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

 

 
 

Стабилизатор цепи сеточного смещения с регулируемым выходным напряжением

Достаточно часто необходимо иметь стабилизатор, величина напряжения на выходе которого может устанавливаться в заданных пределах. В приводимом ниже примере будет рассмотрен стабилизатор напряжения, предназначенный для задания сеточного смещения прямонакального лампового триода типа 845. Внимательное изучение анодных характеристик этого триода, приводимых Американской радиокорпорацией RCA (датированных примерно 1933 г.) показало, что значение сеточного смещения должно составлять —125 В, однако, современные лампы не полностью соответствуют приводимым в технической документации первоначальным характеристикам. Следовательно, оказывается необходимым точно согласовывать значения анодных токов в выходном каскаде, собранном по двухтактной схеме, для того, чтобы предотвратить насыщение выходного трансформатора за счет протекающих неуравновешенных постоянных токов, которое вызывает значительное увеличение искажений. Пределы изменения напряжения ± 25 В относительно базового значения — 125 В кажутся вполне достаточными. Однако возникает вопрос, каким образом должен работать стабилизатор напряжения, чтобы удовлетворять этим требованиям?

Весьма удобным обстоятельством является то, что так как стабилизатор напряжения питает часть схемы усилительного каскада, в которой переменное напряжение сигнала очень велико (вплоть до напряжений 90 В среднеквадратического значения), к стабилизатору могут не предъявляться очень жесткие требования по уровню шумов, поэтому полупроводниковые стабилитроны являются неплохими кандидатами на использование в этом качестве (рис. 6.31).

Стабилизатор с регулируемым выходным напряжением, предназначенный для питания цепей смещения ламп

Рис. 6.31 Стабилизатор с регулируемым выходным напряжением, предназначенный для питания цепей смещения ламп

Стабилитроны, рассчитанные на более высокие рабочие напряжения, позволяют добиться в схеме лучшей стабилизации напряжения, однако по-прежнему остается в силе требование сохранять между коллектором и эмиттером управляющего транзистора приемлемые уровни напряжений. На практике, выбор стабилитрона, рассчитанного на напряжение, равное примерно половине максимального значения выходного напряжения, считается вполне разумным, к тому же, стабилитроны на рабочее напряжение 75 В имеют достаточное широкое распространение.

Стабилитрон поддерживает напряжение —75 В на эмиттере транзистора, отпирающее напряжение база-эмиттер равно 0,7 В, следовательно, на базе транзистора будет фиксированное значение напряжения —75,7 В. Так как база транзистора подключена к движку резистора делителя напряжения, то напряжение на движке потенциометра также будет равно —75,5 В. При этом, вне зависимости от того, какое значение выходного напряжения установлено. Можно теперь рассчитать значения необходимого ослабления делителя напряжения для двух крайних случаев использования схемы:

Путем выбора подходящего значения переменного резистора, установленного в середине цепи делителя напряжения, можно далее рассчитать верхний и нижний элементы схемы делителя напряжения. Низкое значение сопротивления переменного резистора вызвало бы протекание больших по величине токов в цепи делителя напряжения, тогда как слишком большие значения сопротивления приводило бы к погрешностям, вызванных слишком малыми токами, протекающими в базу транзистора. Обычный инженерный подход заключается в том, чтобы в цепи делителя напряжения протекал ток, примерно десятикратно превышающий ожидаемый ток базы. Поэтому значение сопротивления 50 кОм для переменного резистора представляет для рассматриваемого примера достаточно разумную величину.

Аналогично для напряжения (—100 В) получим:

Когда движок переменного резистора устанавливается в положение, обеспечивающее максимальное значение напряжения на выходе стабилизатора, то он будет непосредственно подключен к заземляющему резистору (обозначен на схеме через «x»), для минимального значения выходного напряжения движок должен будет сдвинут до отказа в противоположенном направлении. Используя стандартное уравнение для цепи делителя напряжения и значение напряжения —150 В, можно определить, что:

Получена система из двух уравнений для двух неизвестных, решение которой может быть осуществлено различными способами для определения значений «x» и «у», Для конкретного рассматриваемого случая решение получается очень удобным, если для «x» задать значение 100 кОм, тогда значение «у» будет равно 47 кОм. При этом «x» — это верхний резистор делителя напряжения, а «y» — нижний.

Стабилизатор напряжения на интегральной микросхеме 317 серии

Хотя схема стабилизатора напряжения, в которой используются два транзистора, представляется идеальной для ее применения в цепях сеточного смещения, так как она способна обеспечить высокий перепад в значениях регулируемого напряжения, в ряде случаев бывает необходимо иметь более высокие значения токов при меньшем диапазоне регулирования напряжения, что накладывает определенные ограничения на возможность применения рассмотренной схемы.

На практике всегда очень желательно создать подходящую схему стабилизатора напряжения, используя для этого небольшое количество относительно недорогих компонентов, включая операционный усилитель, источник опорного напряжения, несколько резисторов, конденсаторов и транзисторов. Если очень тщательно подобрать элементы и не менее тщательно собрать их в единую схему, то полученный результат будет мало отличаться от готового стабилизатора напряжения, выполненного на интегральной микросхеме, правда и будет при этом стоить примерно в три раза больше, нежели таковая микросхема. Поэтому не следует пренебрегать возможностью применять в качестве стабилизатора напряжения интегральные микросхемы, там где это целесообразно.

