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

 

 
 

Широкополосная фильтрация

Линии А и С на рассмотренной выше идеализированной модели демонстрируют, что любой LC-фильтр может работать эффективно только в ограниченном диапазоне частот (или октав) и что качество фильтрации должно ухудшаться на высоких частотах. Таким образом, для создания широкополосного фильтра необходимо каскадное включение нескольких фильтров, рассчитанных на различные диапазоны частот. Сначала фильтруются низкие частоты, потому что:

• выходное напряжение выпрямителя содержит низкочастотные помехи, характеризующиеся большой амплитудой, для фильтрации которых, собственно говоря, и используется НЧ дроссель, но которые приведут к насыщению ВЧ дросселя;

• по мере увеличения частоты, влияние паразитных емкости и индуктивности фильтрующих элементов становится все более значительным. Это означает, что даже проводник длиной 100 мм обладает некоторой индуктивностью и может быть использован в качестве дросселя в СВЧ диапазоне, но в то же время он представляет и антенну, длина которой должна быть минимальной в области пространства, расположенного в непосредственной близости с нагрузкой.

Поэтому, постоянная времени LC будет равна:

В качестве обычного примера можно начать рассмотрение с источника питания с дросселем, имеющим индуктивность 15 Гн и фильтрующий конденсатор с емкостью 120 мкФ, предназначенные уменьшить напряжения пульсаций до значения, меньше одного вольта. Стандартный дроссель с индуктивностью 15 Гн имеет, как правило, собственную частоту ВЧ резонанса fres(LF) ≈ 3 кГц. Поэтому, если необходимо продолжить ослабление фильтра, равное закону ослабления 12 дБ/октаву, до неограниченно высоких частот, то необходимо будет принять меры для того, чтобы для следующего используемого LC-фильтра частота собственного НЧ резонанса fres(LF), определяемая как точка пересечения прямых А и В, равнялась бы примерно 3 кГц. Частота НЧ резонанса определяется:

Такое значение произведения LC может быть получено при использовании дросселя с индуктивностью 100 мГн, намотанном на ферритовом сердечнике, совместно с конденсатором, имеющим емкость 33 нФ, и подключенным со стороны нагрузки.

После установки второго каскада (звена) фильтрации может быть подключен любой стабилизатор, так как влияние на него ВЧ помех было бы минимальным. В очень критических ситуациях мог бы использоваться третий каскад фильтрации, состоящий их ферритовой шайбы, предназначенной для диапазона очень высоких частот (ОВЧ), и подключенной к резистору анодной нагрузки через проходной конденсатор, припаянный к экранирующему кожуху схемы в точке, расположенной непосредственно с анодной нагрузкой, гарантируя, таким образом, что окончательная высокочастотная фильтрация происходит в области, как можно ближе расположенной к нагрузке и что при этом будет минимальная длина излучающих проводников.

Секционированный резистивно-емкостный (RC) фильтр

Полученное значение емкости представляется очень большим с практической точки зрения и является чересчур грубым решением проблемы. Более изящное решение заключается в том, чтобы использовать фильтр, составленный из каскадно включенных секций (звеньев), в каждой из которых используется резистор и конденсатор с меньшими значениями емкости и сопротивления (рис. 6.23).

Можно было очень тщательно рассчитать высоковольтный источник питания (с емкостным или дроссельным выходом), для изготовления которого понадобились бы такие элементы схемы, которые оказались бы вполне доступными, и у которого напряжения пульсаций составляло бы 2 В двойного амплитудного (пик-пикового) значения. Однако может возникнуть ситуация, когда напряжение пульсаций не должно превышать 1 мВ двойного амплитудного значения, но это, естественно, повлечет за собой некоторую потерю выходного напряжения. Для решения проблемы понадобится фильтр с коэффициентом ослабления, превышающим значение 2000. Так как RC-фильтр представляет делитель напряжения, его ослабление будет равно величине отношения активного (резистивного) сопротивления к реактивному (емкостному) сопротивлению, R/Xc (при условии, что это отношение будет достаточно большим). Можно предположить для рассматриваемого примера, что величина резистора составит 2 кОм, тогда значение емкостного сопротивления составит: Хс = 2 кОм/2000 = 1 Ом. Так как частота напряжения пульсаций равна 100 Гц, то величину необходимой емкости конденсатора можно определить, используя следующее выражение:

 

Секционирование RC-фильтра оставляет общее значение емкости и сопротивления неизменным, но увеличивает окончательный коэффициент ослабления со значения 6 дБ/октаву до 24 дБ/октаву

Рис. 6.23 Секционирование RC-фильтра оставляет общее значение емкости и сопротивления неизменным, но увеличивает окончательный коэффициент ослабления со значения 6 дБ/октаву до 24 дБ/октаву

Проблема заключается в том, чтобы определить оптимальное количество секций фильтра. К счастью, Скроджи (Scroggie) [5] (в работе, написанной под названием « Катодный луч »), уже исследовал данную проблему и привел очень удобную таблицу:

Таблица 6.4
Количество
секций фильтра
2πfCR
(Rtotal / XC)
Ослабление Значение произведения сопротивления
R (кОМ) на емкость С (мкФ)
      100 Гц 120 Гц
1 16 16 25,5 21,2
2 45,6 130 18,1 15,1
3 90 997 15,9 13,3
4 149 7520 14,8 12,4
5 223 56 400 14,2 11,8
6 311 420 000 13,8 11,5

Примечание. Значения, приведенные в таблице, несколько отличаются от приведенных в оригинале, так как Скроджи не мог использовать широкоформатные таблицы, когда производил свои вычисления.

