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

 

 
 

Активные кроссоверы и схема Зобеля

Существует способ более эффективного возбуждения громкоговорителей. Если возбуждаемые элементы акустических систем (например низкочастотные и высокочастотные громкоговорители), возбуждаются специально выделенными усилителями, которым предшествуют активные кроссоверы (разделительные фильтры), то можно получить многочисленные преимущества. Для целей обсуждения будет полезно отметить, что система из громкоговорителей двух типов, активно возбуждаемая усилителями с мощностями 10 Вт, будет звучать на удивление громко и чисто.

Однако иногда возникают и другие проблемы. Для изготовления современных НЧ громкоговорителей с подвижной катушкой стремятся использовать демпфирующую ферромагнитную жидкость Ferrofluid®, приводящую к тому, что электрический импеданс имеет почти активный характер. Однако, для мембран НЧ громкоговорителей часто не удается использовать этот прием из-за того, что больший ход диффузора и пылезащитного колпачка энергично сжимает воздух внутри магнитной системы и выталкивает ферромагнитную жидкость из зазора.

Низкочастотные громкоговорители имеют звуковые катушки, обладающие значительной индуктивностью, следовательно, для своего выделенного усилителя они представляют увеличенное индуктивное сопротивление, которое может нарушить устойчивость по высокой частоте. Дополнительно к этому, лучевые тетроды и пентоды воспроизводят в спектре искажений высшие гармоники с более высокими амплитудами при увеличении сопротивления нагрузки, поэтому задача корректировки импеданса звуковой катушки с целью получения нагрузки с оптимальным значением импеданса заслуживает пристального внимания. К счастью, для громкоговорителя с простой подвижной звуковой катушкой существует простая схема коррекции Зобеля, которая подсоединяется непосредственно к выводам громкоговорителя (рис. 7.37).

Так как громкоговоритель можно рассматривать в виде трансформатора, в котором звуковая катушка нежестко связана с короткозамкнутым витком полюсного наконечника, в котором существуют потери на гистерезис, упрощенная эквивалентная схема громкоговорителя в виде индуктивности, последовательно включенной с резистором, хотя не представляется строгой, но оказывается весьма удобной для дальнейшего изложения.

Величина сопротивления дополнительного резистора равна сопротивлению громкоговорителя по постоянной составляющей, а величина емкости конденсатора определяется по следующему соотношению:

Схема Зобеля для компенсации индуктивной составляющей звуковой катушки громкоговорителя

Рис. 7.37 Схема Зобеля для компенсации индуктивной составляющей звуковой катушки громкоговорителя

Параллельная работа выходных ламп в схеме и расчет трансформатора

Предлагаемый путь создания мощного усилителя является очень эффективным и дает ощутимые преимущества. Если использовать несколько пар параллельно включенных выходных ламп в двухтактном оконечном каскаде, то можно получить высокую выходную мощность, при напряжении высоковольтного источника на достаточно безопасном уровне (по сравнению с высоковольтным питанием, требующимся мощным генераторным лампам), например, 320 В в случае использования нескольких пар ламп EL84. С использованием каждой дополнительной пары ламп импеданс первичной обмотки трансформатора будет меньше: если параметры ламп тщательно подобраны, то общее выходное сопротивление уменьшается во столько раз, сколько ламп включено в параллель в каждое плечо двухтактной схемы. Снижение отношения числа витков обмоток облегчает проблему создания трансформатора высокого качества с использованием качественных комплектующих. Чисто арифметическое объяснение, общий анодный ток каждой половины будет лучше сбалансирован при увеличении количества ламп, а хорошо продуманный подбор пар еще сильнее увеличит это преимущество.

Особенности возбуждения выходного каскада повышенной мощности

Вне зависимости оттого, состоит ли выходной каскаде более высокой выходной мощностью из параллельно включенных приборов, или нет, он все равно всегда требует более мощного каскада предварительного усиления (предоконечного усилителя). При исследовании усилителя Уильямсона, было установлено, что он имеет выделенный каскад предварительного усиления, но использование многокаскадной схемы ставит под сомнение устойчивость всей системы. Следовательно, целесообразно поискать другое решение.

Как и в предыдущих примерах, целесообразно подробное и полное описание требований, которое всегда облегчает решение проблемы:

• необходимо низкое выходное сопротивление предоконечного каскада для эффективного возбуждения увеличенной входной емкости выходных ламп (в случае параллельного включения ламп их входные и выходные емкости суммируются); также может понадобиться катодный повторитель;

• необходимо обеспечить высокое значение выходного напряжения с малым уровнем искажений, это без сомнений потребует использовать в предоконечном каскаде одну из разновидностей дифференциальных усилителей;

• необходимы также широкая полоса пропускания и высокий коэффициент усиления, так как было бы желательно иметь только один набор конденсаторов связи для обеспечения устойчивости усилителя по ВЧ; в этом случае идеальным мог бы стать каскод, хотя тщательно рассчитанный каскад из дифференциальных усилителей, связанных по постоянному току, мог бы оказаться даже лучше.

Сначала желательно рассмотреть вариант применения схемы каскада на дифференциальном усилителе с непосредственно связанным катодным повторителем, которая часто известна по имени разработчика под названием схемы Хеджа, приведенной на рис. 7.38.

