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

 

 
 

Определение рабочей точки предоконечного каскада

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 среднеквадратическом значении напряжения VRMS, равном 19 В, требует среднеквадратического 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. Однако, при настройке каскадов усилителя мощности зачастую требуется корректировка напряжения смещения по критерию сведения к минимуму нелинейных искажений. Так как каждая лампа в усилительном каскаде типа SRPP работает только с половиной возможного значения высоковольтного напряжения (ограничивая размах амплитуд сигнала), корректировка режимов после учета минимизации искажений или перегрузки становится невозможной, поэтому оказывается целесообразнее использовать фиксированное значение смещения на нижней лампе. Фиксированное смещение может быть обеспечено сеточным выпрямителем смещения либо заданием катодного смещения полупроводниковым диодом. Вариант сеточного смещения с отдельным выпрямителем более дорог, но вариант катодного смещения полупроводниковым диодом может привести к увеличению искажений. К счастью, измерения, выполненные автором, показали, что даже для такого каскада, как SRPP, обладающего не лучшими искажениями, при выбранных уровнях сигнала дополнительные искажения, вносимые использованием для катодного смещения светоизлучающего диода, оказались незначительными, а время восстановления каскада после перегрузки — малым.

Оценка значений выходного сопротивления и коэффициента усиления каскада предоконечного усиления

Интуитивно можно ожидать, что выходное сопротивление параллельно управляемого каскада типа SRPP, применяемого в рассматриваемом примере в качестве каскада предоконечного усиления, окажется достаточно низким, но это также может быть подтверждено несложным расчетом:

Для рассматриваемого варианта усилителя измеренное значение статического внутреннего коэффициента усиления ламп m равно 21, а эквивалентное внутреннее сопротивление ламп rа равно 7,1 кОм. Расчет по вышеприведенной формуле дает следующий приблизительный результат: rоиt = 2,3 кОм, который позволяет использовать ограничивающий катодный резистор сопротивлением 1 кОм для снижения вероятности паразитной ВЧ автогенерации каскада SRPP.

Значение коэффициента усиления всего параллельно управляемого каскада SRPP составляет примерно 14, а так как для возбуждения выходного каскада необходимо входное напряжение примерно 18 В среднеквадратического значения, то на предоконечный каскад необходимо подавать примерно 1,3 В среднеквадратического значения входного напряжения для возбуждения усилителя при номинальной выходной мощностью. Это достаточно удобный результат, так как позволяет использовать усилитель для работы со стандартным CD плеером, имеющем выходное напряжение 2 В среднеквадратического значения, причем практически с трехдецибельным запасом.

Какова же роль обратной связи?

Среди современных разработчиков считается «модным» в однотактных усилителях с несимметричным выходом полностью отказываться от использования межкаскадной отрицательной обратной связи. Выдвигаются аргументы, что искажения в таких усилителях обусловлены, в основном, вторыми гармониками, к которым наименее восприимчиво человеческое ухо и интенсивность которых пропорциональна уровню выходной мощности. При этом обратная связь могла бы сдвигать гармоничные искажения вверх по частоте, туда, где они будут более заметными. Эти аргументы кажутся правдоподобными только при том условии, что искажения составляют менее 5% полной выходной мощности, тогда как уже давно выполненные тщательные исследования не смогли установить наличия искажений по второй гармонике, которые были бы ниже уровня 5%. К сожалению, эти исследования были выполнены задолго до того, как громкоговорители с низким уровнем искажений, такие, например, как полнодиапазонный электростатический громкоговоритель типа Quad ESL57, стали доступны рядовым разработчикам, поэтому правомерность такого утверждения в настоящее время становится еще более спорной.

Тем ни менее, слабая локальная обратная связь может быть использована в выходном каскаде, путем подачи выходного напряжения усилителя со вторичной обмотки выходного трансформатора в катодную цепь лампы оконечного каскада.

Подведение итогов разработки конструкции

После того, как детальный разбор конструкции завершен, неплохо было бы оценить готовую конструкцию в целом с точки зрения ее возможного использования. По итогам рассуждений, можно составить принципиальную схему разработанного усилителя мощности, приведенную на рис. 7.30а и 7.30б. Укажем некоторые уже известные параметры усилителя: Ожидаемая выходная мощность: ≈ 6 Вт с уровнем искажений ≈ 8% Входная чувствительность: ≈ 1,3 В среднеквадратического значения (при номинальной выходной мощности)

Усилитель был собран и проверен на соответствие его реальных характеристик ожидаемым. Общая масса усилителя составила 29 кг, если же пересчитать иначе, то менее 4,5 кг на один ватт стереофонической мощности. По сравнению с двухтактным усилителем он значительно тяжелее по весу и дороже при достижении ограниченных результатов, но точно такие же аргументы будут выдвигаться разработчиками усилителей на полупроводниковых приборах в качестве критики ламповых усилителей. Ламповые усилители в современном мире электроники — это все равно, что паровые двигатели в нашу эпоху, и точно так же являются предметом страстного увлечения.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Двигатели для гоночных автомобилей достигают своих выдающихся характеристик за счет работы всех без исключения деталей на пределе допустимой нагрузки — именно поэтому малейшая ошибка может оказаться катастрофической. Двойной триод типа 6528, примененный в разработанной выше конструкции усилителя мощности может уподобиться двигателю гоночного автомобиля в том отношении, что он рассчитан на номинальную рассеиваемую мощность 30 Вт на аноде, и что в реальной жизни она рассеивает на аноде 31,5 Вт тепловой мощности в пике сигнала. От баллона такого двойного триода, на которой выполнены оконечные каскады двух усилителей мощности стереопары, требуется отвести вдвое большую мощность, учитывая при этом сравнительно небольшие размеры самого баллона. Следовательно, самые первые испытания усилителя были выполнены с целью удостовериться в том, что лампа типа 6528 при номинальной выходной мощности «не испустит дух», так и не дойдя до «финиша».

Панель лампы 6528 была установлена на проволочной защитной сетке, предназначенной для монтажа электровенти-лятора с диаметром лопастей 80 мм, затем был смонтирован 80-мм абсолютно бесшумный вентилятор, который обеспечивал обдув цоколя установленной лампы снизу. В результате, даже при работе лампы с максимальной мощностью Ра, температура, измеряемая на баллоне лампы, всегда оставалась в установленных пределах, а шасси оставалось холодным.

При первоначальной проверке напряжения подогревателя катода на ламповой панели 6528, выполненной измерителем средне-квадратичных значений напряжения, было установлено, что напряжение составляло 6,5 В вместо положенных 6,3 В, поэтому было изменено подключение первичной обмотки силового трансформатора: с обмотки, рассчитанной на напряжение 240 В на обмотку, рассчитанную на 250 В, что снизило напряжения подогревателя катода до значения 6,296 В, то есть вполне приемлемой величины. (Так как сетевое напряжение питания содержит весьма значительные помехи и его форма весьма далека от синусоидальной, измерения переменного напряжения питания подогревателя должны выполняться с использованием прибора, предназначенного для измерений среднеквадрати-ческого значения и имеющего достаточную точность измерений до частот, не ниже 1 кГц.)

 
 
Сайт создан в системе