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
 
 

Проблемы смещения по постоянному току

Проверяемые схемы для сравнения искажений

Рис. 4.14 Проверяемые схемы для сравнения искажений

Обратимся теперь к различным способам создания напряжения смещения и сравним их с точки зрения нелинейных искажений, возникающих в усилительных каскадах в следствие неидеальности цепей смещения. Итак, выбрав с большой тщательностью наилучшую топологию каскада, выбираем рабочую точку, которая искусно максимизирует размах выходного напряжения, минимизирует искажения, использует стандартные значения компонентов, и, разумеется режим каскада при этом таков, что легко обеспечивается реальным источником питания. Теперь необходимо выбрать способ создания напряжения смещения каскада, что может быть осуществлено несколькими способами:

• с помощью катодного резистора автосмещения;

• внешнее сеточное смещение;

• катодное смещение с перезаряжаемым аккумулятором;

• катодное смещение с диодом;

• катодное смещение с приемником неизменяющегося тока.

Автосмещение катодным резистором

Очень часто в усилительных каскадах небольшой мощности напряжение смещения получают установкой резистора в цепь катода. Схема такого каскада усиления приведена на рис. 4.15.

Катодное смещение с использованием резистора

Рис. 4.15 Катодное смещение с использованием резистора

При отсутствии тока управляющей сетки, ее потенциал по постоянному току равен нулю. Если анодный ток лампы увеличивается, то катодный ток, протекающий через резистор автосмещения RK, также повышается, делая потенциал катода более положительным по отношению к сетке, поскольку на катодном резисторе при протекании тока всегда будет падать определенное напряжение согласно закону Ома. Таким образом, при возрастании анодного тока будет увеличиваться потенциал катода, а поскольку потенциал сетки постоянный и нулевой, то нулевое сеточное напряжение относительно положительного катодного оказывается существенно ниже. Это эквивалентно отрицательному запирающему напряжению смещения на сетке, благодаря чему лампа будет закрываться, и анодный ток снижаться. Таким образом, с ростом тока, падение напряжения на катодном резисторе будет возрастать, потенциал сетки относительно потенциала катода будет уменьшаться, лампа будет запираться, что приведет к падению анодного тока. Это значит, что включение катодного резистора приводит к возникновению отрицательной обратной связи по току. Этот метод автоматического смещения имеет наименьшую чувствительность к разбросу между лампами, что делает его наиболее популярным. Зная величину анодного тока Ia и требуемое напряжение смещения Vск, применяя закон Ома, легко определить требуемый катодный резистор, поскольку сеточный ток, как правило, отсутствует.

Тем не менее, введение сопротивления в цепь катода усилителя с общим катодом создает отрицательную обратную связь и по переменному току, которая уменьшает коэффициент усиления, что может быть неприемлемо. Традиционное решение — шунтировать катодный резистор конденсатором большой емкости, который является коротким замыканием на звуковых частотах. Тогда катод окажется соединен с общим проводом по переменному току и отрицательная обратная связь по переменному току предотвращается. Обычно приводятся доводы, что звуковой диапазон частот лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц, и что аудио должна быть близка к совершенству в пределах этой полосы. Электролитический развязывающий конденсатор большой емкости, шунтирующий катодный резистор автосмещения не должен оказывать фильтрующее действие в звуковом диапазоне, по этой причине его значение обычно выбирается, чтобы обеспечить частоту среза RC цепи f-3дБ = 1 Гц.

При расчете автосмещения каскада, мы делаем предположение, что напряжение сигнала достаточно небольшое, чтобы оно не влияло на режим каскада постоянного тока. Тем не менее, при приближении к отсечке, пик-пиковое напряжение сигнала на аноде триода может быть сотни вольт, и искажения (делающие форму анодного напряжения несимметричной) приводят к снижению среднего значения анодного напряжения Va. Изменение среднего значения анодного напряжения, неизбежно приведет и к изменению постоянной составляющей анодного тока.

