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

 

 
 

Второй дифференциальный усилитель и ток выходного каскада

Так как катодные повторители охвачены 100% отрицательной обратной связью, они вносят очень небольшие искажения по сравнению со вторым дифференциальным усилителем, но так как на них падает примерно 8 В общего напряжения смещения между сеткой и катодом Vgk, то они изменяют величину анодного напряжения второго дифференциального усилителя с —82 В до значения —90 В относительно потенциала общего провода (не забывая о том. что питания каскада двухполярное, см. выше). Так как от второго дифференциального усилителя требуется соблюдение максимальной линейности при всех амплитудах усиливаемого напряжения, включая пиковые, то источник отрицательной полярности рассматриваемой двухполярной системы питания, должен подбираться с учетом максимального размаха напряжения между катодом и анодом, которое составляет 260 В. Таким образом величина отрицательного (относительно потенциала общего провода) высокого напряжения должна быть —350 В. Величина отрицательного напряжения вовсе не является критической и не требует стабилизации, так его изменения просто приводят к изменению напряжения между анодом и катодом ламп дифференциальной пары Vak, не приводя к изменению значения их анодного тока Iа.

Несмотря на то, что не требуется поддержания точного значения отрицательного высокого напряжения, необходимо, чтобы этот источник напряжения был весьма надежным. Его неисправность может привести к положительному смещению на сетках выходных ламп, а это приведет к быстрому выходу последних из строя из-за выделения недопустимой тепловой мощности на аноде, возникающей в следствие значительного возрастания анодных токов. Итак, отсутствие необходимости стабилизировать отрицательное высокое напряжение дает преимущество для повышения надежности. Тем ни менее, в выходном каскаде применяются высоковольтные плавкие предохранители на случай неисправности источника отрицательного высоковольтного напряжения.

После того, как определен ряд требований к высоковольтным источникам питания, можно вернуться к проблемам проектирования собственно аудиоаппаратуры, и перенося объект внимания на второй дифференциальный каскад.

Лампы семейства *SN7/*N7 обеспечивают оптимальную линейность амплитудной характеристики каскада, когда величина анодного тока Ia ≥ 8 мА. Напряжение на резисторе нагрузки RL катодного повторителя составляет: (—82 В) — (—350 В) = —268 В. В соответствии с законом Ома проволочный резистор с сопротивлением 33 кОм и рассчитанный на мощность рассеяния 6 Вт будет при мощности рассеяния 2,2 Вт пропускать ток Ia = 8,1 мА.

Помимо этого, каскад на лампе типа 13Е1 обладает емкостью Миллера величиной 220 пФ, которая также требует учета. На частоте 20 кГц емкостное сопротивление этой паразитной емкости 220 пФ будет равно 36 кОм. На максимальной мощности для возбуждения выходного каскада необходимо напряжение 58 В среднеквадратического значения, а для поддержания этого напряжения на реактивном сопротивлении конденсатора 220 пФ требуется ток 1,6 мА среднеквадратического значения, что соответствует току 2,3 мА амплитудного значения. Емкостная нагрузка вынуждает анодный ток изменяться уже не по закону линейной динамической характеристики, а по петлевой замкнутой кривой в пределах значений +2,3 мА относительно линии нагрузки, при этом важно, чтобы крутизна gm лампы поддерживалась неизменной. К счастью, при значении тока Iа = 8,2 мА крутизна данной группы ламп gm имеет достаточно стабильное значение.

Величина анодного напряжения определяется следующим образом: Va = (160 В) — — (—82 В) = 242 В. помимо этого уже известно значение требуемого анодного тока Iа. Следовательно, при этих условиях можно найти необходимое значение напряжения смещения между сеткой и катодом Vgk. Рассматривая на поле проходных статических характеристик точку со значениями Vo = 242 В и Iа = 8,1 мА, видно, что она лежит близко со статической характеристикой, снятой при сеточном напряжении Vgk = —8 В. Используя полученное значение, можно определить значение напряжения на сетке (относительно потенциала общего провода), которое составит: (—82 В) — (= —8 В) = (—90 В). Сетки имеют непосредственную связь по постоянной составляющей с анодами второго дифференциального усилителя, следовательно, для них анодное напряжение также будет составлять —90 В относительно потенциала общего провода.

Для второго дифференциального усилителя падение напряжения на нагрузке RL составит: (160 В) — (—90 В) = 250 В. Каждый из триодов второго дифференциального усилителя может работать при значениях анодного тока менее 8 мА, так как большая часть нелинейных искажений на четных гармониках будет скомпенсирована двухтактным включением ламп выходного каскад (это не относится к случаю катодных повторителей, когда выходной каскад переходит к работе в режиме класса АВ). В качестве анодной нагрузки можно использовать резистор марки МРС-5 с номиналом 50 кОм, следовательно, ток, который обеспечивает напряжение на аноде Va = —90 В, определяется как частное отделения 250 В на сопротивление 50 кОм, что дает значение 5 мА. Так как суммарный ток общей цепи питания должен удваиваться, то окончательное значение тока, протекающего по ней составит 10 мА.

Ток, протекающий через резисторы общей цепи питания дифференциальной пары, имеет большое значение. Увеличение этого тока вызывает увеличение падения напряжения на резисторе анодной нагрузки второго дифференциального усилителя, что приводит к увеличению абсолютного отрицательного значения напряжения. Катодный повторитель немедленно следует этому изменению отрицательного напряжения и, в итоге, напряжение на сетках выходных ламп становится более отрицательным, снижая их анодные токи. Таким образом, если предусмотреть возможность регулировки тока, протекающего через общую цепь питания дифференциальной пары, это позволит настраивать ток выходного каскада.