Например, интегральная микросхема 317 серии является стандартным прибором, который выпускается практически всеми производителями интегральных микросхем. Компания Linear Technology выпускает усовершенствованную версию 317 интегральной микросхемы, которая известна как LT317, единственное отличие которой заключается в том, что гарантированный допуск на величину опорного напряжения для нее задан более жестким. Коммерческий вариант схемы позволяет, таким образом, устанавливать выходное напряжение, используя постоянные резисторы взамен переменных, что позволяет экономить не только небольшую сумму, так как переменные резисторы не только стоят несколько больше, но они также должны настраиваться в схеме (что тоже стоит дополнительных затрат по времени). Так как в любительской практике этот аргумент нельзя признать в качестве определяющего, то можно вполне остановиться на варианте стандартной 317 микросхемы.

Интегральная микросхема 317 серии включает все основные элементы, образующие последовательный стабилизатор, и представляет единый корпус с тремя выводами, к которым необходимо только подключить внешний делитель напряжения, чтобы получить законченную схему требуемого стабилизатора (рис. 6.32).

Принципиальная схема стабилизатора на интегральной микросхеме 317 серии

Рис. 6.32 Принципиальная схема стабилизатора на интегральной микросхеме 317 серии

В этой микросхеме один вывод источника опорного напряжения подключен к выводу Выход, тогда как другой подключен к входу усилителя рассогласования. Второй вход усилителя рассогласований соединен с выводом Настройка микросхемы. Таким образом, стабилизатор напряжения 317 серии стремится поддерживать напряжение, равное собственному опорному напряжению (1,25 В), между выводами Выход и Настройка. Все, что необходимо сделать, так это задать параметры делителя напряжения таким образом, чтобы напряжение на ответвлении составляло (Vout — 1,25 В), а микросхема — стабилизатор сделает все остальное.

В технической документации для интегральной микросхемы 317 серии можно будет почти наверняка обнаружить, что величина верхнего резистора рекомендуется 240 Ом. Причина этого заключается в том, стабилизатор напряжения 317 серии должен (для того, чтобы стабилизация осуществлялась надежно) пропускать ток не менее 5 мА. Если делитель напряжения пропускает ток 5 мА, то это гарантирует, что прибор будет в состоянии стабилизировать напряжение даже в случае отсутствия внешней нагрузки.

Стабилизатор напряжения 317 серии поддерживает ток смещения величиной примерно 50 мкА, протекающий от вывода Настройка к противоположной шине, который, следовательно, протекает вниз через нижнее плечо делителя напряжения. Как правило, обычно этим значением можно пренебречь, однако, при проектировании схемы высоковольтного стабилизатора и выборе тока, протекающего через нижнее плечо делителя, это значение тока должно быть принято во внимание.

В технических данных производителей обычно приводится схема стабилизатора, в которой вывод Настройка зашунтирован на землю электролитическим конденсатором с емкостью 10 мкФ, который значительно снижает величину пульсаций с уровня 60 дБ до значения 80 дБ на частоте 100 Гц. Такой прием по своему действию совершенно аналогичен введению в схему ускоряющего конденсатора, который применялся в двухтранзисторном стабилизаторе напряжения. Однако, так как опорное напряжение «привязано» к выходному напряжению Vout, а не к потенциалу земли, то в этом случае «ускоряющий конденсатор» присоединен к земляной шине, а не к точке с выходным напряжением Vout.

В силу этого обстоятельства можно использовать метод, использовавшийся ранее, для проверки того, является ли используемое значение емкости конденсатора оптимальным. Вывод Настройка представляет собой вход операционного усилителя, следовательно, его можно рассматривать, как имеющий бесконечно высокое сопротивление, что позволяет учитывать только значения сопротивлений внешних резисторов. Если желательно использовать верхний резистор с сопротивлением 240 Ом, то для поддержания выходного напряжения 22 В необходимое сопротивление нижнего резистора составляет 3,9 кОм. При этих значениях оптимальное значение емкости составит 7 мкФ, что позволяет считать выбор электролитического конденсатора, имеющего емкость 10 мкФ, полностью оправданным, хотя следует заметить, что автор скорее всего предпочел бы конденсатор, имеющий емкость 6,6 мкФ, если бы он имел в запасе хотя бы один такой.

Точно так же, как и в случае двухтранзисторного стабилизатора напряжения, характер выходного сопротивления стабилизатора 317 серии является индуктивным. Зависимости выходного комплексного сопротивления, приводимые производителями, дают основание предположить, что выходной импеданс может быть представлен в виде эквивалентной индуктивности порядка 2,2 мкГн и последовательно включенного резистивного сопротивления, равного 2,7 мкОм. Поэтому производители рекомендуют использовать в качестве шунтирующего внешний танталовый дисковый конденсатор, имеющий емкость 1 мкФ, который изображен на эквивалентной схеме (рис. 6.33).

