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

 

 
 

Параметры цепей, определяющих постоянные времени 3180 мкс, 318 мкс, и проблемы взаимовлияния элементов цепей

Второй каскад непосредственно связан с катодным повторителем, чтобы исключить взаимодействие между конденсаторами связи, а также взаимное влияние попарно объединенных элементов цепей, определяющих постоянные времени 3180 мкс и 318 мкс. Прежде всего, постоянная времени 3180 мкс соответствует частоте среза f-3дБ = 50 Гц, которая оказывается достаточно близко расположенной к часто используемой на практике частоте среза цепей питания каскада, равной 1,6 Гц, что может привести к их сильному взаимовлиянию.

Вторая причина для использования катодного повторителя заключается в его очень низком значении входной емкости, что вызывает дополнительный спад на высоких частотах, когда эта емкость оказывается включенной параллельно с элементами цепи, имеющими постоянные времени 3180 мкс и 318 мкс. Для цепи, имеющей постоянную времени 75 мкс, оказалось возможным учесть составляющую паразитной емкости каскада и включить ее величину в производимые расчеты. Однако для случая цепей с постоянными времени 3180 мкс и 318 мкс такая возможность отсутствует, поэтому становится весьма существенным обеспечить такие условия, чтобы любая паразитная емкость имела настолько малое значение, чтобы ей можно было бы совершенно безболезненно пренебречь. Полное выражение для величины входной емкости катодного повторителя имеет вид:

С достаточно хорошим приближением можно считать, что коэффициент усиления каскада равен Аυ = μ/( μ + 1), поэтому для лампы типа Е88СС (μ = 52), Аυ = 0,97, Саg =1,4 пФ и Сgk = 3,3 пФ. Членом, содержащим статическую входную емкость лампы Сgk можно пренебречь в силу ее малости (0,1 пФ), поэтому входная емкость фактически не зависит от усиления при значениях порядка 8 пФ, позволяя к тому же эффективно замыкаться паразитным емкостям на землю.

Рассматриваемая задача не уникальна: с аналогичными проблемами часто сталкивались разработчики ламповых осциллографов. Будет весьма полезно обратиться к их опыту. Например, в схеме осциллографа марки Tektronix катодный повторитель на лампах типа Е88СС/692 имеет входную емкость в диапазоне звуковых частот в промежутке от 1 до 2 пФ. Однако в осциллографах оптимизация ширины полосы пропускания достигается за счет динамического диапазона, поэтому в процессе разработки схем осциллографов всегда планируется свести к минимуму наличие паразитных емкостей, а не принимать специальные меры по оптимизации экранирования прибора. Процесс разработки любого изделия электроники можно было бы рассматривать сточки зрения решения задачи по передаче информации. Тогда объем передаваемой информации будет определяться частным отделения ширины полосы пропускания канала на допустимую ошибку:

Погрешность с величиной в 0,3% является незаметной для электронно-лучевой трубки, тогда как значение 20 МГц для ширины полосы пропускания рассматривается, как незначительное. Однако в диапазоне звуковых частот необходимо передавать сравнительный объем информации при гораздо более узкой полосе пропускания (отношение уровня сигнал/шум составляет 96 дБ, а f-3дБ = 131 кГц). В силу этого, при разработке конструкций аудиотехники можно много позаимствовать из опыта разработки видеотехники и методов осциллографии.

Выравнивание частотных характеристик в точках, характеризующихся постоянными времени 3180 мкс и 318 мкс

Уравнения, связывающие в единую систему параметры цепей с постоянными времени 3180 мкс и 318 мкс потрясающе красивы и просты: CR = 318•10-6 с, а величина сопротивления верхнего (по схеме) резистора должна иметь значение 9R (где R — величина сопротивления нижнего резистора), тогда как потери на частоте 1 кГц для этой цепи составляют 19,05 дБ (рис. 8.26).

