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

 

 
 

Требования к каскаду предоконечного усиления

Выходное сопротивление усилителя можно оценить в процессе построения нагрузочных прямых (динамических характеристик). Величину внутреннего анодного сопротивления rа можно оценить при помощи касательной, проведенной к статической характеристике, соответствующей сеточному напряжению —25 В, и проходящую через рабочую точку, что дает примерное значение 400 Ом. Полученный результат очень важен, так как его можно использовать для расчета выходного сопротивления усилителя. Выходной трансформатор согласует нагрузку громкоговорителя, равную 4 Ом, с сопротивлением 2 кОм, которое определяется выходной лампой, а это означает, что значения импедансов обмоток относятся как 500:1. С другой стороны, величина сопротивления rа лампы, поделенная на это отношение, дает значение выходного сопротивления 0,8 Ом. Таким образом, чтобы громкоговоритель работал в режиме, который задавался его разработчиками, необходимо было бы иметь меньшее выходное сопротивление, но в сравнении с многими конструкциями усилителей с несимметричным выходом полученное значение сопротивления является и так достаточно низким.

В выходном каскаде максимальный размах амплитуд неискаженного сеточного напряжения относительно рабочей точки ограничивается условиями отсутствия сеточного тока и симметричностью размаха в противоположенных направлениях. Сеточный ток начинает протекать при значениях напряжения между сеткой и катодом, превышающих нуль, а что касается условия симметрии, то максимальное значение размаха амплитуды входного напряжения должно составлять 2Vgk, следовательно, необходимая величина двойного амплитудного значения размаха сеточного напряжения для любого усилителя класса А должна всегда представлять удвоенное значение напряжения смещения сетка — катод. Для рассматриваемого случая это составляет 54 В двойного амплитудного (пик-пикового) значения или 18 В среднеквадратического. При этом, ни при каком значении сеточного напряжения не должно происходить отсечки анодного тока, что определяется режимом работы каскада в классе А.

Из паспортных данных лампы типа 6528 известно, что размах амплитуд анодного напряжения должен составлять примерно 115В среднеквадратического значения, что соответствует примерно 19 В среднеквадратического значения напряжения на сетке. При этих условиях коэффициент усиления лампы Av имеет значение, примерно равное 6. Эти результаты позволяют определить значение емкости Миллера, которая вычисляется следующим образом: С × (Av + 1) = 23,8 × (6 + 1) ≈ 167 пФ. Данная емкость окажется включенной параллельно со входной емкостью лампы Сgk (которая равна 17,8 пФ), что позволяет оценить общее значение входной емкости каскада, включая паразитные емкости монтажа, величиной примерно 200 пФ.

Аргументы, относящиеся к обеспечению необходимой чувствительности усилителя в высокочастотном диапазоне, будут обсуждаться, но если на минутку принять, что частота среза f-3дБ превышает значение 150 кГц, то требуемое значение сопротивления источника составит примерно 5300 Ом и которое определятся из следующего выражения:

Лампа типа 6528 обладает очень высоким значением крутизны характеристики gm и непременно будет иметь достаточно высокую вероятность самовозбуждения в каких-нибудь областях высокочастотного диапазона. Следовательно, для исключения возникновения автоколебаний необходим ограничительный резистор в цепи сетки; рекомендованный производителями резистор с величиной сопротивления 1 кОм устанавливается в цепь источника сигнала, уменьшая его сопротивление до значения 4,3 кОм.

Такое требуемое значение выходного сопротивления предшествующего (предоконечного) каскада усиления для лампового усилителя является достаточно низким и поэтому несколько ограничивает возможности конструкторской разработки. В практических конструкциях предоконечного каскада с общим катодом выходное сопротивление очень грубо равно заявленному производителями ламп значению rа, следовательно, необходимо подобрать лампу с очень низким значением rа. Электронные лампы с рамочной конструкцией сетки могут характеризоваться таким низким значением rа, но по сравнению с лампами со спиральной сеткой они вносят гораздо более значительные нелинейные искажения по третьей гармоники. Таким образом, в рассматриваемом случае, более предпочтительным оказывается предоконечный каскад, в котором используются подходящие по параметрам лампы с катодным выходом, то есть катодный повторитель.

Топология каскада предоконечного усиления

Существуют различные варианты топологии схем для каскада предоконечного усиления:

• тщательно рассчитанный оконечный каскад с общим катодом может иметь связь по постоянной составляющей с предоконечным катодным повторителем.

Такой подход может обеспечить низкий уровень искажений и требуемое значение rа менее 4,3 кОм.

• μ-повторитель в качестве предоконечного каскада может обеспечить низкий уровень искажений и значение rа менее 4,3 кОм.

• параллельно управляемый двухламповый усилитель SRPP может обеспечить значение rа менее 4,3 кОм и больший размах амплитуд по сравнению с использованием μ-повторителя, но с более высоким уровнем искажений.

Использование μ-повторителя представляется весьма целесообразным выбором, однако тестирование показало, что имеющееся высоковольтное напряжение 290 В не является достаточным, чтобы обеспечить необходимый размах амплитуд 18 В среднеквадратического значения на выходе такого повторителя. Поскольку выходной каскад представляет емкостную нагрузку, имеет смысл применить в качестве предоконечного параллельно управляемый двухламповый усилитель SRPP, который специально под такую нагрузку и разрабатывался. Такой усилитель характеризуется более высоким значением размаха амплитуд по сравнению с μ-повторителем при одинаковом значении высоковольтного питающего напряжения. Поэтому, более высокий уровень искажений является его единственным недостатком.