В качестве примера, был испытан усилитель на триоде с общим катодом. Когда сигнал на входе отсутствовал, среднее значение анодного напряжения, измеряемого вольтметром постоянного напряжения, подключенным к аноду лампы, составляло Va= 117,1 В, но когда на каскад подавался чрезмерно большой уровень входного сигнала, вызывавший нелинейные искажения 5% СКГ + Ш, среднее значение анодного напряжения падало до 114,2 В, и изменялось среднее значение тока анода. Изменение среднего значения тока анода также частично вызывается и шунтирующим катодным конденсатором. Поскольку частота среза катодной КС-цепи f-3дБ ≈ 1 Гц, это означает постоянную времени τ ≈ 160 мс. Когда происходит перегрузка усилителя, конденсатору требуется время 5 τ ≈ 1 с для восстановления предыдущего значения (то есть до перегрузки) точки смещения с точностью 99%. За это время внутренне сопротивление лампы rа (которое зависит от Iа) изменится, немного изменяя и эквивалентное выходное сопротивление каскада rвых. Если каскад нагружен на пассивную компенсационную схему, то изменение выходного эквивалентного сопротивления rвых вызывает также и ошибку в частотной характеристике (то есть линейные искажения). Хотя незначительное искажение частотной характеристики может считаться несущественным, когда усилитель создает 5% СКГ + Ш, длительная ошибка частотной характеристики, которая восстанавливается только спустя 1 с после перегрузки, может быть неприемлемой.

Можно наблюдать эффект сдвига смещения при перегрузке усилителя, измеряя постоянное напряжение на цепи катодного автосмещения при большом и малом уровнях усиливаемого сигнала. Этот метод измерения удобен, поскольку может использоваться обычный вольтметр, тогда как для измерения анодных напряжений требуется хороший цифровой вольтметр, который может точно измерять постоянное напряжение в присутствии переменного напряжения и тока значительной величины.

В идеальном случае, никогда не должно быть сдвига рабочей точки (напряжения смещения) лампы, какой бы ни был уровень сигнала. Любые изменения напряжения смещения каскада, возникающие в процессе его работы крайне нежелательны, поскольку приводят к изменению положения рабочей точки, что при больших уровнях сигнала всегда опасно появлением дополнительных нелинейных искажений из-за перехода в режим с отсечкой выходного тока и т. п. При условии, что лампа работает в высококачественном усилителе, нелинейные искажения которого никогда не превышают 1 % СКГ, создание напряжение смещения в цепи катода является вполне достаточным, но если сильная перегрузка усилителя с отсечкой анодного напряжения возможна, то должны быть рассмотрены альтернативные варианты схем смещения.

Сеточное смещение

Если смещение каскада осуществляется не за счет катодного резистора, то изменения постоянной составляющей анодного тока, вследствие нелинейных искажений, порождаемых перегрузками усилителя, не могут вызывать сдвиг напряжения смещения, негативные последствия которого рассмотрены выше.

Внешнее сеточное смещение с использованием вспомогательного источника питания или литиевого аккумулятора

Рис. 4.16 Внешнее сеточное смещение с использованием вспомогательного источника питания или литиевого аккумулятора

Внешнее сеточное смещение, организуемое с помощью вспомогательного источника слаботочного питания отрицательной полярности является характерным в выходных каскадах усилителей мощности, тогда как внешнее сеточное смещение, получаемое при помощи литиевых аккумуляторов лишь ограниченно применяются в предусилителях (рис. 4.16).

Поскольку при внешнем сеточном смещении напряжение между сеткой является фиксированным и ток лампы определяется исключительно видом статических характеристик самой лампы, то такая система смещения никак не реагирует на перегрузки или изменения характеристик лампы при ее старении.

