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

 

 
 

Основные вопросы, возникающие при выборе конденсатора

Рабочее напряжение

• Будет ли изменяться полярность напряжения на конденсаторе при работе схемы, или же просто будет происходить изменение величины постоянного напряжения? Если напряжение на конденсаторе переменное, то использование электролитических конденсаторов полностью исключено.

• Рассчитан ли конденсатор на величину прикладываемого постоянного напряжения с добавкой ожидаемого напряжения сигнала (пиковое значение напряжения весьма отличается от среднеквадратического)?

• Сможет ли конденсатор выдержать максимально возможное высоковольтное напряжение схемы, приложенное к конденсатору? Если нет, то какие меры должны быть предприняты, чтобы исключить ситуацию, при которой напряжение на конденсаторе превысит его рабочее.

Требуемая точность изготовления

• Является ли точное значение емкости конденсатора абсолютно необходимым? Если компонент является частью схемы фильтра или эквалайзера, то необходимо использовать компоненты с высокой точностью изготовления, например, полистироловые конденсаторы, полипропиленовые (их в настоящее время изготавливают с точностью +1 %), либо посеребренные слюдяные.

• Согласование: является ли конденсатор составной частью пары элементов, таких, например, как конденсаторы связи в двухтактном усилителе, либо соответствующим компонентом второго стереофонического канала? Если это так, то из значения должны быть подогнаны очень точно.

Температурный режим

Будет ли конденсатор при работе нагреваться и какой температурный режим ожидается? Вызовут ли изменения емкости изменения в работе схемы? Как правило, рабочая температура конденсатора не должна превышать 50°С (так как сопротивление диэлектрика снижается с увеличением температуры). Следует учитывать, что и эта температура может быть значительно снижена более эффективным теплоотводом, так как повышенные температуры значительно сокращают срок службы электролитических конденсаторов.

Значение номинальной емкости конденсатора

Каждый вид конденсаторов имеет ограниченный диапазон своих номинальных значений емкости, поэтому, если, например, необходим конденсатор с емкостью 330 мкФ, то только электролитический конденсатор сможет обеспечить такую величину емкости (правда, при достаточно больших размерах и денежных затратах).

Токи утечки и величина tgδ

• Насколько важны для работы схемы будут токи утечки? Для шунтирующего катодного конденсатора или сглаживающего конденсатора высоковольтного блока можно допустить протекание незначительных токов утечки. А вот, на пример, для сеточного конденсатора связи не допускается протекание токов утечки ни при каких обстоятельствах.

• Оказывает ли этот компонент схемы влияние на окончательное качество звучания? Конденсаторы играют исключительно важное значение в цепях прохождения сигнала, однако, ток сигнала протекает и через высоковольтный источник питания, поэтому высоковольтные сглаживающие и шунтирующие конденсаторы также являются одинаково важными компонентами схемы. Сглаживающие конденсаторы в цепях, задающих напряжения смещения, могут иметь менее важное значение, если по этим цепям исключается прохождение сигнала.

Микрофонный эффект

Емкость плоского конденсатора выражается следующим образом:

Объединяя эти два соотношения и выражая из них напряжение, можно получить:

Для всех конденсаторов в большей или меньшей степени характерен микрофонный эффект. Причина этого явления очень проста. Необходимо предположить, что на обкладках конденсатора хранится заряд:

Так как заряд Q, площадь А, ε0 и εr являются постоянными величинами, то при изменении расстояния между обкладками конденсатора напряжение на нем должно изменяться. Этот эффект положен в основу работы всех студийных конденсаторных микрофонов. А также вездесущих электретных микрофонов, устанавливаемых в портативные звукозаписывающие устройства.

Однако эффект является обратимым: изменение напряжения на конденсаторе приводит к изменению сил взаимодействия между его обкладками, а если они имеют возможность перемещаться, то это вызовет механические колебания. Этот принцип заложен в основу работы электростатических громкоговорителей.

