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
 
 

Конденсаторы - Общие сведения

Конденсаторы обладают способностью накапливать и сохранять электрический заряд. Заряд сохраняется на двух изолированных друг от друга пластинках конденсатоpa, между которыми приложено внешнее напряжение. Если напряжение между обкладками конденсатора отсутствует, то заряд также отсутствует и принято считать, что конденсатор разряжен.

Все конденсаторы, применяемые в электротехнике, состоят из двух основных частей: пары токопроводящих пластин, или обкладок, и изолирующего материала, называемого диэлектриком, который разделяет обкладки. В самом простом виде конденсатор состоит из двух плоскопараллельных пластин, разделенных вакуумом.

Плоский конденсатор

Вполне очевиден тот факт, что емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади А его пластин и обратно пропорциональна расстоянию d между ними. Этого следует ожидать, так как если раздвигать пластины на бесконечно большое расстояние, то уменьшающиеся заряды пластин не смогут взаимодействовать друг с другом, а каждая пластина по отдельности уже не будет являться конденсатором. Если заряд накапливается на пластинах, то можно положить, что внесение любого материала k между пластинами повлияет на емкость конденсатора, путем ослабления взаимодействия между заряженными пластинами. Вышеприведенные аргументы можно изложить несколько формальным способом, используя следующее соотношение:

Для того, чтобы рассчитать реальное значение емкости конденсатора, необходимо ввести некоторую постоянную, характеризующую степень ослабления взаимодействия между пластинами за счет введения диэлектрика. Из физики известно, что под действием электростатического поля, возникающего между двумя заряженными обкладками, происходит поляризация диэлектрика, в итоге вызывающая ослабление напряженности этого самого поля. Для учета этого явления, вместо эмпирического коэффициента k, в формулу необходимо ввести специальные физические величины, называемые диэлектрическими постоянными: чтобы получить уравнение, приведенное ниже:

В данном выражении присутствуют две диэлектрические проницаемости: постоянная ε0 известен, как абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума и для системы единиц СИ равен: ε0 = 8,854 * 10-12 Ф/м. Константа εr., характеризует относительную диэлектрическую проницаемость материала, помещенного в качестве диэлектрика между пластинами конденсатора, связана со значением абсолютной диэлектрической проницаемости, причем всегда значение εr > 1.

Несложный расчет, проведенный с использованием данного уравнения, показывает, что в условиях вакуума (хотя с известным приближением можно считать, что результат, полученный для условий воздушного зазора, будет почти идентичен результату, полученному для условий вакуума) плоский конденсатор, имеющий площадь пластин 1 м2, и которые разделены расстоянием 10 см, будет иметь емкость 88,5 пФ. Если посмотреть на реальные схемы лампового усилителя, то это не такая уж и большая емкость, а подобные размеры конденсатора, просто недопустимо большие. Разумеется конструкции реальных конденсаторов таковы, что их размеры намного меньше, чем в рассмотренном примере.

Уменьшение зазора между пластинами и увеличение количества пластин

Самым простым способом увеличить емкость конденсатора без увеличения его геометрических размеров, является уменьшение зазора между пластинами, поэтому в промышленно выпускаемых конденсаторах величина расстояния между ними составляет 5 мкм или еще меньше.

Вторым способом является увеличение количества пластин, например, изготовление конденсатора в виде блоков из отдельных пластин, в каждом из которых все пластины одного блока соединятся вместе (рис. 5.2). Такой прием практически удваивает емкость по сравнению с интуитивно ожидаемым в первый момент значением, так как в этом случае используются обе поверхности каждой из пластин (за исключением, естественно, только двух крайних пластин). Такая конструкция часто используется для слюдяных посеребренных конденсаторов и также для объединенных в батареи пленочно-фольговых конденсаторов.

Поперечный разрез стандартного конденсатора с параллельными пластинами

Рис. 5.2 Поперечный разрез стандартного конденсатора с параллельными пластинами

Вырезание квадратиков из диэлектрика и соответствующих металлических пластинок при изготовлении рассмотренной выше конструкции, а затем сборка их в одну батарею является дорогостоящим предприятием, поэтому большая часть конденсаторов изготавливается иначе. Берутся две длинные полоски фольги, являющиеся пластинами или обкладками конденсатора, между ними помещается полоска диэлектрика, затем все это сворачивается в форме цилиндра, и в конце к каждой из обкладок присоединяются электрические выводы.

Свойства диэлектрика. Эквивалентная схема конденсатора

Изготовить конденсатор с воздушным диэлектриком, в котором воздушный зазор был равномерным и составлял бы между пластинами точно 5 мкм по всей поверхности, практически невозможно, следовательно, между пластинами чаще всего необходимо класть разделительную диэлектрическую прокладку. Так как используемый диэлектрик будет иметь значение относительной диэлектрической проницаемости εr > 1, то это приведет к дополнительной возможности еще больше уменьшить геометрические размеры конденсатора при сохранении той же самой величины его емкости. (Либо, при тех же размерах получить увеличение емкости.)

К сожалению, такой способ увеличения емкости конденсатора произойдет за счет изменения его других параметров, влияние которых следует рассмотреть подробнее. Любой диэлектрик характеризуется тремя основными параметрами: относительной диэлектрической проницаемостью, электрической прочностью и диэлектрическими потерями.

Относительная диэлектрическая проницаемость, εr, которая уже упоминалась выше, и является коэффициентом, на который увеличивается (относительно случая, когда диэлектриком является вакуум) емкость конденсатора после помещения между пластинами нового диэлектрика.

