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

 

 
 

Трансформаторы. Намагничивание и потери

Намагничивание постоянным током

Если в обмотке трансформатора будет протекать только постоянный ток, то он сместит рабочую точку на кривой намагничивания и вызовет значительные искажения (в форме сигнала) из-за насыщения во время одной половины цикла намагничивания. Именно из-за этого анодные токи выходных ламп двухтактного усилителя должны быть очень тщательно уравновешены, и в силовых трансформаторах не должно использоваться однополупериодное выпрямление. Традиционным методом установления баланса по постоянной составляющей выходных ламп двухтактного усилителя является измерение напряжения между анодами выходных ламп и установление нулевого значения этого напряжения. Нулевое значение напряжения между анодами означает равенство падений напряжения, что подразумевает равенство токов и отсутствие несбалансированных токов, однако, это будет справедливо только при равенстве сопротивлений обмоток трансформатора. Поэтому перед использованием данного метода в обязательном порядке следует проверить величины сопротивлений обмоток. Поскольку трансформаторы с тороидальным и С-образными сердечниками не имеют воздушного зазора, то они гораздо в большей степени подвержены насыщению на постоянном токе.

Потери, вызванные сопротивлением обмоток трансформатора

где N выражает отношение числа витков первичной обмотки трансформатора к количеству витков во вторичной.

Медные провода характеризуются некоторой конечной величиной омического сопротивления, поэтому для хорошо рассчитанного трансформатора потери, вызванные этим сопротивлением, должны быть одинаковыми для первичной и вторичной обмоток. Из равенства потерь следует, что величины сопротивлений должны относиться как:

Общие потери, вызванные сопротивлением медной обмотки, могут быть, в свою очередь, сопоставлены для конкретной конструкции трансформатора с потерями в сердечнике, так как два трансформатора могут иметь различные соотношения между количеством медных проводов в обмотках и трансформаторного железа в сердечниках при одинаковой номинальной мощности.

Электростатические экраны

В низкочастотных трансформаторах, используемых в звуковых трактах, емкость между секциями первичной и вторичной обмоток оказывается значительной, так как она дополнительно увеличивается отношением витков в секциях, совершенно аналогично тому, как это происходит в ламповом триоде в соответствии с эффектом Миллера. Проблема может быть решена помещением заземленного электростатического экрана, обычно изготавливаемого из фольги, между взаимодействующими обмотками. Таким образом, возникает емкость относительно земли, но ее влияние очень незначительно. Более важным является то, чтобы края фольгового экрана не имели между собой электрической связи, так как это привело бы к образованию короткозамкнутого витка.

Электростатический экран между первичной и вторичной обмотками силовых трансформаторов часто устанавливается по совершенно иным причинам. В случае пробоя изоляции между первичной и вторичной обмотками при отсутствии экрана напряжение сети питания могло бы попасть непосредственно в цепь вторичной обмотки, что привело бы к весьма тяжелым последствиям. При установке же электростатического экрана в таком случае ток будет протекать непосредственно на землю, что вызовет перегорание плавкого предохранителя сети питания, предохранив оборудование от повреждений.

Электростатический экран также предотвращает передачу за счет емкостной связи высокочастотных радиопомех сети питания в последующие цепи оборудования. В аудиотехнике влияние высокочастотных радиопомех не должно недооцениваться, что является дополнительным стимулом для использования электростатического экрана. Применение электростатических экранов особенно благотворно для низковольтных вторичных обмоток, так как экраны предотвращают появление высоковольтных шумов из сети питания за счет непосредственной емкостной связи в чувствительных цепях.