Выбор лампы для каскада предоконечного усиления

В идеале для каскада предоконечного усиления необходима лампа, обладающая малым уровнем нелинейных искажений, особенно, если речь идет о каскаде типа SRPP, страдающим повышенным уровнем гармоник. В отличие от двухтактных усилителей, где уровень четных гармоник (включая наиболее интенсивную вторую) снижается за счет симметрии схемы, в однотактных несимметричных усилителях проблема минимизации нелинейных искажений выходит на передний план.

Лампы с рамочной сеткой, обладающие минимальным уровнем искажений, в настоящее время стали почти музейной редкостью (хотя лампа типа Е88СС является, несомненно, одной из лучших), поэтому для выбора среди подходящих по мощности остается только семейство ламп *SN7/*N7. При этом автор совершенно не собирается приносить своих извинений за точно такой же выбор, какой сделала до него добрая дюжина других разработчиков однотактных усилителей с несимметричным выходом. Если все аргументы инженеров безапелляционно диктуют, что только круглая форма для колеса является идеальной, то это просто означает, что на деле это именно так и обстоит.

Однако, в схеме симметрично управляемого усилителя типа SRPP, к катоду верхней лампы прикладывается напряжение, равное половине напряжения высоковольтного питания, 0,5 VHT что требует повышенного напряжения питания подогревателя, и соблюдения условий, чтобы изоляция между катодом и подогревателем не разрушилась из-за высоких напряжений. В схеме стереофонического усилителя для удобства обеспечения безопасной работы подогревателей целесообразно одну лампа из серии *SN7/*N7 (это двойные триоды в одном баллоне) использовать в качестве верхних ламп, а вторую — в качестве нижних. Другой альтернативой является применение одиночных триодов типа 6N5, которые по характеристикам близки к половине двойного триода типа 6SN7, следовательно, пара таких ламп могла бы использоваться в моноблочном усилителе. Автор предпочел воспользоваться лампами 6N5 по той простой причине, что еще давно закупил их в большом количестве. Дополнительными аргументами послужило то, что в случае использования простой, не комбинированной лампы, при дальнейшей модификации конструкции удастся избежать неизбежных в таких случаях слесарных работ и что на входе можно использовать лампу с высоким значением μ, а в качестве второй пары использовать более дешевую лампу с более низким значением μ.

Испытания показали, что предоконечный каскад типа SRPP на основе двух ламп 6N5 легко обеспечил размах амплитуд 21 В среднеквадратического значения на частоте 1 кГц с уровнями ослабления вторых гармоник —40 дБ, и третьих гармоник —54 дБ. Однако анализ нагрузки подразумевал, что измерения выполнялись только с использованием осциллографа и частотного анализатора спектра, в силу чего действительный динамический диапазон измерений был ограничен значением примерно 55 дБ и более высокие гармоники просто не были видны. Тем ни менее, такой уровень искажений был признан достаточно хорошо совпадающим с предсказанным уровнем искажений выходного каскада.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Рассматриваемый пример, когда в качестве предоконечного каскада используется параллельно управляемый каскад типа SRPP, чаще всего подразумевает применение в данном каскаде идентичных верхней и нижней ламп. На практике такое требование не представляется столь категоричным, хотя автор не встречал ощутимых преимуществ при использовании ламп различных типов, да к тому же и расчеты при использовании идентичных ламп оказываются проще. Лампы включены последовательно (следовательно, величина протекающего по ним тока одинакова), они идентичны и поэтому на анод одной из ламп (нижней) должно прикладываться напряжение, равное половине высоковольтного питающего напряжения VHT Следовательно, при расчетах можно исходить из условия, что нижняя лампа представляет каскад с общим катодом, а анодное напряжение Va = 0,5 VHT.

Режим работы ламп типа 6N5, при котором Iа > 8 мА при постоянном значении анодной нагрузки, является идеальным, то есть другими словами, он обеспечивает наименьшие искажения. Поэтому анодный ток задается равным 8 мА, при этом напряжение смещения между сеткой и катодом Vgk должно быть равно примерно 3,4 В.

В качестве заключения необходимо отметить следующее: возбуждение оконечного каскада при рассчитанной выше величине входной шунтирующей емкости оконечного каскада 200 пФ на частоте 20 кГц и среднеквадрати-ческом значении напряжения VRMS, равном 19 В, требует среднеквадрати-ческого значения тока входного сигнала примерно 0,48 мА (что соответствует величине удвоенного амплитудного значения тока примерно 1,3 мА). Выбранное значение тока 8 мА для предоконечного каскада типа SRPP является достаточным для обеспечения требуемого тока сигнала без опасности внесения дополнительных искажений.

Создание напряжения смещения предоконечному каскаду

Напряжение смещения на верхнюю лампу параллельно управляемого каскада SRPP, применяемого в рассматриваемом примере в качестве предоконечного, должно задаваться резистором, не шунтированным конденсатором, так как в противном случае будет отсутствовать сигнал управления лампой, однако для нижней лампы требования к цепи смещения оказываются менее жесткими.

Для задания катодного смещения нижней лампы можно использовать резистор с сопротивлением 430 Ом, параллельно которому включается конденсатор с требуемой емкостью.

 
 
Сайт создан в системе