Защита от повышенного тока при перегрузках очень важна в выходных каскадах, потому что сопротивление обмоток выходных трансформаторов незначительно и выходные электронные лампы почти всегда работают с максимальной мощностью рассеяния на аноде. Ток источника питания почти не ограничен, и неполадка быстро приведет к повреждению дорогостоящей электронной лампы. При катодном автосмещении с ростом анодного тока увеличивается и запирающее смещение, что частично решает проблему. При внешнем сеточном смещении всегда необходимо отдельно побеспокоиться о способах ограничения тока при перегрузках.

И наоборот, в каскадах предусилителя или предоконечных каскадах усилителя мощности, электронная лампа редко работает с более, чем половиной максимальной мощности рассеяния на аноде, и роль анодная нагрузки обычно выполняет резистор, который значительно ограничивает анодный ток при его попытках резко возрасти вследствие перегрузок или неполадки.

Катодное смещение с помощью перезаряжаемого аккумулятора

Катодное смещение с помощью перезаряжаемого аккумулятора, работающего на малом токе

Рис. 4.17 Катодное смещение с помощью перезаряжаемого аккумулятора, работающего на малом токе

Как альтернатива катодному автосмещению, создаваемому катодным резистором за счет катодного тока, может быть использован аккумулятор, включаемый в катодную цепь. Вследствие отсутствия катодного резистора, при этом способе смещения также снимается проблема сдвига напряжения смещения при перегрузках каскада. В то же время, катодный ток, протекающий через аккумулятор смещения встречно, будет его заряжать. Перезаряжаемые элементы имеют крайне низкое внутренне сопротивление, таким образом, если они включены в цепь катода (рис. 4.17), то они не вызывают падения переменного напряжения и возникновения обратной связи.

Хотя на схеме показан только один аккумуляторный элемент, несколько (идентичных) элементов могут быть соединены последовательно, чтобы установить требуемое напряжение, хотя это было бы довольно громоздко. При условии, что катодный, текущий через аккумулятор Iк ≤ С/10 (где С — емкость аккумуляторного элемента в ампер-часах), самонагрев, вызванный непрерывной зарядкой не разрушит элемент. Тем не менее, поскольку элемент установлен в ламповых усилителях, возможен его нагрев до более высокой температуры, чем предполагалось изготовителем аккумулятора, по этой причине может быть разумно ограничение тока до С/20. Никелевый металлогидридный элемент (NiMh) типоразмера АА дает напряжение = 1,38 В когда непрерывно заряжается зарядным током 15 мА.

Диодно-катодное смещение

Альтернативой применению резистора катодного автосмещения является использование полупроводникового диода (рис. 4.18а).

Преимущество такого решения заключается в том, что внутренне сопротивление диода намного ниже, чем традиционных катодных резисторов, поэтому больше не нужно шунтировать его конденсатором, что снимает проблему переходных процессов в нем при восстановлении каскада после перегрузок. Хотя внутренне сопротивление диода на переменном токе невелико, необходимо учесть его вклад во внутреннее сопротивление анодной цепи rа. В табл. 4.5. показано прямое падение напряжения и внутренне сопротивление (rдиода) для различных типов полупроводниковых диодов.

Таблица 4.5
Тип диода Прямое падение напряжения при 10 мА Типовое rдиода при 10м А
Кремниевый диод слабых сигналов (1N4148) 0,75 В 6,0 Ом
Германиевый диод слабых сигналов (ОА91) 1,0 В 59 Ом
Инфракрасный светодиод (950 нм) 1,2 В 5,4 Ом
Дешевый красный светодиод 1,7 В 4,3 Ом
Дешевый желтый, желто/зеленый светодиод 2,0 В 10 Ом
EZ81 2,3 В 195 Ом
Истинно зеленый светодиод (525 нм) 3,6 В 30 Ом
Голубой светодиод (426 нм) 3,7 В 26 Ом
EZ80 5,5 В 485 Ом

В отличие от обычных выпрямительных и детекторных полупроводниковых диодов, светоизлучающие диоды (СИД) обеспечивают большее прямое падение напряжения за счет более высокого внутреннего сопротивления, поэтому лучше использовать пару дешевых красных СИД, соединенных последовательно, чем дорогостоящий монохромный зеленый или голубой светодиод. Маловероятно, что будет использоваться германиевый диод, потому что при почти равном падении напряжения, инфракрасный светодиод имеет одну десятую внутреннего сопротивления по сравнению с обычным диодом. Термоионные диоды вряд ли улучшат показатель внутреннего сопротивления, по этой причине их также вряд ли целесообразно использовать.

