Лампы или транзисторы? Лампы!. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Tüp Güç Amplifikatörleri

 makale yorumları

Что такое "High-End"? Однозначно ответить на этот вопрос вряд ли кто-то сможет. Дело в том, что это понятие сугубо эмоциональное. Создать такой электроакустический тракт, который бы удовлетворял абсолютно всех, просто невозможно.

Одна из характерных особенностей нового направления в развитии высококачественного звуковоспроизведения -возрождение интереса к использованию электронных ламп в усилителях ЗЧ. Связано это с тем, что при проведении сравнительных прослушиваний звучания ламповой и транзисторной аппаратуры эксперты все чаще стали отдавать предпочтение первой из них.

В статье "Психоакустические критерии качества звучания и выбор параметров УМЗЧ" автор этих строк впервые попытался установить связь между объективными характеристиками электронных ламп и субъективным восприятием звучания, обеспечиваемого ламповыми усилителями ЗЧ. Остановимся на этом более подробно.

Прежде всего напомним читателям об основных особенностях использования ламп в усилителях ЗЧ. Известны три схемы их включения: с общим катодом (рис. 1,а), с общим анодом (рис. 1,б) и общей сеткой (рис. 1,в). Четырехполюсниками U1 и U2 условно обозначены входные и выходные цепи каждого из показанных на рис. 1 каскадов. Причем четырехполюсники должны быть построены таким образом, чтобы через анодные цепи ламп мог протекать постоянный ток, а на сетку относительно катода можно было бы подать необходимое постоянное напряжение смещения.

Наибольшее распространение получил усилительный каскад, построенный по схеме с общим катодом. В простейшем виде он показан на рис. 2.

Известно, что свойства лампы, как элемента электрической схемы, определяются зависимостями между токами и напряжениями в цепях ее электродов. При расчете ламповых усилителей принято пользоваться статическими анодно-сеточными характеристиками: ╡a = f(Uc) при Uа = соnst И ╡а=f(Ua) при Uc=const. Семейства этих характеристик взаимосвязаны, так что имея одни из них, можно построить другие. Примеры таких характеристик триода и пентода показаны соответственно на рис. 3 и 4.

Основные параметры лампы легко установить по статическим характеристикам. Коэффициент усиления определяют как отношение приращения напряжения на аноде к приращению напряжения на сетке при постоянном анодном токе: m = ΔUa /ΔUC при la=const.

Внутреннее сопротивление определяется как отношение приращения напряжения на аноде к приращению тока анода при постоянном напряжении на сетке:

Ri= ΔUa/Δla при Uc=const.

Крутизна лампы представляет собой отношение приращения тока анода к приращению напряжения на сетке при постоянном напряжении на аноде: S = ΔIa/ΔUc при Ua= const.

Теперь о работе ламп в реальном усилительном каскаде. Условно различают три режима: А. В и С. В режиме А начальное положение рабочей точки выбирают таким, чтобы при реальной амплитуде сигнала она перемещалась в пределах линейного участка сеточной характеристики лампы. В режиме В рабочая точка находится у нижнего сгиба этой характеристики, а в режиме С - левее сгиба. В результате в двух последних режимах лампа работает как нелинейный элемент.

Начальный режим работы лампы задается напряжениями источников питания цепей ее электродов за вычетом падений постоянных напряжений на элементах этих цепей. Падения напряжений и токи в цепях электродов легко найти, пользуясь характеристиками лампы.

Мы не будем останавливаться на основных особенностях работы лампы в каскаде линейного усилителя и не станем приводить основные расчетные формулы для той или иной схемы ее включения, отошлем читателя к литературе [1, 2]. Отметим только, что свойства ламповых усилительных каскадов, по сути, эквивалентны свойствам аналогичных каскадов на транзисторах. Однако есть и отличия.

Во-первых, крутизна лампы от температуры анода (в разумных пределах) не зависит, коэфициент же передачи тока транзисторов h21э изменяется при колебаниях температуры его кристалла. В результате в ламповых усилителях удается избежать инфранизкочастотной модуляции сигнала и обеспечить хорошее воспроизведение низкочастотного участка спектра звукового диапазона частот. Существующее заблуждение относительно "слабого баса" в ламповых усилителях связано, на наш взгляд, с недостаточной мощностью выходных трансформаторов и трансформаторов питания.

