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

 

 
 

Влияние напряжения пульсаций на выходное напряжение

Переменное напряжение пульсаций равномерно колеблется относительно линии VDC и при положительной полуволне достигает амплитудного значения Vpeak, следовательно,

Накопительный конденсатор заряжается до амплитудного значения выходного напряжения выпрямителя, напряжение пульсаций вычитается из него и, таким образом, снижает выходное напряжение. Выходное напряжение Vout можно представить как бы состоящим из двух составляющих: составляющей напряжения постоянного тока, представленной как бы в идеальном виде, VDC, и наложенной на него переменной составляющей напряжения остаточных пульсаций, υripple. Удобство такого подхода проявляется в том, что последующий фильтр отсекает переменную составляющую тока пульсаций, оставляя только чисто постоянную составляющую.

Если обратиться к ранее рассмотренному примеру, для которого υripple = 18 В, а амплитудное значение напряжения Vpeak = 325 В, то напряжение постоянного тока, которое будет получено после идеальной последующей фильтрации переменной составляющей, составит:

В заключение следует отметить, что во всех случаях величина постоянного напряжения всегда будет уменьшаться на половину значения напряжения пульсаций.

Пульсирующая составляющая постоянного тока и угол проводимости

После рассмотрения проблем с напряжением остаточных пульсаций необходимо рассмотреть ток пульсирующей составляющей. Последний фактически составляет ток, необходимый для полного восстановления заряда на конденсаторе во время каждого полупериода. Чтобы определить величину этого тока, необходимо найти значение угла проводимости, который представляет время, в течение которого диоды остаются во включенном состоянии и одновременно заряжается конденсатор (рис. 6.8).

Определение угла проводимости по величине напряжения пульсаций

Рис. 6.8 Определение угла проводимости по величине напряжения пульсаций

Для определения этой величины надо начать отсчет с момента времени, когда конденсатор полностью заряжен. Так как известно значения напряжения пульсаций, то можно определить абсолютное значение напряжения на конденсаторе в тот момент времени, когда диод проводит ток. Тогда напряжение на выходе выпрямителя (если для простоты изложения пренебречь полярностью напряжения) составляет:

В тот момент времени, когда диод начинает проводить ток, напряжение на конденсаторе должно составлять:

 

После преобразования уравнения получим следующие выражения:

 

Если в это уравнение подставить значения, взятые из ранее рассмотренного примера (рис. 6.6) и учесть, что значения углов выражаются в радианной мере, а не в градусной, то время t будет равно:

 

Таким образом, ток, потребляемый конденсатором от силового трансформатора, протекает только 1 мс в течение каждых 10 мс, равных длительности полупериода, что составит всего 10% от общего времени. Поэтому следует ожидать, что ток пульсаций будет представлять очень острые и высокие импульсы косинусоидальной формы (рис. 6.9).

Также можно определить величину тока, если воспользоваться следующим соотношением:

Форма импульсов тока пульсаций

Рис. 6.9 Форма импульсов тока пульсаций

После его дифференцирования получим:

а, подставив полученное выражение в формулу для тока, получим в окончательном виде:

Если в это выражение подставить ряд значений, использовавшихся в ранее приведенном примере, то для тока пульсаций получим:

Однако для этого необходимо прежде получить выражение, отражающее скорость изменения напряжения во времени, поэтому необходимо использовать исходное выражение

Таким образом, полученное значение тока пульсаций значительно превышает ток, протекающий в нагрузке и равный 120 мА!

Можно также попытаться сделать приближенную оценку. Заряд равняется произведению величины тока на время, что эквивалентно площади, очерченной кривой тока по оси времени. Если конденсатор должен заряжаться в течение одной десятой времени, необходимого для его разряда, то можно допустить, что для этого понадобится десятикратное значение тока (так как Q = It). Это определяет значение тока, равное 1,2 А. Однако, ранее было установлено, что форма импульсного тока заряда отличается от прямоугольной формы, поэтому, площадь, занимаемая таким импульсом будет меньше, чем площадь прямоугольника с эквивалентными значениями высоты и ширины, что и объясняет полученную разницу в оценках.

В заключение можно заметить, что полученный результат хотя и является неожиданно большим, однако он вовсе не является нереальным.

Рассмотренная модель предсказывает максимально возможное значение тока пульсаций, поэтому стоит проверить, что выпрямитель и конденсатор смогут выдержать такие импульсы токов, а это можно сделать, сравнивая величины амплитудных значений токов. На практике амплитудное значение тока пульсаций снижается за счет следующих факторов:

• последовательно включенного сопротивления, которое образуется за счет: прямого сопротивления диода, последовательного эквивалентного сопротивления конденсатора, сопротивления подводящих проводов, сопротивления обмоток трансформатора (вторичной с учетом эквивалентного приведенного сопротивления первичной обмотки);

• насыщения сердечника трансформатора.