Обратное смещение порождает больше шумов в диоде, чем прямое смещение, но дает возможность иметь более высокий потенциал источника опорного напряжения, что делает целесообразным использование стабилитронов (рис. 4.186).

Катодное смещение с диодом

Рис. 4.18 Катодное смещение с диодом

В стабилитронах низкого напряжения используется истинный эффект Зенера, но диоды высокого напряжения в действительности используют лавинный эффект. При напряжении порядка 6,2 В, присутствуют оба эффекта, их противоположный температурный коэффициент подавляется, внутреннее сопротивление rдиода при этом минимальное, шум тоже минимальный, поэтому удобнее всего стабилитроны на напряжение 6,2 В. Если требуется идеальный источник высокого опорного напряжения, то лучше включить последовательно несколько стабилитронов на 6,2 В и светодиодов, чем одни стабилитрон высокого напряжения.

Диодное смещение является идеальным для смещении нижней лампы μ-повторителя или параллельно управляемого SRPP усилителя, потому что анодный ток этих ламп Ia стабилизирован работой цепей смещения верхней электронной лампы.

Так как внутренне сопротивление rдиода 0, изменение тока сигнала вызывает изменение напряжения на диоде. Ток сигнала также порождает падение напряжения на нагрузке каскада RH, поэтому:

получаем:

 

Смысл этого уравнения в том, что внутренне сопротивление диода rдиода меняется при изменении тока: вольтамперная характеристика диода приведена на рис. 4.19.

Изменение тока в зависимости от приложенного напряжения для дешевого красного светодиода (вольтамперная характеристика диода)

Рис. 4.19 Изменение тока в зависимости от приложенного напряжения для дешевого красного светодиода (вольтамперная характеристика диода)

Так как внутреннее сопротивление диода rдиода не постоянно, напряжение сигнала на нем искажается. Так как наличие сопротивления в катодной цепи, как было показано выше, приводит к возникновению отрицательной обратной связи по току, то искаженное нелинейной вольтамперной характеристикой диод, падающее на нем напряжение оказывается приложено последовательно с сигналом во входную цепь. Это иллюстрируется простейшей эквивалентной схемой (рис. 4.20).

Тем не менее, приведенные выше уравнения и вольтамперная характеристика диода дают основания считать, что искажения, вносимые за счет диода катодного смещения могут быть уменьшены следующими способами:

• исключая диодное смещение как таковое для каскадов с малыми анодными токами 1а < 10 мА, поскольку внутреннее сопротивление rдиода особенно нелинейно при малых токах;

• максимизируя нагрузочное сопротивление каскада RH

• уменьшая напряжение выходного сигнала VRH.

Эти условия подразумевают, что диодное смещение подходит наилучшим образом для:

• входных каскадов предусилителей и корректоров АЧХ граммофонных пластинок по стандарту RIAA: у этих каскадов как правило анодный ток Ia большой и уровень сигнала низкий. Кроме того, каскад может немедленно восстанавливаться в случае перегрузки из-за интенсивных помех, на высоких частотах, вызванных пылью и т. п. на пластинке;

• каскадов μ-повторителей: активная нагрузка максимизирует RH и анодный ток Iа при этом достаточно большой.

