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

 

 
 

Пример разработки двухтактного усилителя мощности

Следующей практической конструкторской разработкой будет двухтактный усилитель класса АВ1 с выходной мощностью 10 Вт, построенный на пентодах типа EL84, включенных по «ультралинейной» схеме Блюмлейна.

Для подобного выбора существует две основные причины:

• прежде всего, усилитель недорог. Если необходим высоковольтный источник питания с напряжением порядка 330 В, то в его сглаживающих фильтрах можно применить конденсаторы, предназначенные для работы импульсных источниках питания и рассчитанные на рабочие напряжения 385 В; высоковольтное напряжение может быть обеспечено применением изолирующего (развязывающего) трансформатора с мостовой схемой выпрямления на кремниевых диодах и накопительным конденсатором. Если при работе будет допущена какая-нибудь ошибка, то ее лучше совершить на дешевом экземпляре с дешевыми элементами, чем на дорогостоящем;

• более мощные усилители требуют значительно более высокого уровня мастерства в макетировании и воплощении схемы в реальность, они генерируют гораздо более сильные шумы и трески, с которыми не так-то просо бороться. Поэтому они не могут быть рекомендованы для начинающих радиолюбителей.

Исходные требования к разработке

Рассматриваемая ниже разработка восходит к прототипу, который был создан на базе пары монофонических усилителей, приобретенных за 15 фунтов (в стоимость входил даже каскад предварительного усиления) в местечке Bevois Valley. К великому сожалению, этот магазинчик, торгующий старым хламом, закрылся вскоре после приобретения, сделанного автором в давнем 1982 г.

Как уже указывалось ранее, выбор выходных ламп налагает строгие ограничения и на параметры выходного трансформатора, то есть происходит некая фиксация структуры и элементов выходного каскада. В рассматриваемой конструкции будет использован трансформатор входным сопротивлением по первичной (анодной) цепи порядка 8 кОм и имеющий для минимизации искажений отвод для подключения экранирующих сеток от точки, соответствующей 43% полной первичной обмотки. Величина высокого питающего напряжения для ламп типа EL84 рекомендуется 320 В, Также понадобится высокое напряжение 320 В, а опыт построения подобных усилителей компании Milliard показывает, что для обеспечения полной выходной мощности, для каждой лампы понадобится входное напряжение возбуждения от предыдущего каскада примерно 8 В среднеквадратического значения.

Непростой задачей является разработка предоконечного каскада высокого качества. Прежде всего, необходимо определить, что же все-таки требуется получить в итоге от разрабатываемого усилителя, а для этого лучше сделать подробное предварительное описание. Ясность изложения на бумаге всегда поможет ясности мысли, а ход разработки на бумаге будет соответствовать реальному процессу материального воплощения разработки.

• низкий уровень шумов. При низком уровне шумов, обеспечиваемом при воспроизведении с компакт-дисков или долгоиграющих пластинок высокого качества, не требуется предпринимать в усилителе мощности никаких особых мер по обеспечению низкого уровня воспринимаемых на слух шумов. Отношение сигнал/шум 100 дБ при полной выходной мощности не может представляться нереальной величиной, чтобы не стремиться к ее воплощению, поэтому это сразу предопределяет использование в схеме усилителя пентодов и высокую чувствительность;

• отсутствие фона сети питания. Уже наступило новое тысячелетие, и на дворе никак не далекий 1920 год! Сетевой фон должен считаться неприемлемым ни при каких условиях. Это определяет наивысшие критерии к конструкции источника питания, включая применение подогрева ламп маломощных каскадов постоянным током;

• устойчивость. Это может показаться само собой разумеющимся, однако ряд промышленных разработок, которые автор подверг проверке, были слегка подвержены самовозбуждению. Высокие требования к устойчивости требуют абсолютного минимума каскадов;

• искажения. Этот вопрос далеко не прост. Если измерять искажения в единицах долей на один миллион, то лучше будет купить неплохой транзисторный усилитель. Если же считать, что восприятие на слух — это все, а измерения — это ничто, то следует приобрести отдельный дом и создать огромный триодный усилитель с несимметричным выходом. По мнению автора необходимо гордиться тем, что хотя измерения в ламповых усилителях не всегда вполне однозначны, и ламповые усилители далеко не всегда превосходят полупроводниковые по электрическим показателям, но звучание ламповых усилителей всегда превосходное. Вероятнее всего, музыку слушают, чтобы наслаждаться ей, а не для того, чтобы выверять технические показатели аппаратуры, поэтому такая характеристика усилителя оказывается немаловажной;

• простота. Конструкция лампового усилителя может быть достаточно простой. Простые системы обладают свойством иметь простые недостатки. Кроме того, они более ремонтнопригодны. Сложные промышленные системы создаются с использованием кремниевых интегральных схем, имеющих большое количество выводов, они повторяемы и одноразового использования.