Магнитострикция

Ламповые усилители, в которых применяются выходные трансформаторы, подчас склонны «подпевать» в звуковом диапазоне, когда работают на полную мощность. Иногда этот эффект связан с ослаблением затяжки пластин сердечника, однако гораздо чаще, он вызывается магнитострикцией. Магнитострикция — это эффект, связанный с изменением геометрических размеров магнитных материалов, который обусловлен искажениями кристаллической решетки под влиянии сильного внешнего поля. В выходных трансформаторах действуют сильные магнитные поля, поэтому этот эффект может проявляться достаточно ощутимо. Так как напряженность магнитного поля является величиной переменной, то она вызывает вибрации. Однако в силу того, что эффект магнитострикции не является полярным, то в двухтактных усилителях звук, который будет слышаться, будет представлять в чистом виде искажения вторых гармоник.

Магнитострикция обратно пропорциональна относительной магнитной проницаемости μr, поэтому высококачественные трансформаторы менее подвержены влиянию этой (почему-то общепризнанно, несущественной) проблемы.

Выходные трансформаторы, обратная связь и громкоговорители

Как известно, большинство усилителей звуковой частоты охватываются отрицательной обратной связью, что позволяет уменьшить нелинейные искажения в них. Чаще всего, напряжение обратной связи снимается непосредственно с выходного трансформатора. Наиболее удобно снимать обратную связь от специально выполненной обмотки обратной связи, либо от промежуточного отвода обмотки, так как это означает, что пользователь может менять согласование нагрузки и усилителя без необходимости подстройки обратной связи. Например, усилители марки Leak были спроектированы с использованием такого подхода, что обуславливало простую связь для выполнения согласования, однако этот же подход и означал, что использование выходного трансформатора является весьма далеким от оптимального (рис. 5.18).

Схема использования вторичной обмотки выходного трансформатора в усилителях Leak

Рис. 5.18 Схема использования вторичной обмотки выходного трансформатора в усилителях Leak

Например, если в качестве согласующей используется часть обмотки с сопротивлением 4 Ом, то будет использована только половина вторичной обмотки, что приведет к увеличения индуктивности рассеяния. Гораздо хуже то, что в контур обратной связи (которая в идеале должна действовать на выходе) перед точкой, где начнется ее действие, должна дополнительно быть включена часть вторичной обмотки, а действие обратной связи с включением различных частей вторичной обмотки не будет эквивалентным для каждого случая. Оптимальным способом при выборе точки подключения обратной связи были бы выходные клеммы усилителя (либо же, что оказалось бы даже предпочтительнее, клеммы громкоговорителя). В идеальном варианте эффективность работы трансформатора была бы оптимальной при использовании максимально возможного количества секций вторичной обмотки.

Трансформаторы более ранних лет выпуска старались проектировать так, чтобы они имели пару секций вторичных обмоток, которые включались бы последовательно при использовании громкоговорителей с сопротивлением 16 Ом, либо параллельно при использовании громкоговорителей с сопротивлением 4 Ом. Секции выводились не обязательно от одних и тех же слоев обмотки, поэтому секции отличались по своим сопротивлениям и индуктивностям рассеяния. При их последовательном включении (согласование с нагрузкой 16 Ом) особых проблем не возникало, но при параллельном включении не точно идентичные обмотки создавали бы ток друг в друга, что нельзя считать нормальным явлением. Трансформаторы более высокого качества имеют четыре секции вторичной обмотки, предназначенные обеспечить точные значения сопротивлений 1 Ом, 4 Ом, и 16 Ом, однако для них оставалась прежней проблема при включении на нагрузку с сопротивлением 8 Ом.