Электрическая прочность характеризует максимальную напряженность электрического поля, измеряемую в вольтах на метр, которая может быть приложена к диэлектрику до того, как в нем произойдет пробой и он утратит свои изолирующие свойства. Этот фактор как раз и определяет предельное значение рабочего напряжения конденсатора.

Диэлектрические потери характеризуют степень неидеальности диэлектрика и отличия его свойств от идеального при значениях напряжения между обкладками конденсатора, не достигающих пробоя. Непосредственный способ характеризовать потери — это измерить токи утечки, которые протекает в диэлектрике при приложении максимального значения рабочего напряжения к конденсатору (и которые обычно выражаются в микроамперах). Этот метод обычно используется для электролитических алюминиевых и танталовых конденсаторов. Пленочные конденсаторы, как правило, характеризуются значительно меньшими потерями, поэтому для таких конденсаторов могут быть использованы величина сопротивления изоляции, или сопротивление току утечки. Так как диэлектрические потери могут различаться по своей величине для случая применения конденсаторов в цепях постоянного и переменного токов, то поэтому гораздо удобнее пользоваться такой характеристикой, как тангенс угла диэлектрических потерь, tgδ, который характеризует величину активных потерь в диэлектрике на различных частотах. Следует отметить, что при измерении tgδ не делается различий между параллельным сопротивлением утечки диэлектрика и любым последовательным сопротивлением, таким как сопротивление подводящих проводов или сопротивление обкладок.

Омические сопротивления подводящих проводов и обкладок объединяются вместе и получили общее название эффективное последовательное сопротивление (ESR). Для некоторых компонентов схем, таких как электролитические конденсаторы большой емкости, применяемых в источниках питания или катодных полосовых фильтрах, данный параметр является очень важным, так как он может составлять значительную часть полного импеданса конденсатора. В источниках питания в накопительных конденсаторах протекают значительные токи, которые вызывают сильный внутренний саморазогрев структуры. По этой причине также используется параметр, очень тесно связанный с последовательным эффективным сопротивлением, получивший название максимальная постоянная составляющая пульсирующего тока.

Гибкие выводы обладают собственной последовательно подключаемой в схеме индуктивностью, а если не предприняты особые меры, то пластины конденсатора также обладают собственной индуктивностью. Простая эквивалентная схема замещения реального конденсатора выглядит следующим образом: параллельно емкости включается сопротивление потерь диэлектрика, а затем, последовательно этой цепи — эффективное последовательное сопротивление выводов и обкладок, а также паразитная индуктивность выводов (рис. 5.3).

Эквивалентная схема замещения реального конденсатора

Рис. 5.3 Эквивалентная схема замещения реального конденсатора

При рассмотрении схемы сразу становится ясным, что речь идет о классическом резонансном контуре, более того, для электролитических конденсаторов нередко частота собственного резонанса приводится в технической документации производителей. Более подробно эта проблема будет обсуждаться позже.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Огромное многообразие материалов и технологий, используемых при изготовлении обкладок конденсатора и диэлектрика, приводит к огромному количеству вариантов их применения и такому же многообразию конструктивного оформления (рис. 5.4).

Приведенная на рис. 5.4 древовидная схема иллюстрирует деление конденсаторов на основные типы. Две основные ветви образуют конденсаторы, в которых используются полярные и неполярные диэлектрики. Конденсаторы с полярными диэлектриками немедленно выходят из строя при включении в схему с обратной полярностью приложенного напряжения, а также, зачастую, и в цепи переменного тока. Конденсаторы с неполярным диэлектриком различаются, прежде всего, по конструктивному исполнению обкладок: независимые обкладки, фольговые, либо обкладки, в которых металлическая пленка напыляется непосредственно на диэлектрик. Затем более подробная классификация таких конденсаторов производится по типу используемого диэлектрика, хотя некоторые типы диэлектриков могут присутствовать в различных конструктивных вариантах исполнения, а в некоторых и нет (в частности, из-за возможных технологических ограничений).

В самых общих чертах конденсаторы, максимально приближающиеся по своим характеристикам к идеальным для применения в высоко-качественных усилителях звуковой частоты, располагаются в нижней части схемы, тогда как конденсаторы с максимальной удельной емкостью располагаются в верхней части схемы. Иными словами, конденсаторы высокого качества оказываются по своим геометрическим размерам меньше, но их удельная емкость относительно занимаемого объема уменьшается в сравнении с более крупными конденсаторами.

Металлические конденсаторы с воздушным диэлектриком

Данные конденсаторы, без всяких сомнений, предназначены для использования в качестве подстрочных, либо переменных конденсаторов, что определяет их конструктивное исполнение. Они состоят из набора жестких пластин, имеющих форму сектора, и закрепленных на оси вращения. Прежде всего, они используются в высокочастотных цепях, хотя находят применение и в низкочастотных трактах. Из-за чисто конструктивных ограничений, связанных с креплением подвижных пластин, (которые хотя и должны находиться как можно ближе к неподвижным, но все же минимальное расстояние ограничивается условиями электрической прочности воздушного зазора) конденсаторы с воздушным зазором имеют низкие значения емкости, обычно не превышающие значения 500 пФ. Диапазон изменения емкости составляет у них, как правило, десятикратное значение между максимальным значением (подвижные пластины полностью введены в промежутки между неподвижными) и минимальным значением емкости (подвижные пластины полностью выведены из воздушного промежутка).

 
 
Сайт создан в системе