Собранные все вместе, рассмотренные критерии требуют использовать в разрабатываемом усилителе согласованный фазоинверсный каскад, непосредственно связанный с входным каскадом минуя каскад предоконечного усиления. После этого может быть незамедлительно нарисована ориентировочная принципиальная схема разрабатываемого усилителя мощности (рис. 7.32). То, что приведенная схема весьма похожа на схему усилителя типа GEC112 + просто лишний раз доказывает, что изобрести что-то новенькое — весьма непростая задача.

Усилитель мощности, в котором используется «согласованный» фазовращатель

Рис. 7.32 Усилитель мощности, в котором используется «согласованный» фазовращатель

Так как выходные лампы управляются непосредственно фазоинвертором, линейность амплитудной характеристики фазоинверсного каскада становится первостепенной. Выбранная схема фазоинвертора имеет коэффициент передачи порядка единицы, поэтому за линейность отвечает прежде всего входной каскад, который тоже должен обладать очень высокой линейностью. Только три вида ламп реально могут подходить для согласованного фазоинверсного каскада с ограниченным значением тока высокого напряжения: *SN7/*NS, ECC82, Е88СС. Для ламп семейства *SN7/*NS необходимо более высокое значение высоковольтного питающего напряжения, чем предполагается использовать, а лампы типа ЕСС82 вносят более высокие искажения. Следовательно, будет использована лампа типа Е88СС.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Так как два каскада (входной и фазоинверсный) разрабатываемого усилителя непосредственно связаны по постоянному току, то и расчет этих двух каскадов будет взаимосвязанным. Разумеется, решая подобные не совсем тривиальные задачи, всегда хорошо изучить опыт других разработчиков. Остановив выбор на согласованном фазоинверторе, целесообразно выбрать анодную и катодную нагрузки величиной 22 кОм (рис. 7.33). Такое традиционное значение сопротивлений было использовано потому, что выполняется примерное соотношение RL « Rou(, когда в качестве нагрузки используется каскад класса В, и потому, что стремление получить минимальное значение выходного сопротивления приведет к значительно меньшему выделению тепловой энергии на резисторах.

Ранее в примерах, где использовалась лампа типа Е88СС, уже отмечалось, что наилучшая линейность наблюдалась при значении напряжения смещения между сеткой и катодом Vgk = —2,5 В и диапазоне значений анодного напряжения Va от 80 до 90 В. Хотя согласованный фазоинвертор работает с сильной обратной связью, было бы желательным, чтобы он был линейным и без учета действия обратной связи. В первую очередь следует добиться того, чтобы напряжения смещения сетка-катод обеих ламп было одинаковым и составляло Vgk = —2,5 В. Единственным способом достичь этого является итерационный метод. Немаловажно выровнять и анодные напряжения, которые для каждой лампы должны составлять от 80 до 90 В, при смещении Vgk = -2,5 В.

В процессе расчета сперва строится нагрузочная линия для согласованного фазоинвертора (правой половинки лампы) и определяется значение анодного напряжения при значении напряжение смещения между сеткой и катодом Vgk = —2,5 В. Полученное значение анодного напряжения потом вычитается из значения высоковольтного питающего напряжения, чтобы определить сумму напряжений, падающих на резисторах Ra и Rk, которая потом делится пополам, чтобы определить падение напряжения на каждом из резисторов, поскольку их сопротивления равны. Напряжение на сетке правой (фазоинверсной) лампы должно быть на 2,5 В ниже напряжения, падающегона катодном резисторе, а оно, в свою очередь будет равно анодному напряжению на левой (предусилительной) лампе, поскольку связь между этими каскадами непосредственная. После этого необходимо будет провести нагрузочную линию для левой лампы и убедиться, соответствует ли оптимальное анодное напряжение только что полученному значению. Если нет (а в подавляющем числе случаев это будет именно так), то единственное чем можно поправить ситуацию, — это подбором величины высоковольтного питающего напряжение, снижая его для рассматриваемых каскадов относительно 320 вольт, отдаваемых выпрямителем. По счастью, несколько таких итераций позволили установить, что значение высоковольтного напряжения 285 В удовлетворяет установленным требованиям. Для понижения питающего напряжения с 320 до 285 вольт в схеме усилителя применен регулируемый стабилизатор.

 
 
Сайт создан в системе