Внутренне сопротивление нелинейного диода добавляет искажения последовательно с источником

Рис. 4.20 Внутренне сопротивление нелинейного диода добавляет искажения последовательно с источником

Смещение с помощью приемника неизменяющегося тока

Катодное смещение, используя приемник неизменяющегося тока

Рис. 4.21 Катодное смещение, используя приемник неизменяющегося тока

Для поддержания величины катодного тока лампы неизменным при воздействии перегрузок, неисправностей и т. п., неплохим решением является использование каскада — приемника неизменного (стабильного) тока в качестве устройства катодного смещения (рис. 4.21).

Так как приемник неизменяющегося тока является разомкнутой цепью по переменному току, он вызывает 100% отрицательную обратную связь в несимметричном каскаде, но он является непревзойденным для смещении дифференциальной пары.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Немаловажный вклад в нелинейные искажения вносят сами усилительные приборы — электронные лампы. Казалось бы, на первый взгляд об искажениях лампы можно судить по семейству ее статических характеристик. Например, семейство выходных (анодных) статических характеристик лампы, имеющие заметно различные промежутки между кривыми, снятыми при разном сеточном напряжении (при условии его изменения с фиксированным шагом), указывает на искажения. В то же время, лампа, обладающая более равномерными характеристиками, далеко не обязательно будет генерировать мало искажений. В конечном счете, разработчику остается либо использовать электронные лампы, специально разработанные для линейного усиления с малыми искажениями, либо самому проверять лампы на предмет искажений.

Специальные разработки ламп с малыми искажениями

Минимизирование искажений приводит к удорожанию производства электронных ламп, поэтому, когда разрабатывались электронные лампы с малыми искажениями, они были предназначены специально для создания высоко-качественной аудиоаппаратуры, которая включает как профессиональное студийное и звукозапи-сывающее оборудование, так и бытовую аудиотехнику повышенного качества.

В 1930-х годах, при разработке ламп во главу угла ставился коэффициент усиления, который в те времена у большинства ламп был достаточно низким. Все остальные показатели приносились в жертву в угоду коэффициенту усиления. Например, идея отрицательной обратной связи, имеющая в качестве последствия снижение коэффициента усиления, рассматривалась в те времена как ересь. Поэтому технические предложения Гарольда Блэка (Harold Black) на сей счет, хоть и были заверены 18-го августа 1927, но патент США не был выдан до 21-го декабря 1937.

Тем не менее, уже в те времена специально разрабатывались лампы особой конструкции, позволяющие получать малые нелинейные искажения в усилителях. Одной из первых ламп, специально предназначенных для усилителей с малыми искажениями, можно назвать американский триод типа 76.

В последствии, когда отрицательная обратная связь стала широко распространенной, стало выгоднее уменьшать искажения, жертвуя коэффициентом усиления, но, повинуюсь, старым добрым традициям, разработчики на это шли далеко не всегда. Поэтому последнее поколение ламп (например, серий ЕСС83/12АХ7, и т. п.) имеет более высокий коэффициент усиления, но больше искажений.

