серии 405, была 3 МГц, и на этой частоте в емкостное сопротивление Хс 100 Ом ответвлялся значительно больший ток, чем в сопротивление полезной нагрузки 400 Ом. Очевидным решением было увеличить ток покоя в каскаде, но это будет расточительным использованием электричества — потому что в реальных изображениях максимальная амплитуда высокочастотного сигнала появляется очень редко (в отличие от испытательных сигналов).

Двухламповый усилительный каскад SRPP как раз и решает проблему вредного шунтирующего действия емкостной составляющей нагрузки (включая выходную емкость самой лампы, емкость монтажа и т. п.) без необходимости увеличения тока покоя, либо выходной мощности. Упрощенная схема такого каскада показана на рис. 3.35. Нижняя лампа является основным усилителем, а верхняя лампа регулятором. Выше было показано, что из-за вредного влияния емкостной составляющей нагрузки, на высоких частотах требуется больший выходной ток, нежели на низких. Эти процессом как раз и управляет верхняя лампа, режим которой зависит в том числе и от величины переменного тока, отдаваемого каскадом в нагрузку. Последовательно включенный резистор в анодной цепи нижней лампы пропускает в том числе и ток нагрузки. Напряжение, падающее на нем, как раз и используется, чтобы управлять регулятором — верхней лампой. Так как регуляторная лампа обычно может учетверить общую мощность каскада, не требуя дополнительного тока покоя, это уловка позволила разработчикам телевизионного модулятора значительно увеличить коэффициент полезного действия — очень важное соображение для усилителей, рассеивающих киловатты тепла.

 
 
Сайт создан в системе