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

 

 
 

Расчет сопротивлений резистора катодного смещения входной лампы и резистора обратной связи

Этот расчет, бесспорно, является наиболее сложным при проектировании усилителя мощности с отрицательной обратной связью, вводимой в катодную цепь входного каскада. Сложность этой задачи заключается в том, что может потребоваться перепробовать несколько различных вариантов, снова и снова вычерчивая характеристики и проводя расчеты, прежде чем будет найдено нужное решение. Попытки решить данную проблему, используя приблизительные расчеты на клочке бумаге, или оборотной стороне старого конверта, обречены на неудачу.

При решении проблемы необходимо учитывать четыре воздействующих фактора:

• необходимо точно задать напряжение смещения на катоде. Это могло бы оказаться просто обычным применением закона Ома, однако ток смещения протекает не только по резистору катодного смещения, но и по резистору обратной связи;

• входная лампа сама генерирует ток обратной связи, который протекает через катодный резистор в дополнение к току, определяемому выходом усилителя;

• необходимо правильно задать соотношение сопротивлений двух резисторов, чтобы получить необходимый коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи;

• поскольку через рассматриваемые цепи протекает постоянный ток, то катодный резистор оказывается шунтированным катодным сопротивлением лампы rk.

После того, как сформулированы ограничивающие проблему рамки, необходимо решать задачу, пользуясь умением чтения схем и решения некоторых видов математических уравнений.

Так как на катоде необходимо задать напряжение смещения 2,5 В, а анодный ток определяется частным отделения 190 В на 47 кОм (подобранная величина анодного резистора входной лампы), то суммарное сопротивление катодной цепи не землю должно составить 618,4 Ом.

Размах амплитуд напряжения сигнала на аноде и катоде фазоинверсного каскада (являющиеся напряжением возбуждения оконечных ламп), необходимый для отдачи полной выходной мощности оконечным каскадом, составляет 8,636 В среднеквадратического значения, исходя из анализа других разработок при тех же оконечных лампах. Учитывая, что коэффициент усиления фазоинверсного каскада близок к единице, можно считать, что переменное анодное напряжение на входной лампе, также должно составлять 8,836 В. Это означает, что переменный анодный ток входной лампы, определяющийся частным от деления напряжения 8,836 В на сопротивление 47 кОм и будет равен 0,1837 мА среднеквадратического значения. Этот ток также протекает в цепи катода и будет определять падение напряжения обратной связи на любом последовательно включенном сопротивлении в цепи катода.

Для обеспечения такого переменного напряжения на аноде, как было определено выше, с учетом крутизны лампы входного каскада, необходимо подвести к ее управляющей сетке переменное напряжение величиной 298 мВ среднеквадратического значения. Однако, введение отрицательной обратной связи уменьшает коэффициент усиления усилителя. С учетом того, что на входе блока усилителя мощности всегда включают блок предварительного усиления, чувствительность мощного усилителя может быть снижена с 298 мВ среднеквадратического значения до 2 В, которые вполне способен развить блок предварительного усиления. Таким образом, величина напряжения обратной связи, вводимой на катод, составит (2 — 0,298) В = 1,702 В среднеквадратического значения. По прежнему известно, что для получения полной выходной мощности 10 Вт на выходе усилителя, переменное анодное напряжение входного каскада должно составлять 8,944 В среднеквадратического значения. Следовательно, на сопротивлении обратной связи падение напряжения должно составлять 7,242 В среднеквадратического значения.

Так как эквивалентное сопротивление катодной цепи лампы rь по постоянной составляющей включено параллельно катодному сопротивлению, необходимо рассчитать значение rь:

В соответствии с решением уравнения значение сопротивления равно rк = 1,559 кОм.

Далее (для упрощения расчетов) следует принять, что выход усилителя представляет собой идеальный источник напряжения (источника Тевенина), к которому подключено сопротивление обратной связи «rу». Следует также принять собственный ток обратной связи лампы в качестве идеального источника тока (источника Нортона), а катодный резистор «rх» шунтировать сопротивлением rk. Эти приближения довольно близки к жизни и не внесут значительной погрешности в расчет. Таким образом, можно вычертить схему замещения рассматриваемой цепи (рис. 7.34). Необходимо на схеме замещения пометить величины токов и все другие известные величины (следует подчеркнуть, что это схема замещения соответствует режиму по постоянной составляющей).

Эквивалентная схема замещения входного каскада по постоянной составляющей

Рис. 7.34 Эквивалентная схема замещения входного каскада по постоянной составляющей

Теперь можно двигаться вперед: решение рассматриваемой задачи будет простым, хотя и несколько рутинным. Прежде всего, следует обратить внимание, что в схеме замещения есть резистор с известными значениями сопротивления (rk) и падения напряжения на нем (1,702 В), что позволяет рассчитать значение протекающего по нему тока. Ток равен 1,091 мА, — полученное значение следует сразу отметить на схеме замещения.