В результате действия этих факторов амплитудное значение тока пульсаций находится, как правило, в диапазоне от четырех- до шестикратного значения постоянного тока нагрузки. Можно рассмотреть следующий пример, взятый из практики. В трансформаторе, работающем на выпрямитель, который был собран из кремниевых диодов, включенных по мостовой схеме, имел на выходе емкостной фильтр и обеспечивал постоянное напряжение 108 В с постоянным током нагрузки 35 мА, величина амплитудного значения тока пульсаций составляла Iripple(pk)= 160 мА, то есть отношение токов составляло 4,6:1.

Ламповые диоды обладают значительно более высоким собственным сопротивлением по сравнению с кремниевыми, а в ряде случаев требуют использования дополнительного последовательно включенного сопротивления в связи с ограниченными возможностям по отношению к большим значениям токов пульсаций, поэтому величина отношения токов пульсации к величине выпрямленного постоянного тока Iripple / IDC скорее всего будет еще меньше. Для исследования высоковольтного источника питания с напряжением 300 В, в котором применялись выпрямительная лампа GZ34, и полипропиленовый накопительный конденсатор с емкостью 47 мкФ, использовался измеритель тока Tektronix TCP202 с рабочей частотой 50 МГц (рис. 6.10).

Импульсы тока пульсаций содержат гармоники частоты пульсаций 100 Гц, которые теоретически попадают не только в полосу звуковых частот, причем не только в область низких частот, но и в нижнюю часть области высоких звуковых частот. Пример спектрограммы токов пульсаций, протекающих в накопительном конденсаторе приведен на рис. 6.11. Эта спектрограмма была получена на осциллографе, в котором предусмотрен режим быстрого преобразования Фурье (FFT). Полученный спектр занимает диапазон от постоянного тока (левая граница) до частоты 1,25 кГц (правая граница). На спектрограмме явно видна первая (основная) гармоника на частоте 100 Гц, а также высшие гармоники на кратных первой частотах. Хотя линейный вертикальный масштаб использованного быстрого Фурье-преобразования предполагал, что гармоники затухают достаточно быстро, просмотр спектрограммы в логарифмическом масштабе позволяет обнаружить, что уровень гармоник с частотой 2,5 кГц всего лишь на 45 дБ ниже уровня основной гармоники с частотой 100 Гц.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Трансформаторы с тороидальными сердечниками гораздо более чувствительны к насыщению материала сердечника, что является прямым результатом их конструкции, более приближающейся к идеальной. Вне зависимости от того, является ли трансформатор силовым или низкочастотным, используемым в звуковом тракте, сердечники мощных трансформаторов обычно изготавливаются из кремнистой электро-технической стали с ориентированными зернами (GOSS), которая обладает тем преимуществом, что в направлении, совпадающем с плоскостью зерен, плотность магнитного потока может иметь более высокие значения. Традиционные трансформаторы, в которых сердечники набраны из обычных Ш-образных пластин, лишены этого преимущества, так в таких сердечниках всегда существуют области, в которых вектор магнитного потока направлен перпендикулярно плоскости зерна. Для тороидальных сердечников вектор магнитного потока всегда параллелен плоскости зерна, поэтому эти сердечники могут работать при таких значениях плотности потока, которые значительно ближе по своей величине к насыщению. А это, в свою очередь, позволяет уменьшать размеры трансформатора, так как работа при более высоких значениях магнитного потока позволяет использовать сердечник меньшего размера. Соответственно, процесс насыщения тороидальных сердечников происходит более резко, тогда как подобный переход для обычных Ш-образных сердечников происходит более плавно.

Насыщение сердечника трансформатора крайне нежелательно, так как при этом происходит интенсивное рассеяние магнитного потока вне сердечника, что вызывает наведение токов индукции в близко расположенных цепях. Еще хуже то, что насыщение возникает периодически (с частотой 100 или 120 Гц), поэтому вызывает всплески помех, частоты которых распространяются и на звуковых частотах и в радиочастотный диапазон. Более резкий переход в режим насыщения способствует появлению большей доли высших гармоник в. Разумеется, нельзя забывать и о том, что насыщение сердечника приводит к его перегреву, вплоть до его физического разрушения.

И это не просто сомнительные россказни о гипотетических несчастиях. Автор «вырвал почти все волосы на своей голове», разыскивая источник видеопомех на мониторе для вывода графических данных, прежде чем обнаружил, что причиной оказалось насыщение торроидального сердечника силового трансформатора, который индуцировал помехи непосредственно в горловине кинескопа монитора.

 
 
Сайт создан в системе