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

 

 
 

Параллельно управляемый двухламповый усилитель (SRPP)

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 звукозаписывающей и звуковоспроизводящей 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.

Параллельно управляемый двухтактный (SRPP) усилитель

Рис. 3.35 Параллельно управляемый двухтактный (SRPP) усилитель

При построении SRPP каскадов зачастую и верхняя и нижняя лампы выбираются одинакового типа.

Рассмотрим режим работы SRPP каскада. Поскольку, постоянный ток, протекающий через обе электронные лампы каскада одинаков и сами лампы одинаковы, их резисторы катодного смещения Rk также равны. Для постоянного тока, верхняя и нижняя части схемы являются идентичными, поэтому на каждой из них падает половина напряжения питания. Если начертить вертикальные линии на анодных характеристиках — 285 В/2 = 142,5 В, и выбрать ток анода, легко определить требуемое напряжение смещения. Характеристика, снятая при сеточном напряжении —4 В пересекает 142,5 В при токе 4,5 мА, таким образом 4 В/4,5 мА = 889 Ом. Стандартный резистор 910 Ом прекрасно подойдет в качестве катодного автосмещения (рис. 3.36).

Выбор рабочей точки SRPP

Рис. 3.36 Выбор рабочей точки SRPP

Выходное сопротивление каскада можно найти из следующего соотношения:

Также в таких каскадах возможно использовать различные электронные лампы и различные режимы постоянного тока для верхней (V2) и нижней (V1) ламп. В этом случае, полное уравнение, полученное AМОСОМ(AMOS) и Биркиншау (Birkinshaw) дает возможность вычислить коэффициент усиления каскада:

Каскад SRPP занимает промежуточное положение между резисторным усилителем с общим катодом, и μ-повторителем с активной нагрузкой. В то же время низкое значение сопротивления верхнего катодного резистора RK означает, что величина RH относительно нижней лампы неминуемо будет довольно низкой, означая, что каскад

SRPP будет иметь коэффициент усиления AV < μ, и существенно большие искажения по сравнению с μ-повторителем.

Рассмотрим пример построения каскада SRPP на двух триодах типа 6J5GT. Их эквивалентные динамические параметры были заранее определены: gm = 2,95 мА/М, ra = 7,11 кОм, μ = 70.

Расчетные уравнения прогнозируют для этого SRPP каскада коэффициент усиления Av = 14,3 и выходное сопротивление rвых = 2,3 кОм. Сравним такой каскад SRPP с μ-повторителем, построенном на двух таких же электронных лампах с идентичным режимом по постоянному току для обеих ламп (рис. 3.37). Неудивительно, что каскад SRPP имеет значительно более высокий перепад выходного напряжения, чем μ-повторитель. μ-повторителю также требуется более высокое напряжение питания, потому что его часть тратится впустую, вызывая падение напряжения на дополнительном сопротивлении RK 10 кОм.

Схемы сравниваемых каскадов SRPP и μ-повторителя

Рис. 3.37 Схемы сравниваемых каскадов SRPP и μ-повторителя

При выходном сигнале +28 дБ (действующее значение напряжения 19,5 В), μ-повторитель создает примерно 0,24% суммарного значения коэффициента нелинейных искажений, а каскад SRPP дает 1,32% при 15 дБ. Как и прогнозировалось, каскад SRPP дает существенные искажения, и хотя они падают с понижением уровня сигнала, они все же довольно большие для использования его в качестве каскада предусилителя. Также было исследовано влияние напряжения питания на коэффициент нелинейных искажений при уровне выходного сигнала +28дБ. Результаты приведены на рис. 3.38.

Хотя каскад SRPP обеспечивает худшие показатели качества по сравнению с μ-повторителем, но он имеет преимущество в том, что он не требует гальванической развязки по постоянному току (в μ-повторителе необходим разделительный конденсатор к верхней лампе), и он, следовательно, невосприимчив к блокировке. Разумеется, малая чувствительность к шунтирующему влиянию емкостной составляющей нагрузки, также является преимуществом SRPP каскада.

Суммарное значение коэффициента нелинейных искажений в зависимости от напряжения питания для 6J5/6J5 SRPP при +28 дБ

Рис. 3.38 Суммарное значение коэффициента нелинейных искажений в зависимости от напряжения питания для 6J5/6J5 SRPP при +28 дБ

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Усилительный каскад, называемый β-повторителем позволяет объединить преимущества μ- повторителя (с его хорошим коэффициентом полезного действия) и каскада SRPP (с непосредственной связью между нижней и верхней лампой по постоянному току). Принципиальная схема β-повторителя приведена на рис. 3.39.

Замена резистора катодного смещения на биполярный транзистор позволяет не использовать большое (возможно 10 kOm)Rh, уменьшая потери по питанию, и одновременно позволяя двум лампам по прежнему быть непосредственно связанными по постоянному току.

Выходные статические характеристики биполярных транзисторов строятся при фиксированном базовом токе, что предполагает горизонтальные кривые, но характеристики реальных транзисторов обычно представляют собой кривые с небольшим наклоном. В качестве примера, на рис. 3.40 приведено семейство выходных статических характеристик для биполярного транзистора типа ВС549.

Эквивалентное сопротивление лампы со стороны анода определяется как произведение RK на μ, то есть лампа как бы умножает RK на μ. Аналогично, биполярный транзистор умножает любое сопротивление в цепи эмиттера на β или h21е. Таким образом, выходные характеристики транзистора могут быть выровнены добавлением

резистора в цепь эмиттера. Поскольку Л2|е маломощного транзистора примерно равен ≈ 400, резистор 100 Ом в цепи эмиттера дает выходное сопротивление ≈ 40 кОм. Катодный повторитель умножает это сопротивление на его μ, например 20. В результате получаем RH 8 МОм, что даже лучше, чем можно достичь в обычном μ-повторителе.

β-повторитель легко может обеспечить эквивалентное выходное сопротивление RH > 50ra, даже с низким μ верхней лампы. Таким образом, верхняя электронная лампа может и должна быть выбрана с учетом минимальных искажений, иначе она сведет на нет даже самую линейную характеристику нижней электронной лампы.

β-повторитель является замечательным испытательным стендом для проверки ламп на вносимые ими искажения. Если сопротивление источника нижней лампы rи≈ 0 и сопротивление нагрузки RH ≈ ∞, то оставшиеся искажения появляются из-за технологических погрешностей в геометрии лампы, таких как неравномерная намотка сетки и т. п., β-повторитель на двух лампах типа 6J5/6J5, изображенный на рис. 3.39 дает минимум искажений, который удается зафиксировать далеко не на каждом измерительном оборудовании. При уровне выходного сигнала +28 дБ удается зафиксировать только 2-ую гармоника, уровень которой составляет —55 дБ, относительно уровня первой гармоники. Уровни всех других гармоник меньше —100 дБ!

Разрабатывая β-повторитель, можно заменить биполярный транзистор и связанные с ним элементы сборкой на полевых транзисторах (JFET — junction field-effect transistor). Если затвор подсоединен непосредственно к истоку (рис. 3.41), полевой транзистор становится источником неизменяющегося тока. Тем не менее, эквивалентное выходное сопротивление со стороны стока обычно < 10 кОм. По этой причине повторитель с полевым транзистором не так эффективно уменьшает искажения, как β-повторитель с биполярным транзистором.

 
 
Сайт создан в системе