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

 

 
 

Выбросы тока и демпфирующие элементы

Источники питания со сглаживающим дросселем вовсе не являются идеальными элементами и имеют две основные проблемы, которые связаны с выбросами токов при переключении и механическими вибрациями.

Хотя ранее указывалось, что источник питания со сглаживающим дросселем потребляет от силового трансформатора почти неизменный по величине ток, это не совсем соответствует действительности. Так как для включения выпрямительного диода напряжение на нем должно превысить некоторое значение (вне зависимости от того, используются ли полупроводниковые выпрямители, или термоэлектронные лампы), то это означает, что необходим некоторый промежуток времени, для того, чтобы значение синусоидального напряжения возросло от нулевого значения до такого, которое было бы равно напряжению включения любого из выпрямляющих диодов. Следовательно, ток, протекающий в трансформаторе, не будет совершенно неизменным по величине, а в некоторые моменты времени он может снижаться даже до нулевого значения. Дроссель будет пытаться поддержать неизменное значение тока, поэтому на нем возникнет напряжение самоиндукции, которое определяется выражением:

В любой схеме двухполупериодного выпрямления диоды выключаются с частотой, равной удвоенному значению частоты тока сети питания, и в этот момент времени изменение тока во времени, di/dt = ∞, поэтому с частотой, равной удвоенной частоте тока сети питания, в дросселе возникают выбросы напряжения, размах которых теоретически стремится к бесконечности (рис. 6.16).

Максимально выраженные переходные процессы в дросселе («звон»), вызванные переключением выпрямляющих элементов при отсутствии тока нагрузки

Рис. 6.16 Максимально выраженные переходные процессы в дросселе («звон»), вызванные переключением выпрямляющих элементов при отсутствии тока нагрузки

Хотя протекание значительного по величине тока заметно ослабляет переходные процессы (или так называемый «звон» в дросселе) на осциллограмме тока все равно наблюдаются выбросы (рис. 6.17).

Осциллограммы тока и напряжения без применения схемы демпфирования. Верхняя осциллограмма (Канал 1) — ток нагрузки трансформатора. Нижняя осциллограмма (Канал 2) — напряжение на входе выпрямителя

Рис. 6.17 Осциллограммы тока и напряжения без применения схемы демпфирования. Верхняя осциллограмма (Канал 1) — ток нагрузки трансформатора. Нижняя осциллограмма (Канал 2) — напряжение на входе выпрямителя

Для защиты межвитковой изоляции силового трансформатора от возникающих перенапряжений часто используется традиционная схема демпфирующей (то есть уменьшающей колебания) цепи, состоящей из резистора и конденсатора и включенной параллельно выводам дросселя (рис. 6.18а).

Хотя установка параллельно дросселю традиционно используемой цепочки из конденсатора с емкостью 10 нФ и резистора с сопротивлением 10 кОм и снижает опасность пиков перенапряжения, она значительно ухудшает условия фильтрации на высокой частоте и увеличивает выбросы на осциллограмме тока (рис. 6.19).

Традиционная и видоизмененная цепи демпфирования дросселя

Рис. 6.18 Традиционная и видоизмененная цепи демпфирования дросселя

Источник питания с дроссельным входом и схемой демпфирования

Рис. 6.19 Источник питания с дроссельным входом и схемой демпфирования (конденсатор 10 нФ и резистор 10 кОм). Верхняя осциллограмма (Канал 1) — ток нагрузки трансформатора. Нижняя осциллограмма (Канал 2) — напряжение на входе выпрямителя. Следует обратить внимание на ухудшение формы кривой тока

Метод демпфирования, который значительно улучшает качество фильтрации на высокой частоте, заключается в установке параллельно дросселю встречно включенных конденсаторов, средняя точка которых подключается к точке с нулевым потенциалом, используя при этом собственное сопротивление дросселя в качестве демпфирующего сопротивления. Оптимальное значение фильтрации можно получить, если подобрать для конденсатора С1 такое значение емкости, чтобы частота резонанса контура, образованного с индуктивностью утечки силового трансформатора, равнялась бы частоте собственного резонанса дросселя; однако это условие не кажется таким уж и обязательным. При этом весьма странным представляется то, что на практике достаточно часто используется конденсатор с емкостью 220 нФ как для высоковольтных, так и для низковольтных источников питания (рис. 6.186).