Выходные лампы могут и не быть точно согласованными, следовательно, установка переменного резистора между катодами второго дифференциального усилителя позволяет подстраивать баланс каскада и таким образом, баланс токов выходного каскада.

С учетом произведенных расчетов и выбора деталей, принципиальная схема разрабатываемого усилителя примет вид, приведенный на рис. 7.42.

Задание режимов усилителя по постоянному току

Рис. 7.42 Задание режимов усилителя по постоянному току

Почему нет необходимости стабилизации всех источников питания?

Так как ранее указывалось, что выходной каскад очень чувствителен к изменениям напряжения смещения между сеткой и катодом Vgk и что он может подстраиваться путем регулировки тока, протекающего через резисторы цепи питания левой (рис. 7.42) дифференциальной пары, то представляется очевидным необходимость стабилизации тока, протекающего через эту цепь, с максимально возможной точностью. Тем ни менее, также необходимо более тщательно рассмотреть влияние такого фактора, как изменения напряжения сетевого питания. При увеличении напряжения сети, минусовая шина двухполярного высоковольтного источника питания приобретает больший отрицательный потенциал и по цепи резистора, питающего цепи схемы опорного напряжения (схемы неизменяющегося тока) дифференциальной пары с задающим светоизлучающим диодом, будет протекать больший по величине ток, поэтому напряжение на градиентном сопротивлении светодиода схемы опорного напряжения (см. схемы цепей формирования неизменяющегося тока, также пример такой схемы на рис. 7.43.) также немного увеличится. Но напряжение между базой и эмиттером Vbe транзистора этой схемы не меняется, поэтому напряжение на резисторе, задающем ток, тоже увеличится, а соответственно и возрастет ток в общей цепи питания дифференциальной пары. Возрастание этого тока уменьшает ток выходного каскада, но увеличение напряжения сетевого питания также вызвало бы увеличение высоковольтного нестабилизированного напряжения выходного каскада, что приводит к увеличению тока. В результате влияние двух противоположено действующих эффектов, вредное воздействие изменений напряжения сети нейтрализуется, что является одним из плюсов рассматриваемой разработки. Таким образом установлено, что точная стабилизация тока общей цепи питания дифференциальной пары и шины отрицательного напряжения двухполярного высоковольтного источника питания не является необходимой и, даже, нежелательна, так как ее наличие потребовало бы также обязательную стабилизацию большого по величине тока источника высоковольтного напряжения выходного каскада.

При изменении сетевого напряжения меняется не только значение высоковольтного напряжения, но также меняется напряжение в цепях подогревателей. Условие неизменности и правильности режима работы дифференциальных усилителей по постоянному току задается источниками постоянного тока и стабилизацией высоковольтного напряжения, катодные повторители охвачены многочисленными обратными связями, а вот выходные лампы оказываются очень чувствительными к изменениям напряжения накала. К счастью, напряжение накала подогревателей ламп типа 13Е1 может составлять 26 В, и в следствие его достаточно большой величины, пара ламп потребляет ток всего в 2,6 А, который может быть стабилизирован достаточно простыми и эффективными средствами.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

По сравнению со вторым дифференциальным усилителем, требования к схеме дифференциального усилителя входного каскада выглядят весьма простыми. Каскад должен обеспечивать на каждом из своих выходов напряжение примерно 3,3 В среднеквадра-тического значения, поэтому проблема искажений не является очень серьезной. Тем ни менее, для ламп семейства *SN7/*N7 требуются анодные напряжения Va 150 В, чтобы обеспечить приемлемую линейность характеристики даже при очень малом размахе амплитуд напряжений, следовательно, идеально подойдет высоковольтный источник питания с напряжением, превышающим 300 В.

Для второго дифференциального усилителя требовалось отрицательное высокое напряжение порядка (—350 В) двухполярной системы питания, и в случае использования для этих целей традиционной комбинации трансформатора с отводом от средней точки и выпрямительного моста, она также будет обеспечивать и положительное высоковольтное напряжение. В качестве превентивной меры по защите выходных ламп можно использовать ламповую схему выпрямления для обеспечения положительного высоковольтного напряжения. В случае неожиданного перебоя с сетевым питанием усилителя, можно быть уверенным, что при использовании лампового выпрямителя в момент восстановления сетевого питания напряжения смещения на выходных лампах будут отсутствовать, но затем после прогрева выпрямителя плавно восстановятся. К сожалению, на ламповом выпрямителе большое падение напряжения, поэтому положительное высокое напряжение будет иметь значение порядка 300, а не 400 В.

Хотя режим по постоянному току для первого дифференциального усилителя не требует стабилизации высокого напряжения, такой вариант являлся бы, по-видимому, самым лучшим для обеспечения достаточно низкого уровня пульсаций выпрямленного тока высокого напряжения. Чтобы быть уверенным, что стабилизатор не выйдет за установленные пределы стабилизации при снижении сетевого напряжения, можно задать для выходного напряжения стабилизатора значение +270 В.

После принятия этих мер, первый дифференциальный усилитель имеет достаточно низкое значение напряжения высоковольтного источника питания (с малым уровнем пульсаций) и единственным способом достижения как линейности, так и необходимого размаха амплитуд выходного напряжения, является снижение анодного тока Iа. Снижение Iа позволяет установить для анодного напряжения гораздо больший неискаженный размах амплитуд, что увеличивает максимальный размах выходного сигнала, а искажения, как правило, обратно пропорциональны максимальному размаху. Путем перемещения прозрачной линейки по выходным (анодным) статическим характеристикам лампы, можно определить целесообразные параметры рабочей точки: Va= 125 В, Iа = 2,9 мА для каждой лампы при сопротивлении нагрузки 50 кОм. Методика определения рабочей точки аналогична многочисленным рассмотренным выше примерам.

 
 
Сайт создан в системе