Во-вторых, лампы. в отличие от транзисторов, управляются напряжением, а не током. Это позволяет разгрузить предыдущий каскад в ламповых усилителях и соответственно уменьшить вносимую им нелинейность. Не следует, конечно, забывать о входной емкости последующего каскада, которая может быть достаточно высокой. Так, в каскаде на лампе 6Н2П ее величина при максимальном коэффициенте усиления составляет около 73 пФ. но для зарядки такой емкости требуется значительно меньший ток, чем ток управления транзисторным каскадом.

В-третьих, лампы более индивидуальны, чем транзисторы, по вносимым в сигнал нелинейным искажениям. В качестве примера приведем уровни гармонических искажений выходного сигнала для двух взаимозаменяемых ламп 12АХ7 и 6Н2П в эквивалентных каскадах (табл. 1).

Подобные сведения для транзисторных каскадов были указаны в статье автора, опубликованной в "Радио" № 12 за 1987 г. Следует иметь в виду, что изменение режима в обоих случаях ведет за собой перераспределение уровней гармонических составляющих.

Теперь поговорим о факторах, влияющих на качество звучания, обеспечиваемое выходными каскадами усилителей на электронных лампах. Начнем с источника питания, поскольку, как показывает практика, от него в значительной мере зависит работа любого усилительного устройства.

В связи с тем что установка стабилизатора напряжения в ламповом усилителе неэкономична, повышаются требования ко всем элементам его источника питания.

Чтобы устранить потери в сетевом проводе, его токовая нагрузка не должна превышать 2,5 А/мм2 сечения. Перед первичной обмоткой сетевого трансформатора нужно установить заграждающий фильтр, подавляющий проникающие в усилитель высокочастотные и импульсные помехи. Он, правда, не спасает от "щелчков", проникающих в усилитель при включении и выключении бытовых приборов с реактивной нагрузкой (холодильников, пылесосов и т. д.), но защищает от помех, создаваемых источниками мощных радиоизлучений.

На трансформаторе питания следует остановиться особо. Его конструкция должна обеспечивать подавление помех, прошедших через заграждающий фильтр.

Существуют три основные конструкции трансформаторов - броневые, стержневые и тороидальные. Наиболее широкое распространенно получили броневые трансформаторы на Ш-образных магнитопроводах. Они дешевы, технологичны, но имеют большие поля рассеяния. К тому же на таких трансформаторах очень трудно добиться устранения наводок и помех, а значит, и подавления "щелчков" при работе бытовых приборов. Трансформаторы на тороидальных магнитопроводах не имеют указанных недостатков, однако они слишком дорогие.

Весьма важны выбор сечения магнитопровода сетевого трансформатора и расположение на нем его обмоток. Для повышения качества звучания нужно стремиться к снижению индуктивности рассеяния и собственной емкости трансформатора. Особое внимание нужно обратить на изоляцию, экранировку и расположение сетевой обмотки на магнитопроводе. так как любые паразитные связи способствуют проникновению в усилитель помех из сети. Выбирая сечение магнитопровода и диаметр проводов обмоток трансформатора, необходимо учитывать, что ток, проходящий через вторичную обмотку, нагруженную на мостовой выпрямитель, может достигать трехкратной величины выпрямленного тока. Практика разработки усилителей ЗЧ показывает, что реальный сетевой трансформатор должен иметь двух-трехкратный запас по сечению стали магнитопровода и меди провода обмоток относительно общепринятых методик расчета.

К выпрямителям источников питания ламповых усилителей мощности никаких особых требований, отличных от требований к аналогичным устройствам транзисторных усилителей, не предъявляется. Разве что для ламповых должны использоваться более высоковольтные выпрямительные приборы, поскольку анодное напряжение ламп значительно превосходит напряжение, необходимое для питания транзисторов.

В последнее время, правда, стало модным вместо кремниевых диодов использовать в выпрямителях кенотроны. Действительно, кенотрон открывается более плавно, и выпрямленный им ток содержит меньше высокочастотных составляющих, однако хорошие сглаживающие фильтры и правильно выбранная топология монтажа позволяют сконструировать отличный выпрямитель и на кремниевых диодах. Иными словами, при правильно сделанном выпрямителе на кремниевых диодах у кенотронного выпрямителя нет перед ним никаких преимуществ.