Электронные лампы с малыми искажениями также требовались и телекоммуника-ционным компаниям, но не потому, что они были сильно озабочены точностью воспроизведения речевых сигналов. Проблема линейности возникла тогда, когда было принято решение о внедрении многоканальных систем передачи телефонных каналов. Если нужно обеспечить тысячу телефонных каналов между двумя городами на расстоянии десяти миль, можно проложить 1000 витых пар, но кабель, содержащий такое количество проводов, дорогостоящий и его трудно прокладывать. Решение, принятое компаниями электросвязи было оригинальным, но единственно правильным — модулировать на каждом телефонном канале несущую частоту радиодиапазона, как это делается в радиосвязи и радиовещании. Причем, каждому телефонному каналу при этом выделяется своя частота. Стоит заметить, что такой принцип частотного уплотнения каналов сегодня, в век цифровой техники, считается устаревшим, но в те далекие годы он был единственно возможным. Групповой радиосигнал, содержащий 1000 модулированных несущих можно передать при помощи одного единственного коаксиального кабеля, который достаточно дешев и легко прокладывался. Однако, все кабели вносят потери. При реальных расстояниях между городами (а в особо крупных городах и между районами в пределах города) потери становится существенными, поэтому всем таким кабельным линиям связи необходимы промежуточные усилители, которые обычно устанавливаются через равные расстояния. Одно из многих преимуществ многоканальной передачи телефонных каналов — как тысяча телефонных каналов в одном кабеле для рассматриваемого примера — также является то, что необходим только один промежуточный усилитель группового сигнала, вместо тысячи раздельных. Но этот усилитель обязательно должен быть сверхлинейным! Иначе нелинейные составляющие от одного телефонного канала будут неизбежно попадать в полосу соседнего. Таким образом, любые нелинейные искажения искажение в усилителе группового сигнала вызывает наложение одного телефонного разговора на другой. Электронные лампы, разработанные для использования в промежуточных усилителях широкополосной многоканальной телефонии, таким образом, просто должны генерировать минимум нелинейных искажений.

Во многих электронных лампах последнего поколения применяется сетка на каркасе. Некоторые, например, лампы серий 417/5842, были разработаны для малых искажений, другие, например, ЕСС88/ Е88СС, просто извлекли пользу от улучшенной технологии производства и создают мало искажений. Некоторые электронные лампы, например, тип Е182СС и тип 6350 были разработаны для использования в первых цифровых компьютерах, где наиболее важна долговечность даже с полным нагревом и отсутствием тока анода, который вызывает рост сопротивления переходного слоя катода. Другие электронные лампы были разработаны и изготовлены без учета искажений.

Проблема выходной ступени генератора кадровой развертки в старых ламповых телевизорах очень похожа на проблему аудиоусилителя, имеющего в качестве нагрузки громкоговоритель. Оба устройства используют выходные трансформаторы для согласования электронной лампы с нагрузкой и работают в звуковом частотном диапазоне. Тем не менее, телевизионные отклоняющие катушки развертки приводятся в действие управляющим током, а не напряжением как в стандартных громкоговорителях. К сожалению, ограниченная индуктивность первичной обмотки Lп выходного трансформатора формирует ток самоиндукции в дополнение к току отклоняющей катушки развертки, и это означает, что общий ток необходимый от лампы генератора кадровой развертки искажен по сравнению с идеальным током, требуемым отклоняющими катушками. На практике использовались многие способы достижения требуемой кривизны формы отклоняющего тока развертки — например, использование кривизны выходных характеристик триода. Так как индуктивность первичной обмотки Ln выходного трансформатора кадров не регулируется, требуемая кривизна развертывающего тока должна быть управляемой, поэтому в цепь катода электронной лампы выходного каскада кадровой развертки часто включался переменный резистор, чтобы корректировать линейность изображения по вертикали.

Основная проблема использования в аудио усилителях ламп, предназначенных для работы в генераторах кадровой развертки телевизоров, — отсутствие каких-либо серьезных требований разработчиках к их искажениям. Связано это с тем, что, как упоминалось выше, для обеспечения требуемой линейности развертки, достаточно установить катодный потенциометр — регулятор. Ранние разработки ламп для кадровой развертки, например, сдвоенный триод 6ВХ7, дают широкие отклонения по искажениям, поэтому такие лампы должны отбираться индивидуально при использования в аудиотехнике. Вероятность обнаружения пары ламп с малыми искажениями в одной колбе низка, поэтому отбор пары с малыми искажениями среди одиночных триодов 6АН4 аналогичного назначения было бы намного более дешевой альтернативой. Более позднее поколение ламп, например, ЕСС82 (также предназначенных для использования в генераторах кадровой развертки телевизоров) извлекло пользу из улучшенной технологии производства и искажения крайне унифицированы от экземпляра к экземпляру: они единообразно плохие.

 
 
Сайт создан в системе