Правда, может возникнуть вопрос, а почему все-таки широко не используется выходное сопротивление 16 Ом? Громкоговорители с сопротивлением 16 Ом для оптимального демпфирования не очень нуждались бы в источнике с особенно низким сопротивлением и на них оказывало бы меньшее влияние сопротивление подводящих проводов к громкоговорителю. Дополнительным позитивным фактором явилось бы и то, что проектирование транзисторных усилителей стало бы значительно проще, а для ламповых усилителей могла бы оказаться необходимой оптимизация секций вторичной обмотки, а уменьшенное отношение количества витков могло бы еще более улучшить характеристики трансформатора. Однако любой производитель, который выпустил бы громкоговоритель с сопротивлением 16 Ом, установил бы, что данный громкоговоритель оказался бы малоэффективным, так как при заданном напряжении он обеспечивал бы уровень акустической мощности на 3 дБ ниже, чем громкоговоритель, рассчитанный на сопротивление 8 Ом — существуют опубликованные на эту тему комментарии относительно громкоговорителя корпорации Би-би-си LS3/5a (сопротивление 12 Ом). Поэтому автор предпочитает применять с громкоговорители с сопротивлением 8 Ом, хотя и существует стойкая тенденция ориентироваться на громкоговорители с сопротивлением 4 Ом.

Многие современные громкоговорители имеют номинальное сопротивление 8 Ом (достаточно часто, с провалами, которые еще больше снижают эту величину). Учитывая это, а также с учетом только чисто активного сопротивления, получается величина практически незначительно отличающаяся от значения 4 Ом. Исходя из этого, гораздо проще считать все громкоговорители, имеющими сопротивление 4 Ом: некоторое снижение измеряемой мощности по сравнению со значением, получаемым при сопротивлении 8 Ом, можно считать незначительным, зато упущение качества при этом окажется очень ощутимым.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Так как реальные трансформаторы являются сложными для анализа работы устройствами, то принято рассматривать упрощенные модели, которые раздельно описывают его работу в области низких и высоких частот.

На низких частотах трансформатор может быть представлен в виде идеального преобразователя, параллельно которому включена индуктивность L первичной обмотки реального трансформатора, напряжение на который подается от источника питания, сопротивление которого rисточника отличается от нулевого значения (рис. 5.19).

Сопротивление источника питания и индуктивность первичной обмотки, которая имеет конечное значение, образуют фильтр нижних частот, частота среза которого определяется формулой:

Для данной схемы трансформатора более эффективная работа на низкой частоте будет обеспечиваться при снижении сопротивления источника питания. Например, для пентода EL34 значение rа = 15 кОм, однако, при включении этого же самого пентода по схеме триода rа = 910 Ом, а при использовании в схеме катодного повторителя rk< 100 Ом.

К сожалению, данная модель применима только при условии малого сигнала. В усилителях мощности рабочие характеристики выходных ламп очень точно согласуются с импедансами нагрузок, а пониженное значение индуктивного сопротивления Lp на низких частотах приводит к тому, что часть тока полезного сигнала ответвляется в цепь, образованную Lp . При высоких уровнях сигнала более высокое значение ответвляющегося сигнала насыщает сердечник, что приводит к еще большему снижению индуктивности Lp, дальнейшее увеличение доли тока сигнала, протекающего по параллельной ветви, еще больше снижает величину тока, поступающего в нагрузку (громкоговоритель), то есть искажения в области низких частот возрастают в катастрофических масштабах. Таким образом, для усилителей мощности возникает требование, чтобы частота среза на уровне —3 дБ фильтра, включающего индуктивность Lp, определялась сопротивлением нагрузки RH, а не анодным сопротивлением rа, и преимущества использования лампы EL34 в схеме катодного повторителя совершенно не будут проявляться на полной выходной мощности усилителя.

После того, как установлена важность влияния сопротивления, необходимо получить и высокое значение индуктивности первичной обмотки. Оно может быть получено либо увеличением количества витков первичной обмотки, либо использованием материала сердечника, имеющего более высокое значение относительной магнитной проницаемости, μr. Хотя улучшение характеристик в области нижних частот может быть достигнуто за счет увеличения значения μr, этот фактор следует пока отложить до рассмотрения высокочастотных характеристик, а пока рассмотреть влияние обмотки. Индуктивность первичной обмотки может быть увеличена, если в обмотку добавить несколько витков, что приведет к снижению индуктивности рассеяния и паразитной емкости, приводя опять же к лучшим характеристикам трансформатора при работе в области высоких частот.

 
 
Сайт создан в системе