Третьим основным элементом источника питания усилителя является сглаживающий фильтр. В источниках питания высококачественных усилителей ЗЧ желательно применять фильтры на фторопластовых или полипропиленовых конденсаторах. Однако такие конденсаторы имеют малую удельную емкость и недостаточно сглаживают пульсации выпрямленного напряжения. В связи с этим приходится устанавливать в фильтрах оксидные конденсаторы. Наиболее подходят К50-27. Вместо одного конденсатора большой емкости рекомендуется использовать несколько параллельно включенных конденсаторов меньшей емкости и шунтировать оксидный конденсатор полипропиленовым небольшой емкости. Впрочем, в последнее время появились полипропиленовые конденсаторы К78-12. К78-17 и К78-20 емкостью порядка десятков микрофарад, рассчитанные на рабочее напряжение 500 В.

Теперь - о факторах, определяющих зависимость звучания от самого усилителя. При выборе однотактной или двухтактной схемы усилителя мощности обычно учитывают следующие их преимущества и недостатки. Гармоники, содержащиеся в выходных сигналах однотактных усилителей, менее заметны при субъективном восприятии; такие каскады обеспечивают более мягкое звучание высокочастотного регистра, они проще по схемотехнике и конструкции. Из недостатков однотактных каскадов можно отметить низкий (15...20 %) КПД и. как следствие, малую выходную мощность, высокие требования к уровню пульсаций и стабильности напряжения источника питания, трудности воспроизведения низших звуковых частот. Последний из названных недостатков связан с наличием постоянного подмагничивания магнитопровода выходного трансформатора однотактного усилителя мощности. Это приводит к снижению магнитной проницаемости магнитопровода, а значит, и к уменьшению индуктивности первичной обмотки выходного трансформатора и повышению частоты среза его частотной характеристики.

Попытки повысить индуктивность увеличением числа витков первичной обмотки мало что дают, так как при этом растет подмагничивание и реальное увеличение индуктивности будет незначительным. К тому же при увеличении сопротивления обмотки возрастет теряющееся на ней напряжение и снизится КПД. Улучшить ситуацию с воспроизведением низших звуковых частот можно, увеличивая сечение магнитопровода, на что и идут многие конструкторы однотактных ламповых усилителей.

Двухтактные усилители мощности лучше воспроизводят низшие звуковые частоты, так как постоянное подмагничивание магнитопроводов в их выходных трансформаторах отсутствует. Такие усилители имеют более высокий КПД и выходную мощность, они менее требовательны к параметрам источника питания, им необходим более простой выходной трансформатор. Однако двухтактные усилители с меньшей точностью воспроизводят высшие звуковые частоты и имеют более сложную схемотехнику.

Для получения неискаженного звучания очень важна идентичность характеристик ламп двухтактного выходного каскада. Обычно их подбирают по крутизне и напряжению закрывания, но, как показывает опыт, подбор только по этим параметрам бывает недостаточен. Так, при разбалансе токов выходных ламп возникает амплитудная модуляция гармоник выходного сигнала частотой 100 Гц. т. е., например, при усилении сигнала частотой 1000 Гц на выходе усилителя будут присутствовать составляющие частотой 900 и 1100 Гц. А это приводит к появлению дополнительных и, смеем вас уверить, слышимых искажений. При разбалансе растет, разумеется, и общий коэффициент нелинейных искажений.

Последние исследования показали, что пары памп необходимо подбирать по совладению вольт-амперных характеристик с точностью не хуже 5 % во всем диапазоне рабочих токов.

Вопрос об использовании в усилителе мощности ООС можно решить, учитывая известные еб достоинства и недостатки. Полагая, что достоинства ООС хорошо известны читателям, скажем только, что усилитель без ООС, например, лучше воспроизводит высшие и хуже низшие звуковые частоты. Его характеристики сильно зависят от стабильности параметров как ламп, так и других элементов схемы, а также свойств источника питания. Он требует более тщательного продумывания монтажа.

Параметры выходного каскада усилителя в большой степени определяются работающими в нем лампами. В первую очередь. учитывая особенности ламп, следует решить, какие из них целесообразнее всего применить в усилителе -триоды или пентоды (тетроды). Скажем, по сравнению с пентодами триоды обеспечивают лучшую линейность усиления и имеют меньшее внутреннее сопротивление, однако у них более низкое усиление, и из-за худшего использования анодного напряжения они не позволяют получить большую выходную мощность.

