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

 

 
 

Металлизированные пленочные резисторы

Изготавливаемые промышленностью резисторы бывают обычно двух типов: металлические пленочные (металлизированные) резисторы и проволочные. Вопреки все еще распространенным случаев применения углеродных пленочных резисторов, они являются полным анахронизмом и в дальнейшем изложении просто не рассматриваются, так как шумовые характеристики и значения допусков на точность изготовления для них просто удовлетворяют требованиям, предъявляемым к аудиоаппаратуре повышенного качества. Следует, правда, заметить, что очень низкое значение индуктивности этих резисторов в ряде случаев делает их использование в качестве сеточных ограничительных резисторов оправданным.

Постоянный контроль за качеством применяемых материалов и технологическим процессом производства металлизированных пленочных резисторов определяют их хорошие характеристики, поэтому следует более детально рассмотреть их конструкцию.

Процесс начинается с изготовления индивидуальных керамических прутков (стержней или трубочек), на которые затем должна наноситься пленка резистивного материала. Прутки должны иметь гладкую поверхность, так как излишняя шероховатость поверхности приводит к изменениям в толщине наносимого резистивного слоя и вызывает разрывы в металлической пленке, которые затем вызывают повышенный шум. Хотя керамический материал является мало активным с химической точки зрения, на его поверхности могут иметься посторонние загрязнения, например, следы органических смазочных масел или упаковочных материалов. Для их удаления используется термический обжиг в специальных печах при температуре, превышающей 1000 °С.

Не остывшие после обжига прутки поступают в барабан в количестве до 50 тыс. штук одновременно. Барабан помещается в рабочую камеру высоковакуумной распылительной установки, которую упрощенно можно представить в виде большой электронной лампы. Электронная пушка установки эмитирует пучок электронов, обладающих высокой энергией, которые магнитной отклоняющей системой установки фокусируются и направляются на анод, изготовленный из хром-никелевого сплава (и который часто называется мишенью). Электроны, обладающие высокой энергией, выбивают поверхностные атомы мишени, образуя хром-никелевые пары. Вращение каждого прутка в барабане вокруг своей оси, совместно с вращением самого барабана, позволяет парам резистивного сплава равномерно осаждаться на всей поверхности прутка. Время процесса напыления определяет толщину пленки на прутке и является первым параметром технологического процесса, который определяет сопротивление будущего резистора.

Толщина напыляемой пленки влияет на уровень собственных шумов резистора: более тонкая пленка резистивного покрытия приводит к более высокому уровню шумов по сравнению с более толстой. Если хром-никелевый сплав содержит примеси других элементов, то он может образовывать при осаждении гранулированную структуру, что также приведет к увеличению уровня шумов резистора. Если адгезия (сила сцепления пленки и прутка) будет малой, то пленка может начать отслаиваться от подложки, опять вызывая увеличение шума, нестабильность сопротивления и даже обрыв резистивного слоя.

Простая хром-никелевая пленка, не содержащая специально вводимых посторонних примесей, не в состоянии обеспечить значение температурного коэффициента сопротивления, ТКС, порядка необходимых 5 частей на миллион, или 5 * 10-6, но в случае необходимости, используя приемы химической модификации состава пленки можно добиться требуемого значения ТКС.

После напыления пленки устанавливаются торцевые колпачки, обеспечивающие электрический контакт внешних выводов резистора с резистивной пленкой. При установке колпачков на прутки используется тугая посадка с натягом, поэтому точно выполненная подгонка размеров является ответственной операцией. Если посадка будет очень тугой, то при надевании колпачка он может повредить пленку, однако при слишком слабой посадке не будет обеспечиваться хороший электрический контакт. Оба этих дефекта также вызывают повышение уровня собственных шумов в готовом резисторе. Так как материал колпачка отличается от материала резистивной пленки, в месте контакта образуется термопара, которая также может явиться источником дополнительных шумов (действуя в качестве термо-ЭДС), поэтому, выбору материала для колпачков должно уделяться повышенное внимание.

Как правило, в качестве материала колпачков используются сплавы на основе железа, но часть производителей, такие, например, как МЕК Холсворти (МЕС Hols-worthy) используют для серии своих резисторов Holco колпачки из немагнитных материалов, что, вполне вероятно, может являться немаловажным фактором, определяющим высокое качество звучания аппаратуры, в которой они используются. Если необходимо, материал колпачка может быть проверен с использованием небольшого магнита. К сожалению, во многих компонентах используются стальные выводы, имеющие покрытия из других металлов, которые из-за более низкой теплопроводности (по сравнению с медью) ухудшают условия для теплового отвода.