Прежде всего, необходимо проверить, окажется ли достаточно небольшой по величине емкости шунтирующего конденсатора, равной, например, 8 пФ, чтобы не вызывать нежелательных осложнений. Чтобы убедиться в этом, необходимо будет использовать окольный путь.

Прежде всего, предположим, что этот конденсатор не вызовет никаких взаимовлияний. Если же это так, то частота среза цепи достаточно высока, и тогда сопротивление конденсатора в данной цепи будет представлять достаточно малую величину. Если это так, то его можно на эквивалентной схеме заменить короткозамкнутой перемычкой, и рассчитать новое значение выходного эквивалентного сопротивления данной эквивалентной схемы замещения Тевенина. Так как величины сопротивлений резисторов относятся как 9:1, то делитель напряжения обеспечивает ослабление в отношении 10:1, и выходное сопротивление будет, следовательно, составлять одну десятую сопротивления от значения верхнего (по схеме) резистора. Если принять, что значение сопротивления верхнего резистора по-прежнему составляет 200 кОм (при этом для простоты пренебрегается эквивалентным выходным сопротивлением rout предыдущего каскада), то величина эквивалентного сопротивления Тевенина в цепи для паразитной емкости на высокой частоте будет составлять 20 кОм. Комбинация этого сопротивления с емкостью 8 пФ обеспечивает значение частоты ВЧ среза, равное 1 МГц.

Осуществление попарного объединения параметров цепей постоянных времени 3180 мкс и 318 икс блока частотной коррекции RIAA

Рис. 8.26 Осуществление попарного объединения параметров цепей постоянных времени 3180 мкс и 318 икс блока частотной коррекции RIAA

В качестве метода приближенной оценки можно принять, что если соотношение между двумя взаимодействующими постоянными времени выражается отношением 100:1, ошибка ответной реакции, вызванная взаимодействием, будет, как правило, пропорциональна величине отношений постоянных времени, поэтому отношение 100:1 вызывает ошибку, примерно равную 0,1 дБ.

В нашем примере отношение частоты 1 МГц к частоте, соответствующей ближайшей постоянной времени 318 мкс, то есть к частоте 500,5 Гц, будет равно отношению 2000:1. Поэтому совершенно безболезненно можно пренебречь взаимодействием и более точно рассчитать значения для попарно связанных параметров цепей, определяющих постоянные времени 318 мкс и 3180 мкс.

В случае, если цепь питается от идеального источника, имеющего нулевое сопротивление, идеальными значениями для сопротивлений резисторов окажутся величины 180 кОм и 20 кОм (в соответствии с идеальным отношением 9:1). Такой выбор определяется, прежде всего, тем, что они оба входят в серию Е24, а емкость конденсатора будет при этом равна 16 нФ (с точностью исполнения 0,6%). К сожалению, реальный источник питания обладает конечным значением сопротивления, поэтому для верхнего по схеме резистора следует ожидать значения сопротивления, которое окажется ближе к величине 200 кОм, после чего необходимо будет оценить, какие значения величин для двух остальных элементов цепи будут задаваться этим отличающимся от идеального значением.

Так как в качестве входных использованы два идентичных каскада, выходное сопротивление составит 5,66 кОм, что приведет к значению сопротивления верхнего резистора 205,66 кОм. Значение сопротивления нижнего резистора составит, таким образом, 22,85 кОм, а величина емкости будет равна 13,92 нФ. Для получения величины сопротивления 22,85 кОм можно использовать резистор 23,2 кОм, имеющий точность исполнения 0,1 %, параллельно которому включен резистор с сопротивлением 1,5 МОм, имеющий точность исполнения 1 %. Значение емкости конденсатора 13,92 нФ может быть получено при параллельном включении двух конденсаторов, имеющих емкости по 6,8 нФ, последовательно с конденсатором, имеющим емкость 330 пФ. После этого можно начертить полную схему предусилителя с рассчитанными значениями элементов схемы (рис. 8.27).