Как уже отмечалось, лампы более индивидуальны с точки зрения обеспечиваемого ими качества звучания. Приведем (табл. 2) спектр гармоник выходного сигнала однотактного усилителя мощности без ООС на лампе EL-34, работающей в режиме А при амплитуде выходного сигнала, соответствующего мощности 1 Вт. Уровень первой гармоники принят за О дБ.

Как видно из таблицы, усилительные каскады на однотипных лампах даже одного производителя имеют различные спектры гармоник выходного сигнала, а значит, будет неодинаковым обеспечиваемое ими звучание.

Выбор режима работы усилителя мощности обычно не представляет затруднений. Целесообразнее всего использовать режим А, как обеспечивающий получение меньших искажений и лучшее звучание.

Гораздо сложнее решить вопрос о схемотехническом построении выходного каскада усилителя, но об этом пойдет речь в следующей статье.

Знакомство со схемотехникой усилителей мощности начнем с однотактного выходного каскада, работающего в режиме А. Его типовая схема приведена на рис. 5. Показанный на нем каскад построен на триоде, но допустимо использовать тетрод или пентод.

Для анализа основных свойств однотактного каскада на триоде воспользуемся приведенным на рис. 6 семейством идеализированных анодных характеристик лампы. При полном использовании анодного напряжения рабочая точка Б должна находиться на середине нагрузочной прямой АВ, Ток покоя равен Iao, напряжение покоя - Uao. амплитуда синусоидального напряжения на управляющей сетке - Umc, на аноде - Ima Мощность, отдаваемая каскадом в нагрузку, Р = 1/2(lma Uma), а мощность, потребляемая им от источника питания, Po = lao Uao. Отсюда легко найти КПД каскада, работающего В режиме А, № = P/Ро = /2(lma Uma)/Ino Uno, и мощность, рассеиваемую на аноде лампы, Р = Р0 - Р_. Поскольку в режиме покоя мощность, отдаваемая лампой в нагрузку, равна нулю, ток покоя каскада выбирают такой величины, чтобы мощность, потребляемая им от источника питания, не превышала максимально допустимую мощность, рассеиваемую на аноде лампы.

Функции анодной нагрузки в рассматриваемом нами каскаде выполняет выходной трансформатор, и с учетом его КПД мощность, поступающая непосредственно на головку громкоговорителя, Pн = nтрP_ Если же исходной является мощность Рн, то, пользуясь этой же формулой, можно определить мощность, которую должен в этом случае отдавать триод в нагрузку: Р_=Рн/mтР.

На рис. 7 приведены известные из теории усилительных устройств зависимости отдаваемой в нагрузку мощности Р_. КПД - № и коэффициента гармоник -Кг каскада на триоде от отношения Rв/Ri. Анализ этих зависимостей позволяет сделать следующие выводы:

- усилительный каскад на триоде отдает в нагрузку максимальную мощность при сопротивлении анодной нагрузки Ra=2Ri;

- КПД каскада растет с увеличением Rn/RЁ приближаясь к величине 0,5;

- рост сопротивления анодной нагрузки триода способствует снижению вносимых каскадом нелинейных искажений.

Таким образом, чтобы одновременно получить большую Р_, достаточно высокий КПД и низкий Кг, желательно иметь соотношение Ra/Ri в пределах 2...4.

В случае использования в выходном каскаде тетрода или пентода характер этих зависимостей несколько меняется.

Известно, что зависимость анодного тока триода от напряжения на аноде и сетке описывается соотношением la=(Uc--Ua/m)3/2. которое позволяет конструктору, располагающему анодными характеристиками лампы, достаточно однозначно выбрать режим ее работы.