Эквивалентная схема Тевенина по переменной составляющей для стабилизатора серии 317 с шунтирующим конденсатором емкостью 1 мкФ

Рис. 6.33. Эквивалентная схема Тевенина по переменной составляющей для стабилизатора серии 317 с шунтирующим конденсатором емкостью 1 мкФ

Если принять, что танталовый дисковый конденсатор имеет идеальные характеристики (!), то можно считать, что в наличии имеется колебательный контур с докритическим затуханием, для которого добротность Q определяется следующим образом:

Паразитное сопротивление будет значительно снижать добротность Q, но не сможет уменьшить ее до значения Q = 05, которое могло бы быть критическим для затухания. Это не будет иметь большого значения, так как цепь не сможет возбуждаться со стороны выхода (для любого сигнала внешнего воздействия конденсатор будет представлять короткозамкнутую цепь). Если же принять, что конденсатор вовсе не является идеальным, то, к несчастью, придется признать, что возбуждение колебаний из-за резонанса в контуре все-таки возможно, и схема может оказаться неустойчивой. Применив предыдущее соотношение, можно определить, что сопротивление величиной 3 Ом критически демпфирует резонанс, поэтому производители рекомендуют последовательно с дисковым танталовым конденсатором включать резистор с сопротивлением 2,7 Ом.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Классическая схема пред-усилительного каскада предусматривает использование источников переменного тока для цепей подогревателей катодов, что вызывает связанную с этим проблему фона переменного тока. В схемах современных предусилительных каскадов используются цепи питания накала ламп на постоянном токе, однако, в силу высоких значений токов (достигающих значения 1 — 2 А), которые к тому же очень трудно сгладить до приемлемого уровня пассивными методами, во всех схемах практически безоговорочно используются стабилизаторы напряжения, позволяющие снизить уровень фонового напряжения до уровня нескольких милливольт. Использование стабилизированных источников для питания цепей подогревателей ламп в настоящее время дает заметное преимущество.

Практически любая попытка, предпринятая на этапе проектирования схем аудиоаппаратуры, призванная увеличить ее невосприимчивость к шумам, вызванным источниками высоковольтного напряжения, увеличивает чувствительность этих схем к шумам, обусловленным источниками низковольтного напряжения, так как она неизменно приводит к увеличению значения сопротивления rk. Однако источники для цепей питания подогревателей ламп отличаются по своим характеристикам от источников высоковольтного напряжения, а это приводит к значительной неразберихе. Пульсации напряжений низковольтного источника питания могут быть определены в виде разностного (дифферен-циального) шума, так как они представляют разность напряжений между одним выводом подогревателя катода и вторым выводом. При условии, что разностный шум является очень небольшим по величине, значительная тепловая инерционность катодов с косвенным подогревом полностью исключает такого рода шум, в силу чего разностный высокочастотный шум оказывается просто не относящимся к делу.

Однако все же предпринимались попытки использовать экзотические (и поэтому достаточно дорогие) схемы стабилизаторов для питания цепей подогревателей в надежде, что они позволят получить от оконечных каскадов значительное улучшение качества звучания. Если цепи подогревателей ламп были спроектированы для питания напряжением 6,3 В среднеквадрати-ческого значения пульсирующего переменного тока, то с трудом можно принять предположение, что на них могут оказать какое-нибудь заметное влияние минимальные колебания стабилизирован-ного источника питания цепей подогревателей катодов, для которых напряжение пульсаций скорее всего не превысит значения 10 мВ удвоенного амплитудного (пик-пикового) значения, и которое можно рассматривать почти идеальным результатом. Естественно возникает вопрос, откуда берутся все обнадеживающие сообщения об улучшении качества звучания аппаратуры при замене стабилизаторов напряжения, используемых в цепях подогревателей катодов ламп?

Лампы могут не быть особенно чувствительными к разностному шуму, создаваемому низковольтными источниками питания, однако, они, без всяких сомнений, чувствительны к синфазному шуму. С точки зрения низковольтного источника питания, при синфазном шуме разность потенциалов между концами подогревателя остается неизменной, однако оба напряжения на концах подогревателя меняются вверх и вниз синхронно, и если рассматривать подогреватель, как единый проводник, то его напряжение относительно катода изменяется, представляя ему, таким образом, прекрасную возможность для наводки сигнала шума в катодную цепь лампы.

Синфазные шумы подогревателя катода представляют проблему в маломощных приемо-усилительных лампах, так как шумовой ток за счет емкостной связи подогревателя и катода попадает непосредственно на окружающий его катод. В случае отсутствия развязывающего конденсатора на катоде, шумовой ток приводит к возникновению на катоде шумового напряжения, определяемого, прежде всего, величиной rk, которое затем добавляется к полезному сигналу и усиливается лампой. В схеме катодного повторителя величина rk меньше, (однако, все-таки не равная нулю), тогда как в схеме дифференциального усилителя величина сопротивления rk достаточно велика, поэтому становится очевидным, что необходимо предпринять все необходимые меры для исключения попадания в усилитель сигнала синфазного шума с источника питания подогревателей катода.

 
 
Сайт создан в системе