Отметив ток на схеме, следует обратить внимание, что в узел «1» на схеме втекают два известных тока, что позволяет по закону Кирхгофа найти третий ток. С учетом направления протекания токов: в узел «1» втекает ток 0,1837 мА и вытекает ток 1,091 мА, следовательно, ток, поступающий в узел «2» равен 0,9073 мА.

В соответствии с законом Ома можно выразить падения напряжений на неизвестных резисторах с сопротивлениями «» и «rу» в виде:

Если проанализировать узел «2» с другой стороны, то видно, что некоторый неизвестный ток Iy, втекающий в узел «2», разветвляется на два тока: ток, протекающий через резистор «rх», и ток, поступающий в узел «1». С чисто формальной точки зрения можно написать:

а затем выразить значения токов.

Ранее уже указывалось, что при параллельном включении сопротивлений х и у их значение было равно 618,4 Ом. Следовательно, можно написать:

После группировки членов и упрощения оно примет вид:

Таким образом, имея систему уравнений, число которых равно числу неизвестных, можно получить решение. Это достаточно проще и легче по сравнению с усилиями, затраченными на составление системы уравнений. Для этого следует подставить второе и третье уравнения в первое:

После подстановки данного уравнения в четвертое будет получено соотношение = 2,953, которое после обратной подстановки в уравнения даст значение rх = 828 Ом. Используя полученное значение можно определить, что rу = 2,44 кОм.

Используя стандартные значения сопротивлений резисторов, можно определить, что параллельное включение резистора 1,2 кОм с резистором 2,7 кОм составит требуемое сопротивление резистора катодного смещения, а параллельное соединение резисторов 4,7 кОм с резистором 5,1 кОм составит требуемое сопротивление резистора обратной связи.

Часть катодного тока лампы V1 проходит через обмотку выходного трансформатора и следует предположить, что он будет приводить к возникновению искажений. Если предположить, что сопротивление по постоянному току вторичной обмотки трансформатора пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением резистора обратной связи, то значение тока будет равно частному отделения напряжения 2,5 В на сопротивление 2,44 кОм, что дает значение тока примерно 1 мА. Отношение числа витков в обмотках трансформатора, по которым протекает ток, составляет 31,6:1 (вторичной обмотки к первичной), следовательно, постоянный ток величиной 1 мА, протекающий во вторичной обмотке, эквивалентен постоянному току разбаланса величиной 31 мкА, протекающего в первичной обмотке. По сравнению с токами 40 мА, протекающих в каждой половине обмоток, эта величина пренебрежимо мала.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

После того, как определены значения всех элементов схемы предусилительного каскада, можно определить значения элементов выходного каскада.

Лампа типа EL84 допускает (согласно ее паспортным данным) максимальное значение сопротивления резистора, задающего смещение на сетке, величиной 300 кОм. Но так как в данной схеме используется катодное смещение, то не без удовольствия можно увеличить это значение до 470 кОм. При этом необходим разделительный конденсатор емкостью 0,1 мкФ, который может быть либо с поликарбонатным, либо, что предпочтительнее, с полипропиленовым диэлектриком и рабочим напряжением, превышающим или равным 400 В по постоянному току.

Сопротивление 4,7 кОм является типичным значением для резисторов, предназначенных для подавления паразитных колебаний в сеточной цепи ламп типа EL84. Существует вероятность того, что они не понадобятся в схеме, однако всегда представляется благоразумным установить их.

По анализу многочисленных примеров применения в усилителях данного типа ламп, можно считать, что резистор 47 Ом, включенный последовательно с экранирующей сеткой, способствует снижению искажений при снижении пиковой мощности. Автор не проверял этого, поэтому установка этих резисторов — дело профессионального выбора. В схемах усилителей фирмы Milliard они установлены, тогда как в схемах усилителей фирмы Leak они отсутствуют.

Сопротивление резистора катодного смещения должно быть 270 Ом (из паспортных данных компании Milliard) и они должны рассеивать 0,45 Вт. Как правило, здесь устанавливаются резисторы с мощностью рассеяния 2 Вт. Однако на практике гораздо лучше использовать монтируемые на шасси плакированные алюминием резисторы с жесткими выводами и с мощностью рассеяния 15 Вт. Это связано с тем, что рядом с резистором будет монтироваться электролитический конденсатор, который должен оставаться холодным. Дополнительно к этому, установленный на шасси резистор имеет удобные проушины, которые удобно использовать для закрепления электро-литического конденсатора.

Емкость развязывающего катодного конденсатора должна составлять 2200 мкФ для частоты среза 1 Гц, но, как уже обсуждалось ранее, такое значение усугубляет проблемы времени восстановления после перегрузки, поэтому рекомендуется заменить его на конденсатор с емкостью 470 пФ и рабочим напряжением 63 В. Рабочее напряжение 63 В выбрано с явным запасом, так как напряжение будет составлять примерно 11 В, но элементы, рассчитанные на более высокие напряжения имеют меньшее значение эквивалентного последовательного сопротивления, что становится существенным при шунтировании эквивалентного сопротивления лампы 67,5 Ом (rk = 90Ом, Rk = 270Ом).

 
 
Сайт создан в системе