Для тетрода и пентода подобного уравнения до настоящего времени не существовало. Авторами данной статьи была предпринята попытка вывести аналогичную формулу для используемого нашей фирмой лучевого тетрода 6П45С. В реультате проведенного анализа было получено соотношение Iа=1,8[1-1/(0.0012Ua2+ +1)](Uc/45+1)2, описывающее поведение этой лампы, правда, только при напряжении на ее экранной сетке U3, равном 175 В. При других напряжениях вместо Uc в формулу следует подставить выражение (Ue+0,5)-(U3-175). Для других тетродов или пентодов коэффициенты в приведенном выше соотношении будут иметь другие значения. Пользуясь этим уравнением, можно не только определить коэффициент гармоник при выбранном режиме работы лампы, но, применив метод спектрального анализа, определить спектр гармоник усиливаемого сигнала и оптимизировать его исходя из критериев субъективного восприятия звучания.

Традиционные методы анализа работы пентодов и тетродов (метод пяти ординат) дают аналогичные результаты. На рис. 8 показаны зависимости параметров в P_ и Kг от сопротивления Ra пентода 6ПЗС. Из рисунка видно, что вначале с ростом величины Ra мощность Р_ увеличивается, а Кг снижается, но как только Ra становится равным 3.4 кОм (для других ламп это значение будет иным), мощность начинает падать, а Kг расти. Иными словами, триод менее критичен к выбору Ra. чем тетрод и пентод. Как это сказывается на качестве звучания, сказать трудно, но потенциально выходной каскад на триоде должен звучать более комфортно, чем на тетроде или пентоде.

С другой стороны, каскады на пентодах и тетродах в режиме максимальной мощности Р_ имеют более высокий (0.35...0.4) КПД. чем каскады на триодах (0,15...0.25).

Рассмотрим теперь особенности выходных трансформаторов, устанавливаемых в однотактных УМЗЧ, работающих в режиме А. В таких каскадах, как известно, имеет место постоянное подмагничивание магнитопровода трансформатора, которое может привести к падению его магнитной проницаемости и уменьшению индуктивности первичной обмотки, что сопровождается сужением полосы воспроизводимых частот со стороны низкочастотного спектра.

Как следует из формулы для определения индуктивности катушки с замкнутым стальным магнитопроводом (L=1,26nSmW2/Lc -10-8, Гн. где m - магнитная проницаемость магнитопровода; SM -сечение магнитопровода, см2; W - число витков катушки; Lc - средняя длина магнитной силовой линии, см), повысить индуктивность первичной обмотки трансформатора можно, увеличив число ее витков и сечение магнитопровода. Однако повышение числа витков сопровождается ростом подмагничивания, а увеличение сечения магнитопровода ведет к резкому повышению габаритов и массы трансформатора. К тому же реально индуктивность при этом растет очень медленно.

Проиллюстрируем процесс подбора магнитопровода и числа витков первичной обмотки трансформатора следующим примером. Допустим, что эту процедуру нам надо провести для усилительного каскада с анодным сопротивлением выходной лампы Ra=2 кОм, анодным током 1а=0,2 А и полезной мощностью Р_=24 Вт. Известно, что необходимая индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора определяется формулой L=0,3 Ra/fн, Гн, значит, если мы хотим, чтобы диапазон рабочих частот ограничивался fн = 20 Гц, то должны обеспечить индуктивность L = 0,3 2 10 3/20=30 Гн. При использовании магнитопровода ПЛ25х50хб5, в котором может разместиться только вполне определенное число витков, это возможно при отношении сопротивления первичной обмотки к анодному сопротивлению Ro6/Ra=0,3. Магнитопровод с большим сечением ПЛ25х50х120 позволил снизить это отношение до 0,25, а ПЛ32х64х16 - до 0,2.

Легко видеть, что увеличение сечения магнитопровода в три раза приводит к уменьшению отношения Ro6/Ra с 0,3 до 0,2, а для получения хорошо проработанного низкочастотного регистра это отношение должно быть равно 0,1, поскольку в противном случае из-за падения напряжения на слишком большом сопротивлении первичной обмотки снизится КПД выходного каскада.

Если же диапазон воспроизводимых частот ограничить частотой 30 Гц, то индуктивность первичной обмотки снизится до 20 Гн, и в этом случае при использовании магнитопроводов ПЛ25х50х65, ПЛ25x50x120 и ПЛ32х64х160 отношения Ro6/Ra будут соответственно равны 0,23, 0,14 и 0,13. что также больше необходимых 0,1. Чтобы все-таки получить нужное соотношение, можно рекомендовать повысить анодное напряжение выходной лампы, тогда при неизменной передаваемой в нагрузку мощности удастся снизить анодный ток, а значит, и уменьшить подмагничивание выходного трансформатора. Кроме того, можно пойти на повышение низшей частоты воспроизводимого диапазона частот до 40 Гц и снижение сопротивления анодной нагрузки Rn примененяя лампы с малым внутренним сопротивлением Ri.