Для того, чтобы понять, как пользоваться таблицами, следует обратиться к ранее использовавшемуся примеру: пусть необходимо получить ослабление, превышающее значение 2000, поэтому следует определить строку с количеством секций, для которой в графе Ослабление будет ближайшее большее число. В примере количество секций п = 4. Если общее сопротивление должно составлять 2 кОм, то сопротивление каждой секции составит: 2 кОм/4 = 500 Ом. Для определения индивидуального необходимого значения емкости следует воспользоваться колонкой с частотой 100 Гц. Необходимое значение емкости получается, как частное отделения 14,8/0,5 = 29,6 (полученное значение выражено в микрофарадах). На практике, скорее всего, будут использованы резисторы с сопротивлением 470 Ом и конденсаторы с емкостью 33 мкФ. Самое основное преимущество многозвенного фильтра заключается не в том, что четыре конденсатора с емкостями 33 мкФ окажутся намного дешевле (и меньше по размерам), чем один конденсатор, имеющий емкость 1590 мкФ, а в том, что секционированный фильтр обеспечивает почти четырехкратное увеличение ослабления.

С другой стороны, предположим, что имеется почти неограниченный запас конденсаторов с емкостью 22 мкФ и достаточное место для установки четырех таких конденсаторов, однако в последовательных плечах фильтра надо будет использовать резисторы с сопротивлением 2,5 кОм. Возникает следующий вопрос, какой способ будет являться наилучшим для самого рационального использования конденсаторов при ослаблении пульсаций с частотой 100 Гц? Параллельное включение четырех таких конденсаторов позволяет получить общую емкость 88 мкФ, при этом отношение Rtot/Xc = 138. Затем, обратившись к колонке Rtot/Xc табл. 6.4, чтобы определить для какого количества секций этот показатель будет превосходить 110, легко найти, что можно было бы использовать три секции фильтра. Величина сопротивления каждого резистора, таким образом, составит: 2,5 кОм/3 = 833 Ом. Если будут использованы только три секции, то общее значение отношения R/Xc уменьшится до значения, составляющего s от первоначального, то есть уменьшится до 104, но будет оставаться все еще оптимальным для трехсекционного фильтра и обеспечит ослабление, равное 997. Тогда как использование четырех параллельно включенных конденсаторов с емкостью 22 мкФ и последовательно включенного резистора с сопротивлениями 2,5 кОм смогло бы обеспечить значение ослабления, равное 138. Коэффициент улучшения ослабления равняется семи, при этом еще используется на один конденсатор меньше.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

До сих пор рассматривались процессы выпрямления и сглаживания напряжений с целью получить источник выпрямленного напряжения, способный обеспечивать питание потребителей значительными по величине токами с минимальными уровнями шумов.

С другой стороны, иногда необходимо в определенной точке схемы иметь высоковольтное постоянное напряжение, при этом величина тока потребления может потребоваться очень малой, или уровень шумов не будет иметь особого значения. Типичными примерами могут служить оконечные каскады формирования сверхвысокого напряжения, используемые в кинескопах телевизоров (напряжения порядка 10 — 25 кВ), аналоговых осциллографов (порядка 10 кВ), либо напряжения смещения поляризации, используемые в электро-статических громкоговорителях (порядка 5 кВ).

Впервые умножители напряжения понадобились физикам для создания ускоряющего напряжения 800 кВ, для проверки гипотезы, что столкновение ускоренных ионов водорода с мишенью способно на практике генерировать мягкое рентгеновское излучение. Многозвенная схема выпрямления Коккрофта-Уолтона (Cockcrofl-Walton), или схема умножителя напряжения (рис. 6.24), могла быть продолжена до бесконечности, при этом каждая ступень теоретически добавляла к выходному напряжению величину, равную √2Vm(RMS) однако стабилизация выходного напряжения оставляла желать лучшего. Каждый диод должен был иметь рабочее напряжение, превышающее значение √2Vm(RMS). К сожалению, все конденсаторы, за исключением самого нижнего, должны иметь рабочие напряжения, превышающие значение 2√2Vm(RMS). Дополнительно к этому существует еще одна проблема: так как последующие конденсаторы заряжаются переключением выпрямителя, что приводит к частичному разряду самого нижнего конденсатора, то величина емкости этого конденсатора должна быть увеличена, чтобы компенсировать падение напряжения.

Несмотря на то, что умножители напряжения были разработаны для получения сверхвысоких напряжений, они могут с успехом использоваться, например, для создания отрицательного смещения на сетках, а, например, в схеме стереофонического усилителя мощности Roger Cadet с номинальной мощностью 6 Вт используется схема удвоителя напряжения для получения основного высоковольтного напряжения. Существует два основных варианта схемы выпрямления с удвоением напряжения, показанных на рис. 6.25.

 
 
Сайт создан в системе