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

 

 
 

Пути достижения заданных требований. Выбор лампы и топологии каскада

Зачастую говорят, что самая хорошая схема — это простая схема, поэтому для начала следует рассмотреть, подойдет ли на роль линейного каскада триодный усилитель с общим катодом (рис. 8.3).

После того, как была принята определенная топология каскада, необходимо выбрать наиболее подходящую лампу (табл. 8.2).

Таблица 8.2
  Идеальные параметры ЕСС82 *SN7 *N7 μ-повторитель, ЕСС82
Av 12 15,5 17,5 17,5 19
rout,кОм >7 7,7 7,8 7,8 1
Сn,пФ >50 30 77 60 35

Характеристики ни одной из приведенных в табл. 8.2 ламп не соответствуют полностью предъявляемым идеальным требованиям, но лампа типа ЕСС82 наиболее близка к требуемым параметрам. Эта лампа могла бы оказаться наиболее подходящей для выбора, если бы не недавно выполненные исследования автора, которые показали, что для нее характерны неподдающиеся дальнейшему снижению искажения, уровень которых примерно на 13 дБ выше, чем уровень таких же искажений для ламп семейства *7N7/*NS.

Усилитель с общим катодом на лампе ЕСС82 в качестве линейного выходного каскада предусилителя

Рис. 8.3 Усилитель с общим катодом на лампе ЕСС82 в качестве линейного выходного каскада предусилителя

Хотя ни лампа *SN7, ни *N7 не достигают необходимого значения эквивалентного выходного сопротивления rоцt, основная проблема все же заключается в значении входной емкости Сin. Теоретическое значение емкости Сin для лампы *N7, выпускаемой компанией Локтал (Loctal), несколько больше желательного значения, что определяет значение частоты среза f-3дБ значением 106 кГц, которая несколько отличается от необходимого значения 131 кГц, и которая привела бы к снижению уровня сигнала на частоте 20 кГц, равному 0,15 дБ (вместо требуемого уровня 0,1 дБ, хотя такую разницу в уровнях потерь можно было бы принять как вполне допустимую).

Если необходимо использовать обычный каскад с общим катодом, то следует выбирать между лампой, характеризующейся высокой линейностью характеристики и, одновременно с этим, незначительными потерями на высокой частоте, и лампой с худшей линейностью, но в целом имеющей характеристики, наиболее полно приближающиеся к желаемым значениям. С другой стороны, можно было бы использовать упомянутую выше лампу типа ЕСС82 в схеме μ-повторителя (рис. 8.4), что позволило бы также легко обеспечить требуемый выходной импеданс предусилителя.

Для μ-повторителя необходимо увеличенное напряжение питания подогревателей для верхней (по принципиальной схеме) лапы, но это не является непреодолимой преградой. Вообще-то не существует однозначного ответа по поводу выбора того или иного варианта. В 1993 г. автор использовал в своей конструкции лампы ЕСС82 просто потому, что они были не очень дорогими, и у автора оказался их небольшой запас. Хотя в настоящее время Интернет и делает поиски подходящей лампы намного более простым процессом, однако, столкнувшись с проблемой выбора, в настоящее время можно было бы использовать лампу 7N7, имеющую низкое значение RL (необходимое для снижения усиления и Сin). Либо более приемлемым может оказаться вариант использования μ-повторителя, если в наличии окажется источник питания для цепей подогревателей с повышенными значениями напряжений. Существует масса способов достичь нужного результата.

Использование μ-повторителя в качестве выходного каскада предусилителя

Рис. 8.4 Использование μ-повторителя в качестве выходного каскада предусилителя

В ранее приводимых примерах производился выбор лампы, а она потом определяла усиление каскада. В некоторых же случаях, такой подход не совсем оправдывает себя, поэтому в данном конкретном случае необходимо задаваться как раз усилением.

8.2.4. Выполнение требования необходимого значения коэффициента усиления

Снизить чрезмерное усиление можно использованием делителя напряжения либо на входе, либо на выходе. Использование делителя на выходе увеличивает выходное сопротивление, что является недопустимым, тогда как использование делителя на входе снижает уровень входного сигнала, что сильно влияет на уровень шума, снижая отношение уровней сигнала к шуму S/N.