Может казаться, что обкладки пленочного пластикового конденсатора свернуты настолько плотно, что никакие перемещения обкладок не будут возможны. Однако автор однажды собрал схему стабилизированного высоковольтного источника питания, в котором выходной шунтирующий конденсатор громко свистел на частоте около 2 кГц. Схема была определена как нестабильная даже быстрее, чем был подготовлен к работе осциллограф.

Проблему микрофонного эффекта в конденсаторах можно пытаться преодолеть тремя путями, перечисленными ниже по убывающей степени желательности.

• Следует избегать применения конденсаторов в схемах. В ограниченных пределах такое все же оказывается возможным.

• Следует предохранять конденсатор о воздействия вибраций. Конденсаторы схем, по которым проходит сигнал низкого уровня, оказываются более чувствительными к проявлению микрофонного эффекта по сравнению с конденсаторами, по которым проходит сигнал высокого уровня. Таким образом, схемы предусилителей оказываются наиболее чувствительными, поэтому их следует особенно тщательно предохранять от вибраций. Эти меры гораздо легче предусмотреть на этапе проектирования, чем вносить изменения в уже готовую схему.

• Конденсаторы, как и все физические объекты, имеют свою собственную частоту механического, или акустического резонансов. Если частота возбуждения совпадет с этой частотой, то можно будет услышать звук, точно так же, как будет звучать камертон на какой-то определенной звуковой частоте. Если же механически приглушить звук, приклеив конденсатор к какой-нибудь иной поверхности, то резонанс будет нарушен, поскольку изменится собственная частота колебаний. Учитывая, что конденсаторы переносят непродолжительный нагрев, использование для этих целей обычного термопистолета с пластиковыми палочками является идеальным.

Не существует никаких ограничений, запрещающих использование всех трех способов одновременно, если проблема микрофонного эффекта стала серьезной. Неплохой проверкой на наличие микрофонного эффекта является способ, когда надо прикоснуться пластмассовой палочкой (во избежание поражения электрическим током) к каждому компоненту схемы при включенном питании. При этом надо внимательно прислушиваться к громкоговорителю. Результат испытания может очень сильно удивить своими результатами!

Шунтирование

С увеличением частоты реактивная проводимость конденсаторов возрастает, однако, если параллельно такому конденсатору включить конденсатор меньшей емкости, то составной конденсатор по своим свойствам будет в большей степени приближаться к идеальному конденсатору. Ранее использованию шунтирующих конденсаторов придавали очень большое значение, однако, современные электронные схемы работают на гораздо более высоких частотах, поэтому конструкция современных конденсаторов должна была значительно улучшиться, что значительно уменьшило необходимость использовать прием шунтирования.

Простое правило, используемое на практике, гласит, что отношение значений емкости основного конденсатора к емкости шунтирующего должно выражаться приблизительным соотношением 100:1. Для очень старых конденсаторов может понадобиться использовать более одного шунтирующего конденсатора. Например, для электролитического конденсатора с емкостью 220 мкФ понадобится шунтирующий пленочный пластиковый конденсатор с емкостью 2,2 мкФ. Возможно, что дополнительно понадобится еще и конденсатор 2,2 нФ, однако продолжать процесс дальше не имеет смысла, так как индуктивность проводов, необходимых для подключения конденсаторов, значительно увеличится. Для современных же типов конденсаторов использование только одного шунтирующего будет вполне достаточно.

Выводы любого компонента схемы имеют собственную индуктивность, поэтому следует всегда помнить, что не может существовать точки для идеального выполнения шунтирования конденсатора, так как он просто физически должен отстоять на каком-то расстоянии от точки установки его в схеме. Так, конденсаторы источника питания должны шунтироваться на нагрузке, а не на электролитическом конденсаторе источника питания. Достаточно часто просто не представляется возможным подключить все эти конденсаторы непосредственно между выводом выходного высоковольтного трансформатора и катодным обратным проводом выходной лампы (или ламп), однако можно, и просто необходимо, подключать шунтирующие конденсаторы между этими точками (рис. 5.9).