Улучшенная схема демпфирования позволяет избавиться от выбросов напряжения, при этом не оказывается влияния на ВЧ фильтрацию и не происходит дополнительных выбросов тока (рис. 6.20).

Как уже упоминалось ранее, собственная переменная составляющая выходного напряжения выпрямителя прикладывается к дросселю. Ранее упоминалось, что выходной трансформатор способен «петь» за счет ослабления стяжки пластин, либо за счет явления магнитострикции. Это же явление вполне может наблюдаться и в рассматриваемом случае, то есть для сглаживающего дросселя. Дроссель может гудеть (жужжать) с частотой, равной удвоенному значению частоты тока сети питания, а если у него есть какая-нибудь деталь с ослабевшим креплением, например, ослабевшее крепление экранирующего кожуха, то такой дроссель будет дребезжать, причем достаточно громко. Или же, в худшем случае, дроссель крепится к резонирующей плате (например, шасси), которая еще больше усиливает его гудение.

Автор произвел тестирование нескольких источников питания со сглаживающим дросселем. Гудящие дроссели неявно намекали на насыщение сердечника. Весьма грустно, но по результатам эксперимента возникает мысль, что у электротехнической стали, из которой изготавливаются сердечники, по прошествии нескольких лет могут очень сильно деградировать свойства, что приводит к снижению значения индуктивности. А это, в свою очередь, приводит к возрастанию переменной составляющей тока, возможно, даже до значений, приводящих к насыщению, что в свою очередь вызывает гудение дросселя. Если возникает необходимость использовать старые дроссели, то следует предварительно проверить их на гудение под нагрузкой, прежде, чем сверлить отверстия для их крепления на плате.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Для заданного значения входного напряжения источник питания со сглаживающим дросселем обеспечивает самое низкое выходное напряжение (0,9 υ(RMS)), так как только постоянная составляющая после выпрямителя попадает в нагрузку. С другой стороны, источник питания с входной накопительной емкостью при значении емкости накопительного конденсатора Creservoir = ∞ обеспечивает максимальное значение напряжения (равное, √2* υ(RMS)) за счет переменной составляющей. Альтернативный вариант дополнительно оценить свойства источника питания со сглаживающим дросселем, это представить его в виде источника питания с емкостным входом, у которого емкость Creservoir = 0. Далее будет продемонстри-ровано, что изменение значения емкости накопительного конденсатора может оказаться удобным способом изменения значения выходного напряжения в пределах от значения, равного 0,9υ(RMS), до значения √2υ(RMS), что позволит использовать не совсем подходящую ранее по своим параметрам вторичную обмотку трансформатора для получения необходимого значения напряжения без потерь на балластном сопротивлении. Вторым преимуществом данного подхода является то, что очень малые значения токов пульсации, вызванные небольшим значением емкости накопительного конденсатора, значительно снизят генерацию высокочастотных шумов.

С другой стороны, когда для получения положительного высоковольтного напряжения используется стандартный ламповый выпрямитель, оказывается необходимым использовать трансформатор, имеющий отвод от средней точки, однако, эти же самые обмотки возможно также использовать для создания шины отрицательного напряжения, например, для задания сеточного смещения выходных ламп, или для общих элементов цепей питания, задающих постоянную токовую нагрузку. Использование ламповых выпрямителей для шин отрицательных напряжений не совсем оправдано, так как при этом требуются пара отдельных выпрямительных диодов (кенотронов), например EY84, а для того, чтобы избежать превышения допустимого значения напряжения между катодом и подогревателем Vhk(max), для них требуется свой собственный источник питания подогревателей. Кремниевые диоды более всего подходят на эту роль, и хотя уровень шумов у них выше по сравнению с ламповыми выпрямительными диодами типа EY84, невысокие значения токов пульсаций, обусловленные невысокой величиной емкости накопительного конденсатора, снижает величину их шумов.

Было бы совсем неплохо иметь простую расчетную формулу, позволяющую определять точное значение высоковольтного напряжения в зависимости от величины емкости накопительного конденсатора, однако, это будет противоречить фундаментальному приближению, сделанному для случая сглаживания пульсаций при использовании сглаживающего конденсатора, и не будет совершенно учитывать постоянную составляющую выпрямителя. Использование уравнений для схемы сглаживания пульсаций с входным конденсатором является неплохой исходной точкой, однако, более точное значение емкости накопительного конденсатора следует определять экспериментально.

 
 
Сайт создан в системе