Теперь перейдем к рассмотрению особенностей работы двухтактного выходного каскада (рис. 9). Этот каскад предъявляет жесткие требования к симметрии поступающих на его входы противофазных сигналов. Выполнение этих требований должен обеспечить фазоинверсный каскад.

С точки зрения обеспечения симметрии выходных сигналов наилучшим является фазоинвертор, выполненный на двух триодах, включенных по балансной схеме (рис. 10). Его симметрия зависит от параметров генератора тока в катодной цепи ламп фазоинвертора.

Для иллюстрации этого утверждения приведем спектр гармоник и коэффициент нелинейных искажений выходных сигналов фазоинверторов работающих с генераторами, эквивалентные сопротивления которых составляют 11 и 30 кОм (см. таблицу).

Измерения проводились для трех уровней выходного сигнала фазоинвертора: максимального (+20 дБ), номинального (+10 дБ) и минимального (0 дБ). Легко видеть, что с увеличением эквивалентного сопротивления генератора с 11 до 30 кОм определяемый симметрией фазоинвертора коэффициент гармоник выходного сигнала падает почти в два раза. В качестве генератора тока можно использовать лампу, транзистор или обычный резистор.

Особо следует остановиться на подборе пар ламп для двухтактного выходного каскада. Это очень важно сделать, поскольку разбаланс приводит к значительному росту общих искажений на выходе усилителя, а также амплитудной модуляции гармоник частотой 100 Гц из-за уменьшения степени подавления пульсаций источника питания, свойственного всем симметричным каскадам. Последние исследования, проведенные авторами статьи, подтвердили необходимость подбора пар ламп по совпадению вольт-амперных характеристик с точностью не хуже 5...2 % во всем диапазоне рабочих токов.

Для расчета двухтактного выходного каскада, работающего в режиме А, можно воспользоваться формулами для расчета однотактных каскадов, только удвоив мощность Р_. В случае же его работы в режиме B порядок расчета несколько изменяется [3].

Приведенные на рис. 11 зависимости мощности, отдаваемой в нагрузку Р_, и КПД от отношения Ron/Ri подтверждают и тот факт, что при заданном анодном напряжении и работе в режиме В без токов сетки триод отдает наибольшую мощность при сопротивлении анодной нагрузки, равном его внутреннему сопротивлению Ri. КПД двухтактного выходного каскада на триодах в режиме В растет с увеличением Ron, стремясь к величине 0,785.

В случае использования в двухтактном выходном каскаде пентодов или тетродов наивыгоднейшей их нагрузкой при работе в режиме В является такая, при которой нагрузочная характеристика проходит через изгиб статической анодной характеристики, снятой при напряжении на управляющей сетке Uc=0. В этом случае отдаваемая лампами в нагрузку мощность и КПД каскада близки к максимальным. Сопротивление анодной нагрузки одного плеча двухтактного каскада в режиме В оказывается меньше, чем в режиме А, и обычно находится в пределах (0.04...0.1) Ri. В остальном двухтактный каскад на пентодах рассчитывается так же, как и на триодах.

Необходимо отметить, что в выходных каскадах реальных высококачественных усилителей 3Ч никогда не используется чистый режим В из-за возникновения свойственных этому режиму искажений типа "ступенька". Предпочтение отдается режиму АВ. при котором лампы работают с некоторым начальным смещением, что исключает появление указанных искажений.

Выбор выходного трансформатора для каскада, работающего в режиме В, более прост, чем для каскада, работающего в режиме А. поскольку здесь отсутствуют проблемы, связанные с постоянным подмагничиванием магнитопровода. Что касается минимизации индуктивности рассеивания, то она достигается секционированием обеих обмоток трансформатора.

В заключение хотелось бы обратить внимание на такой параметр усилителя, как выходное сопротивление. Оно может быть определено по формуле: Rвых=[(Uxx/Uh)-1] Rh. где Uxx - напряжение холостого хода на выходе усилителя, В; Uh - напряжение на нагрузке усилителя, В; Rh - сопротивление нагрузки. Ом. Наиболее полно этот параметр характеризует зависимость выходного тока от выходного напряжения усилителя.