Метод электронно-лучевого напыления не относится к процессам, обеспечивающих высокую точность толщины наносимого покрытия, поэтому величина сопротивления пленок имеет, как правило, разброс от ±10 до ±20%. После того, как были установлены концевые колпачки, можно измерить сопротивления резисторов и рассортировать их по партиям. Цель этой операции заключается в том, чтобы обеспечить унифицированность операции по нарезке винтовой спирали (см. ниже) и, следовательно, эксплуатационные качества продукции.

Хотя прутки с нанесенной на них пленкой и представляют резистивные элементы, величина их сопротивления очень мала. Поэтому стоит задача увеличить сопротивление. Эта операция выполняется путем нарезания по сплошной пленке винтообразной канавки, проходящей от одного концевого колпачка до другого. Этим значительно увеличивается длина токопроводящей дорожки, хотя при этом она становится намного уже. Если шаг винтовой нарезки очень мал, то дорожка становится чрезвычайно узкой и длинной, а сопротивление резистора при этом становится пропорционально больше. Многие производители называют эту операцию умножением сопротивления. Некоторые детали этой операции будут обсуждены чуть позже.

Традиционно, для винтовой нарезки используется дисковая пила с алмазной кромкой, при этом глубина прорези канавки имеет большое значение. Если прорез очень неглубокий, то существует опасность, что пленка будет прорезана не полностью, образуя короткое замыкание между соседними витками винтовой нарезки. Если же прорез окажется очень глубоким, то алмазная кромка пилы будет быстро выходить из строя при контакте с керамикой прутка и соответствующий резистор будет нарезан с изъянами. Дефекты обоих типов вызовут увеличенные шумы в резисторах.

В современных технологических методах для нарезки винтовой канавки используется серебряно-натриевый, Y-Ag, лазер, с помощью которого прорезается очень узкая и точная канавка. Однако и этот точный метод не лишен подводных камней. Если энергия лазера оказывается недостаточной, канавка прорезается не полностью, что приводит к коротким замыканиям между соседними витками. Если же энергия лазерного луча оказывается слишком большой, то края резистивной пленки на образующейся канавке становятся неровными и рваными. Оба эффекта приводят к увеличению собственных шумов резистора.

По мере роста коэффициента умножения сопротивления резистора, токопроводящая дорожка должна становится все уже, при этом относительное влияние ее краев сравнительно с основной массой токопроводящей дорожки будет становиться все более значительным. Это отражается и в технической документации производителей резисторов, отражающих шумовые характеристики. Они подтверждают, что уровень избыточных шумов, генерируемых в пленочных резисторах, возрастает от значений сопротивления свыше 100 кОм. Этот эффект особенно заметно проявляется в резисторах, имеющих невысокую мощность рассеяния, потому что их меньшие размеры требуют более высокого коэффициента умножения для получения точно такого же значения сопротивления.

Пленочные резисторы также характеризуются максимальным значением рабочего напряжения, которое не зависит от рассеиваемой мощности, а определяется максимальной напряженностью поля, возникающей в канавке между краями соседних токопроводящих дорожек. По мере увеличения приложенного (или падающего) напряжения возрастает вероятность, что чрезмерно возрастут токи утечки (определяемые неустойчивой, зависящей от напряжения проводимостью), возникшие в канавке из-за погрешностей при удалении резистивного материала при прорезании канавки спирали. В предельном случае, при достаточно больших приложенных постоянных напряжениях не исключается возникновение дугового разряда между соседними витками винтовой нарезки и последующее разрушение пленочного резистора. Если пленочный резистор используется в качестве анодной нагрузки, то оказывается недостаточным убедиться только в том, что рассеиваемая им мощность будет достаточна, необходимо также выбирать резистор по величине допустимого рабочего напряжения. Существует эмпирическое правило, что компоненты, рассчитанные на более высокую мощность рассеяния, имеют не только более высокие рабочие напряжения, но и меньшие значения избыточных шумов.

В области малых значений напряжений, причиной появления избыточных шумов обычно являются токи утечки. В паспортных данных резисторов параметры избыточных шумов обычно приводятся в значениях напряжения шума, выраженного в микровольтах, относительно приложенного постоянного напряжения. Для максимального снижения шумов в пленочных резисторах необходимо стараться максимально снизить падение постоянного напряжения на этом резисторе. Типичным значением величины избыточных шумов являются значения порядка 0,1 мкВ/В, что составляет уровень шумов, равный —140 дБ. Однако, избыточный шум может возрасти до значения 1 мкВ/В, либо еще более высокого значения для высокоомных резисторов, что может составить уровень уже до -100 дБ.