Подгонка требуемых значений пассивных элементов под стандартные нормали

В процессе расчета схем коррекции частотных характеристик и фильтров постоянно получаются очень неудобные для практического применения значения компонентов, и требуется немалое искусство, чтобы подогнать эти значения под величины, соответствующие номиналам наиболее ходовой нормали Е24. К сожалению, эта трата сил зачастую оказывается напрасной, так как, хотя резисторы, имеющие точность исполнения ±0,1%, не являются очень уж большой редкостью, точность изготовления конденсаторов не превышает 1 %. Следовательно, для обеспечения необходимой точности приходится измерять емкость большего конденсатора с использованием мостовой схемы, обеспечивающей достаточную точность измерения (либо, с использованием цифрового измерителя емкости, обладающего достаточной точностью пределов измерений), а также использовать дополнительные конденсаторы, чтобы их комбинацией получить требуемое точное значение емкости.

Для конденсатора с емкостью 13,92 нФ, требующегося в рассмотренном ранее примере, оказалось необходимым замерить емкости двух конденсаторов с номинальной емкостью 6,8 нФ, после чего было обнаружено, что их действительные значения составляли 6,74 нФ. Поэтому реально вместо включаемого последовательно конденсатора емкостью 330 пФ необходимо использовать конденсатор с емкостью 430 пФ. В данном случае проблема оказалась решенной, но что делать, если бы вдруг оказалось необходимым иметь точное значение емкости 10 нФ, а вот после измерений значение емкости реального конденсатора оказалось равным 10,1 нФ? Не придет же в голову мысль слегка подшлифовать края конденсатора надфилем!

В случаях, когда требуется особая точность, и при этом в наличии имеется мост для измерения величин компонентов, то лучше в ходе расчета схемы использовать те значения, которые оказываются наиболее близкими к значениям номиналов элементов, имеющихся в наличии (с учетом их допусков на точность изготовления), а затем добавлять к ним дополнительные конденсаторы, чтобы получить в итоге необходимое значение емкости. Такой подход в точности соответствует ранее использовавшемуся правилу «отношение 100:1» для получения точного значения емкости конденсатора при его шунтировании конденсатором меньшей емкости.

Используемая на практике схема предусилителя

Рис.8.27. Используемая на практике схема предусилителя

Элементы, имеющие очень малые отклонения от номинального значения, как правило, очень дороги да и их использование не во всех случаях оказывается крайне необходимым. Если приходится комбинировать два элемента, один из которых имеет очень высокую точность изготовления, а второй — несколько худшую, то их комбинация может обеспечить точность, соответствующую более точно изготовленному элементу, но при условии, что отношение их номинальных значений превышает значение, равное отношению их точностей изготовления. Очевидно, что элемент, имеющий большую точность изготовления, должен являться основным элементом, тогда как элемент, имеющий больший допуск номинального значения, должен выполнять функцию подгоночного. Например, если необходим резистор с сопротивлением 22,85 кОм, имеющий минимальное отклонение от номинального значения, можно использовать резистор с сопротивлением 22,3 кОм и точностью изготовления 0,1% и параллельно включенный ему резистор с сопротивлением 1,5 МОм, имеющий точность 1 %. Отношение сопротивлений 1,5 МОм:23 кОм = 65:1, что превышает значение отношения их соответствующих точностей изготовления, которое будет равно 10:1. В силу этого, сочетание таких резисторов будет удовлетворять необходимому требованию к точности подбора элементов схемы. Совершенно аналогично, для конденсатора с емкостью 13,92 нФ, применение которого обсуждалось ранее, отношение емкости основного конденсатора к емкости дополнительного составляет 16:1, поэтому точность изготовления 10% для конденсатора с емкостью 430 пФ оказывается вполне достаточной, чтобы обеспечить заданную точность элемента схемы. Возможно, что понадобится покупать только элементы, имеющие точность изготовления 1 %, тогда отпадает необходимость измерения их действительных значений.