Подключение шунтирующих конденсаторов

Рис. 5.9 Подключение шунтирующих конденсаторов

Весьма полезным приближением при рассмотрении схемы любой цепи является прием, когда каждый провод рассматривается как бы проходящим по воздуху и имеющим собственную индуктивность. Далее следует предположить, что на цепь воздействует сильное электромагнитное поле высокой частоты, которое наводит сильные токи в каждом проводнике. Следует заметить, что данное приближение не очень-то сильно отличается от реального положения дел, поскольку в жизни имеется большое количество различных радиочастотных наводок и помех. Именно по этой причине шунтирующий конденсатор, предназначенный для образования в составном конденсаторе идеальной короткозамкнутой цепи по высокой частоте, должен быть подключен в схеме с минимально возможными по длине проводами (для уменьшения паразитной индуктивности). Таким образом, шунтирующий конденсатор небольшой емкости должен располагаться как можно ближе к нагрузке, тогда как конденсатор большой емкости может располагаться дальше от нее. Каждый конденсатор должен подключаться к нагрузке с использованием отдельных выводов, то есть они должны образовывать как бы звезду в точке подключения к нагрузке, так как это уменьшит фоновые помехи земли. Даже если все соединения будут иметь не очень аккуратный вид, все равно, пусть они будут.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Применяемые в низкочастотных усилителях трансформаторы могут подразделяться на две основные категории: силовые или сетевые трансформаторы и сигнальные трансформаторы, используемые в качестве согласующих, выходных, либо повышающих, например, для картриджей звукоснимателей с подвижной катушкой. Совершенно аналогично катушки индуктивности могут предназначаться для работы в цепях прохождения сигнала, например в различных фильтрах, либо же они могут быть мощными дросселями, используемыми в высоковольтных источниках питания. Основной особенностью этих компонентов схем является применение в них магнитных материалов. Они представляют последнюю группу идеальных пассивных компонентов схем (резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, включая трансформаторы). В отличие от резисторов и конденсаторов, катушки индуктивности и трансформаторы, как правило, не являются промышленными изделиями, а изготавливаются вручную. Именно по этой причине многие разработчики стараются всячески избегать их применения. Такой подход нельзя признать разумным, так как он серьезно ограничивает возможности проектирования схем.

Катушка индуктивности запасает энергию магнитного поля. Прохождение тока любой величины по проводнику всегда сопровождается возникновением магнитного поля вокруг проводника. Поэтому проводник обладает индуктивностью. Можно увеличить индуктивность, свернув провод в спираль, или намотав его в виде катушки, а если внутрь такой катушки поместить железный сердечник (магнитопровод), то индуктивность возрастет многократно. Эта зависимость может быть приближенно выражена следующим соотношением:

в котором L — индуктивность,

μ0 — магнитная проницаемость вакуума, в системе СИ равна 4π·10-7 Гн/м,

μr — относительная магнитная проницаемость магнитного материала

сердечника,

А — площадь поперечного сечения магнитопровода,

I — длина магнитопровода,

N — количество витков катушки.

Относительная магнитная проницаемость, μr, является характеристикой магнитных свойств материала, и можно провести некоторую аналогию с ранее уже упоминавшейся относительной диэлектрической проницаемостью, характеризующей диэлектрические свойства диэлектриков. Относительная магнитная проницаемость имеет различные значения и может меняться от 1 для воздуха до примерно 5500 для железа. Длина магнитопровода отсчитывается по замкнутому контура от какой-то начальной точки, а площадь поперечного сечения магнитопровода просто принимается равной площади сечения магнитного сердечника. Поэтому, может показаться, что вышеприведенное уравнение без особых трудностей может быть использовано для расчета индуктивности.

К сожалению, параметр μr сильно зависит от плотности магнитного потока, на длину магнитопровода могут сильно повлиять воздушные зазоры, а часть магнитного потока рассеивается в окружающей среде. Каждая из этих проблем будет проанализирована по отдельности несколько позже, а сейчас надо просто признать, что очень часто оказывается просто невозможным точно рассчитать значение индуктивности катушки. Поэтому на практике зачастую приходится строить всевозможные предположения, добавлять лишние витки, измерять индуктивность в условиях, максимально близким к условиям реальной работы, а затем удалять витки катушки, пока не будет получена требуемая величина индуктивности.

 
 
Сайт создан в системе