Хотя следует отметить, что первоначальная схема Хеджа не включала катодный повторитель.

Расчет отдельных элементов данной схемы был детально проведен, следовательно, нет необходимости тщательно разбирать всю схему, можно ограничиться только некоторыми замечаниями, существенными для ее особенностей в целом.

Сам по себе дифференциальный усилитель не является идеальным фазоинвертором, поэтому для получения необходимого результата необходимо предпринять дополнительные меры. Необходимо точно рассчитать значение сопротивления анодного резистора, провести процесс его старения (приработки) и тщательно выбрать класс изделия для предотвращения дрейфа параметров. Должен использоваться источник, поддерживающий постоянное значение тока, и имеющий максимально возможное выходное сопротивление, а значение паразитной емкости, между катодом и общим проводом («землей») должно быть минимальным, образуя цепь с высоким значением импеданса на высоких частотах. Согласование ламп, если это возможно, также должно быть выполнено наиболее тщательно.

Каскод Хеджа на дифференциальном усилителе с непосредственно связанным катодным повторителем

Рис. 7.38 Каскод Хеджа на дифференциальном усилителе с непосредственно связанным катодным повторителем

Каждая пара ламп должна иметь собственный источник питания для подогревателей. Печально, но это именно так. Для катодных повторителей значение постоянного напряжения, приложенного к подогревателям, составляет примерно 200 В, для верхней пары ламп каскада оно составит примерно 100 В, а для нижней пары ламп каскада необходимо оно будет нулевым. Игнорирование данного правила приведет к проблемам, связанным с пробоем изоляции между подогревателем и катодом и токам утечки, а эмиссия электронов с подогревателя будет давать вклад в собственный ток катода. Это предупреждением является очень серьезным и важным!

Как указывалось ранее, единственным удовлетворительным кандидатом для использования в качестве нижней лампы каскада является лампа Е88СС, применение другого типа лампы приведет к бесполезной трате высокого напряжения. Напряжение на катодах нижних ламп каскада обычно невысокое, примерно 2,5 В, а так как на фазоинверторы неотвратимо подается половина напряжения входного сигнала катода, общий резистор питания схемы, задающей неизменную токовую нагрузку, должен подключаться к отрицательному выводу вспомогательного источника питания.

Сигнал обратной связи с выхода может подаваться на сетку, что делает расчет цепи обратной связи гораздо проще, в противном случае у каскада мог бы образоваться симметричный вход.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Так же как и в случае с предыдущими примерами, разработку мощного двухтактного усилителя целесообразно начать с выбора типа выходной лампы. После того, как все соображения относительно безопасности и плавного увеличения напряжения были приняты во внимание, следует учесть, что стоимость высоковольтного источника примерно пропорциональна корню квадратному из его напряжения. Таким образом, снижение величины необходимого высоковольтного напряжения питания приведет к экономии денег, которые смогут быть потрачены на что-нибудь иное, позволяющее достичь лучшего компромисса в решении общей задачи. Характеристики возможных конкурентов среди типов ламп, пригодных для мощного выходного каскада приведены в табл. 7.5.

Примечания: (*) - значение, указанное в технической документации производителем;

(×) - значение, полученное расчетным путем по данным, указанным производителем;

(<>) - значение, полученное по результатам измерений, выполненных автором. Следует иметь в виду, что данные, приводимые в этой таблице, относятся к лампам серии NOS, и могут не совпадать с данными для ламп, которые были изготовлены в последнее время.

Из приведенного списка, лампа типа 845 является чистым триодом, комбинированная лампа типа 813 представляет сочетание триода — и лучевого тетрода, разновидности ламп типа EL34 представляет собой пентод, и только лучевой тетрод 13Е1 действительно состоит из двух параллельных ламп. В дальнейшем будет вестись рассмотрение лучевых тетродов и пентодов строго в триодном включении, что дает выигрыш по искажениям.

Все варианты ламп допускают максимальное значение рассеиваемой мощности на аноде Ра(max) в 100 Вт, следовательно, с любой из них можно достичь примерно одного уровня выходной мощности. Лампы типа NOS 845 чрезвычайно дорогие, но их современные модификации рассчитаны только на мощность Ра(max) 75 Вт, лампы типа NOS 813 очень редкие и требуют точно такого же дорогостоящего высоковольтного источника питания, что и лампы 845 серии (напряжения примерно 1000 В). К сожалению, очень неплохая лампа типа 13Е1 оказывается еще дороже, чем квартет ламп типа EL34. Тем ни менее, когда автор увидел лампу 1ЗЕ1, то страстное желание владеть ею возникло с первого взгляда. Для более рациональных читателей автор советует остановиться на более оптимальном варианте, лампах типа EL34.

Выбор режима лампы 13E1

Режимы работы двухтактного выходного каскада могут быть определены с использованием так называемых комбинированных статических характеристик. Комбинированные характеристики получают зеркальным отражением второго семейства характеристик относительно первого. Они наглядно иллюстрируют работу двухтактного каскада. Для расчетов удобнее пользоваться линейной идеализацией таких характеристик, когда между противоположено расположенными парами кривых реальных анодных характеристик искусственно проводятся воображаемые линии (рис. 7.39). Следует обратить внимание, что статические характеристики соответствуют триодному включению лампы.

 
 
Сайт создан в системе