Хотя в результате операции по подгонке значений реально используемых элементов схемы к требуемым расчетным были получены достаточно хорошие совпадения, это не означает, что реальные компоненты на практике не будут иметь никаких отклонений от полученных значений. Параметры реальных компонентов всех электронных схем изменяются со временем (процесс старения) и с изменением рабочей температуры, поэтому их значения будут изменяться. Поэтому, все, что было проделано выше, устраняет только изначальную погрешность, так как величины реально используемых схемных элементов будут соответствовать расчетным значениям. А это обеспечивает более благоприятные начальные условия, позволяющие преодолеть с меньшими негативными последствиями влияние дрейфа параметров элементов схемы.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Симметричный (уравновешенный) вход является общепринятым техническим приемом, используемым в радиопередающих и звукозаписывающих студиях для защиты звукового сигнала от влияния внешних электромагнитных полей. Он становится особенно важным при использовании слабых сигналов, особенно от микрофонов, которые, как правило, имеют кабели большой протяженности (некоторые, в особенности телевизионные передающие студии, используют микрофонные кабели длиной до 1 км!).

Симметричным источником сигнала является такой источник, у которого каждый вывод источника имеет симметричную (или уравновешенную, равную) нагрузку, подключенную к заземляющей шине. Достаточно часто используется вариант, при котором единственным путем для прохождения тока от вывода на землю являются паразитные емкости (разумеется, только для переменной, а не постоянной составляющей сигнала). В таком случае для источника сигнала часто используют термин «плавающий». Соединительные кабели для симметричных систем имеют, таким образом, два совершенно идентичных для прохождения сигнала провода, или плеча, предназначенных для обеспечения баланса, и внешнюю экранирующую оболочку. Для того, чтобы обеспечить уравновешенный или симметричный режим работы, входной каскад следующего усилителя должен иметь точно уравновешенные значения собственного паразитного сопротивления относительно земли, и чаще всего в его схеме используется либо дифференциальный усилитель (более дешевый вариант), либо тщательно рассчитанный симметрирующий трансформатор (гораздо более лучший, но и более дорогой вариант).

При внесении уравновешенного соединительного кабеля в электромагнитное поле, в каждом из проводников кабеля индуцируются совершенно идентичные токи шума (наводок). Значения последовательных сопротивлений для каждой ветви кабеля совершенно одинаковы, также будут абсолютно равны значения шунтирующих емкостей и сопротивлений относительно земли. В силу этого токи наводок, или сигнала шума, в обеих ветвях характеризуются одинаковыми значениями падений напряжений и фазового сдвига, которые затем поступают на вход усилителя. Так как эти сигналы представляет собой синфазный сигнал, то в операционном усилителе происходит ослабление синфазного сигнала, тогда как полезный звуковой сигнал, представляя собой разностный сигнал, будет усиливаться.

Выходное напряжение стандартного звукоснимателя с подвижной катушкой составляет на частоте 1 кГц примерно 200 мкВ при скорости перемещения иглы 5 см/с, но этот же уровень сигнала на частоте 50 Гц перед его поступлением в блок частотной коррекции примерно на 17 дБ ниже, то есть составляет примерно 28 мкВ. Достижение цели, когда фон переменного тока будет практически неощутим при таком уровне полезного сигнала, становится достаточно нетривиальной задачей, поэтому на помощь необходимо привлечь любые доступные средства. Головка звукоснимателя изначально является симметричным устройством, поэтому необходимо рассмотреть, что могло бы привести к нарушению условия равновесия?

Для восстановления баланса необходимо немедленно заменить выходной соединительный кабель звукоснимателя, отказавшись от применения коаксиального кабеля. Соединительный кабель должен быть заменен проводом, так называемой витой парой, имеющей сплошной экран для каждого канала. Использование двух коаксиальных кабелей, отдельного для каждого канала, не представляется разумным выходом, так как увеличенное расстояние между внутренними проводящими жилами кабелей приведет к небольшому, но все-таки отличию в величинах токов шума для каждого плеча, значительно снижая эффективность борьбы с шумом.

 
 
Сайт создан в системе