Единственной оставшейся возможностью для достижения необходимого значения усиления остается отрицательная обратная связь. Усиление отдельно взятой лампы можно уменьшить исключением из схемы катодного шунтирующего конденсатора, что приведет к образованию последовательной отрицательной обратной связи по току, но эта операция значительно увеличит выходное сопротивление и в силу этого не может быть использована. Для сохранения низкого значения выходного сопротивления обратная связь должна быть параллельной по сути, хотя фактически она может быть организована как последовательная обратная связь, так и параллельная (рис. 8.5).

Варианты использования параллельной и последовательной обратной связи

Рис. 8.5 Варианты использования параллельной и последовательной обратной связи

В обоих примерах используется параллельная обратная связь, необходимая для снижения выходного сопротивления, хотя на рис. 8.5 а приведен пример организации параллельной обратной связи, тогда как на рис. 8.5 б приведен пример организации последовательной обратной связи, тем не менее, по своим свойствам оба способа практически равноценны. Каждое из приведенных решений имеет свои проблемы, большая часть которых связана с допустимым значением сопротивления резистора обратной связи. Резистор обратной связи фактически подключен параллельно анодной нагрузке, усиленный сигнал на него поступает через выходной разделительный конденсатор. При небольшом значении сопротивления резистора обратной связи необходимо большее значение емкости разделительного конденсатора, при этом снижается усиление (с отключенной петлей обратной связи) каскада за счет снижения анодной нагрузки по переменной составляющей. Приемлемым значением сопротивления резистора обратной связи в качестве первоначального выбора может быть выбрано значение, равное трехкратному значению сопротивления нагрузки, то есть 3 × RL.

Для инвертора на одной лампе (рис. 8.5а) с сопротивлением в анодной цепи RL = 100 кОм требуемое значение коэффициента усиления обычно может составлять порядка 5, для чего понадобится использовать последовательно включенный входной (удлинительный) резистор с сопротивлением 47 кОм и резистор обратной связи величиной 300 кОм. Входное сопротивление такого каскада составляет примерно 47 кОм, следовательно, он будет представлять весьма тяжелую нагрузку для потенциометра регулятора громкости с сопротивлением 100 кОм. Можно увеличить значения сопротивлений обоих резисторов, выбрав для последовательного входного резистора сопротивление 270 кОм, а для резистора обратной связи 1,6 МОм, уменьшая, таким образом, нагрузку на потенциометр регулятора громкости и еще более снижая нагрузку на выходной каскад. К сожалению, подобный подход ухудшает параметры по шумам, так как в последовательно включенном резисторе генерируются шумы, а входной шум резистора сеточного смещения более не шунтируется за счет сопротивления истока регулятора громкости.

Не получив требуемого решения от схемы инвертора, следует обратиться к двухламповому каскаду, в котором обратная связь приложена к катоду входного каскада (рис. 8.56).

В цепи сетки отсутствует последовательный резистор, а величина сопротивления катодного резистора будет достаточно низкой, поэтому шум, возникающий за счет входных элементов схемы, не будет сглаживаться, даже, несмотря на то, что шумы, обязанные своим происхождением RL, не будут более шунтироваться.

При наличии отдельной входной и отдельной выходной ламп можно использовать эту благоприятную возможность, чтобы оптимизировать каждый каскад. Смещение на лампе У, при этом задается таким образом, чтобы обеспечить небольшой анодный ток с целью получить максимальное значение сопротивления Rk (причина такого подхода станет ясной немного позже), тогда как выбранное смещение на лампе V2 должно обеспечивать низкое значение rа и высокую линейность амплитудной характеристики. Конденсатор, включенный последовательно с резистором обратной связи Rfb, предотвращает прохождение постоянной составляющей с катода лампы V1, на выход.

Обще усиление без действия обратной связи составляет примерно 200. Если необходимо, как и ранее, обеспечить общее усиление, равное 5, необходимо определить значение β, используя следующее выражение:

При дальнейшем расчете не учитывается величина тока обратной связи, протекающего в Rk благодаря действию лампы V1, а также влияние сопротивления rk на цепь обратной связи, однако для рассматриваемого случая вносимая погрешность не оказывает существенного влияния.

Такое значение сопротивления представляет существенную нагрузку для выходного каскада, что снижает усиление с разомкнутой петлей обратной связи и увеличивает искажения до того, как начнет действовать обратная связь.