Вышесказанное означает, что при приложении напряжения сигнала к пленочному резистору в нем генерируется зависящий от уровня сигнала шум, так называемый модулированный шум. Так как в усилителе используется большое количество резисторов, то модулированный шум может значительно превысить уровень теплового шума и стать заметным явлением в усилителе с малым уровнем шума, однако, оставаться незаметным в усилителе худшего качества.

Лазерная нарезка пленочных резисторов обеспечивает высокую точность номинальных значений их сопротивлений. Затем к торцевым колпачкам привариваются луженые медные выводы, после чего резистор закрывается защитной эпоксидной пленкой. Последней операцией является нанесение на резистор маркировки.

Далее будет показано, что любые отклонения или нарушения при выполнении операций технологического процесса могут привести к увеличению шумов, поэтому производители резисторов часто используют контроль искажений по уровню 3-ей гармоники или уровню шумов в качестве показателя качества продукции. К большому сожалению разработчиков аудиоаппаратуры, при таких измерениях, как правило, используется фильтр с шириной полосы пропускания 1 кГц, центр которой расположен на частоте 1 кГц, а не фильтр, рассчитанный на ширину полосы пропускания звукового диапазона от 20 Гц до 20 кГц. Тем ни менее, использование данного показателя приносит несомненную пользу для оценки продукции конкретного производителя.

Не обязательно все резисторы должны иметь торцевые колпачки и гибкие медные выводы. У резисторов, предназначенных для поверхностного монтажа, концы покрыты серебряно-палладиевым припоем. Поэтому при пайке резисторов, предназначенных для поверхностного монтажа, необходимо использовать серебросодержащие припои, которые предотвратят диффузию атомов серебра во время пайки из покрытия на торцах резистора и не приведут к ухудшению ее качества.

Диапазон сопротивлений пленочных металлизированных резисторов простирается от 1 Ом до 10 МОм, хотя в настоящее время можно найти резисторы с сопротивлением до 50 ГОм.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Проволочные резисторы обычно предназначены для установки в те цепи, где на них происходит рассеяние значительных мощностей, причем, компонент, рассчитанный на мощность 50 Вт, является достаточно распространенным, возможно найти компоненты, рассчитанные на мощности до 1 кВт. Значения сопротивлений таких резисторов перекрывают несколько разрядов, как и у пленочных металлизированных резисторов, однако предельное значение сопротивления составляет, как правило, около 100 Ом.

В процессе производства проволочных резисторов также в качестве основы для нанесения резистивного материала используются керамические прутки или трубочки. Однако в качестве резистивного материала используется высокоомная проволока или лента, которая навивается на стержень, а затем ее концы привариваются к торцевым колпачкам, к которым впоследствии привариваются выводы резистора. Резисторы, имеющие небольшую мощность рассеяния (до 20 Вт) затем покрываются керамической глазурью, предотвращающей смещение витков проволоки, а также герметизирующей сам элемент. Резисторы, рассчитанные на большие мощности, могут иметь навинчивающиеся торцевые колпачки и устанавливаться в прессованные алюминиевые экраны, обеспечивающие хороший теплоотвод от резистивного элемента к внешнему теплоотводящему радиатору. Однако резисторы с высокими значениями сопротивлений имеют, как правило, большое количество плотно расположенных витков из тонкого высокоомного провода, поэтому вероятность развития дугового разряда между соседними витками определяет величину рабочего напряжения, а этот фактор может оказать большее влияние на максимально допустимую мощность рассеяния.

Процесс старения проволочных резисторов

Скроджи (Scroggie) в своей работе указал, что в силу того, что проволока резистора в процессе намотки должна иметь определенное натяжение для обеспечения равномерной намотки витков, то такое натяжение вызывает в проволоке напряжения, которые ослабевают со временем, вызывая изменения в сопротивлении резистора. Он также предположил, что этот процесс может быть ускорен путем прогрева резистора в печи при температуре 135 °С в течение 24 часов. Автор попытался проверить эту гипотезу. Он предварительно замерил сопротивления партии плакированных алюминием, проволочных резисторов, затем поместил их в бытовую электропечь на день, установив минимальный нагрев, после этого охладил их вместе с печью до комнатной температуры. После всех манипуляций автор вновь замерил сопротивления. Использование даже простого цифрового 3,5 разрядного измерителя позволило установить существенное изменение сопротивления: для резисторов, хранящихся после изготовления свыше четырех лет, разницы при измерении сопротивлений обнаружено не было, однако для свежеизготов-ленных резисторов такая разница достигала 0,5% величины сопротивления. Поэтому представляется достаточно разумным проводить искусственное старение проволочных резисторов, которые предполагается использовать в качестве анодной нагрузки в дифференциальном усилителе, до того, как проводить операцию по согласованию нагрузок.

 
 
Сайт создан в системе