Влияние резистора Rk всегда представляет проблему для усилителей такого типа, и довольно часто такое влияние стараются уменьшить за счет увеличения необходимого коэффициента усиления (снижение коэффициента β), либо за счет увеличения Rk. С другой стороны, можно остановиться на низком значении сопротивления Rfb, но при этом быть готовым к тому, чтобы обеспечивать необходимый режим лампы при помощи катодного повторителя, введенного в выходной каскад предусилителя (рис. 8.6).

Использование катодного повторителя для введения последовательной обратной связи

Рис. 8.6 Использование катодного повторителя для введения последовательной обратной связи

Итак, в результате поставленная цель оказалась достигнутой, но за счет использования трех ламп и дополнительного источника для цепей подогревателей катодного повторителя. При этом полностью оказались вне рассмотрения вопросы обеспечения устойчивости всего усилителя. И еще следует отметить, что очень многое могло быть добавлено на тему о структуре коэффициента усиления, величина которого была предопределена выбором электронной лампы.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Прежде всего, необходимо иметь в виду, что регулятор громкости высококачествен-ного усилителя, — это не простейший потенциометр с сопротивлением 100 кОм, ручка которого находится на верхней или лицевой панели корпуса усилителя. Он является весьма существенным блоком предусилителя и должен рассматриваться с точно такой же тщательностью, как и все остальные блоки и компоненты схемы усилителя. Прежде всего следует отметить, что чувствительность человеческого уха к уровню звукового давления, или силе звука, изменяется в соответствии не с линейным, а с логарифмическим законом. Поэтому, при проектировании регулятора громкости звука, который должен обеспечивать равномерную характеристику восприятия во всем звуковом диапазоне, необходимо использовать потенциометр, сопротивление которого изменяется по обратно — логарифмическому закону (или, иначе, по закону показательной функции). Это и является основной причиной всех проблем проектировщика.

Изготовление переменного резистора с линейной шкалой не представляет проблем. Для этого просто наносится полоска из углеродосодер-жащего материала равномерной толщины и ширины на изолирующую подложку, изготавливаются контакты с каждого конца, затем тем, или иным способом изготавливается подвижный контакт. Если нет смысла обременять себя проблемами с корпусом, то такой тип переменных резисторов известен под названием скелетных. Для получения обратно — логарифмического закона изменения сопротивления токопроводящей дорожки ее толщина изменяется по длине, устанавливаться металлические прессованные экраны, затем два потенциометра (для одноручечной регулировки стерео-усилителя) насаживаются на единый вращающийся вал, на котором затем можно укрепить большую и блестящую алюминиевую ручку. Технология же изготовления проводящего покрытия с изменяющейся по заранее заданному закону толщиной оказывается не самым дешевым процессом, поэтому чаще всего обратно — логарифмический закон изменения сопротивления от угла поворота движка потенциометра аппроксимируется набором прямолинейных участков (рис. 8.7).

Несколько ошеломляющим результатом является то, какое неплохое совпадение с идеальной обратно — логарифмической кривой могут обеспечить всего четыре дискретные резистивные дорожки, однако, не должен вызывать удивления и тот факт, что переходы с одного участка на другой приводят к скачкообразному изменению сопротивления потенциометра при повороте рычажка такого потенциометра. Также следует ожидать, что механически связанные потенциометры способны обеспечить равномерный уровень ослабления во всем диапазоне, начиная с нуля до 60 дБ. Часть углеродных потенциометров имеет действительно замечательные характеристики, но, к великому сожалению, среда обитания потенциометров с углеродными дорожками сохранилась только в уже покрытых тленом времени старых телевизионных приемниках.

Подгонка закона изменения сопротивления потенциометра

Одним из полезных и простых способов подгонки закона изменения сопротивления потенциометра под требуемую зависимость является использование линейного потенциометра, имеющего однородную проводящую пластиковую дорожку, и подстраивающего под необходимую зависимость изменения сопротивления подгоночного резистора, установленного между подвижным контактом и землей. Такая искусственная характеристика не соответствует в точности, например, обратно — логарифмическому закону, но конечный результат оказывается значительно лучше, чем при использовании простого потенциометра с линейной характеристикой.

У идеального регулятора громкости должно быть абсолютно одинаковое ослабление (выраженное в децибелах) для заданного количества поворотов ротора потенциометра вне зависимости от того, производится ли такое вращение, когда подвижный контакт потенциометра находится в середине токопроводящей дорожки, либо в ее конце, в непосредственной близости от начала.

 
 
Сайт создан в системе