На рис. 12 приведена схема включения измерительных приборов, пригодная для снятия этой зависимости. Измерения необходимо провести на разных частотах. Эта зависимость должна быть возможно более линейной. Нелинейность исправляют введением ООС достаточной глубины.

Предварительный усилитель выполнен по двухканальной схеме, работает от магнитных звукоснимателей традиционных ЭПУ, проигрывателей компакт-дисков и других источников низкочастотных сигналов. В нем предусмотрена тонкомпенсированная регулировка громкости, регулировка тембра по низшим и высшим звуковым частотам, регулировка стереобаланса. Усилитель имеет два выхода и гнезда для работы на стереотелефоны. К одному из выходов может быть подключен магнитофон, а к другому - внешний УМЗЧ.

Основные технические характеристики усилителя. Номинальное сопротивление входа: магнитного звукоснимателя - 47, проигрывателя компакт-дисков - 10, универсального - 100 кОм; диапазон воспроизводимых звуковых частот - 7...90000 Гц; диапазон регулировки тембра по низшим и высшим звуковым частотам - 6 дБ; уровень шума (взвешенное значение) - на выходе усилителя-корректора магнитного звукоснимателя - 73, линейного усилителя - 97 дБ; выходное сопротивление - не менее 1 кОм; разделение стереоканалов на частоте 10 кГц - не хуже 40 дБ, максимальный выходной сигнал на нагрузке 47 кОм - не менее 25 В (эфф.)

Схема соединений блоков предварительного усилителя приведена на рис. 13. Он состоит из четырех функционально законченных блоков: фильтра высоких частот (А1), элементов тонкомпенсации регулировки громкости (А2), двухканального усилителя (A3) и источника питания (А4). Вне блоков расположены пять входных (XS1-XS5) и три выходных (XS6-XS8) гнезда, три переключателя (входов - SA1, фильтров высоких частот - SA2, элементов тонкомпенсации - SA3), регуляторы стереобаланса (R9, R10), громкости (R11, R12), тембра низших (R13, R15) и высших (R14, R16) звуковых частот, элементы индикации (HL1-HL15), заграждающий сетевой фильтр и выключатель питания.

(büyütmek için tıklayın)

На передней панели корпуса усилителя установлены регуляторы громкости, тембра и стереобаланса, выключатель сети, индикатор включения фильтра высоких частот, выключатель тонкомпенсации, переключатель входов и телефонное гнездо, а на задней - входные и выходные гнезда и гнездо заземления.

Сигнал со входа магнитного звукоснимателя XS2 поступает на вход усилителя-корректора, а с его выхода - на переключатель входов SA1. Сюда же подводятся сигналы со всех остальных входов, которые попадают далее на Фильтры высоких частот R1R2C1 (платы А1 Л, А1.2). фильтры предназначены для ограничения звукового спектра со стороны низших звуковых частот (<18 Гц) и при желании могут отключаться переключателем SA2.0 включении фильтров сигнализирует светодиод HL1. Через эти переключатели и раздельные регуляторы стереобаланса R9. R10 входные сигналы попадают на регуляторы громкости 11, R12, а затем на входы предварительных усилителей 3Ч (платы А3.1 и A3.2). С помощью переключателя SA3 к отводам резисторов R11, R12 могут быть подключены элементы тонкомпенсации R1, R2, С1. С2 и R3. R4. C3, С4 (платы А2.1 и А2.2). С выхода предварительного усилителя (выв. 19, 16 плат A3.1 и A3.2) усиленный сигнал поступает на выходное гнездо XS7 и на вход телефонного повторителя, соединенного с телефонным гнездом XS8. выходное гнездо XS6 подключено к регулятору стереобаланса и используется, как указывалось выше, при записи сигнала на магнитофон.

Принципиальная схема одного из каналов предварительного усилителя (плата А3.1) показана на рис. 14. Второй канал полностью ему идентичен. Выводы его платы указаны в скобках рядом с выводами первого канала (рис. 14). На плате А3.1 смонтированы усилитель-корректор магнитного звукоснимателя, а также линейный и телефонный усилители.

(büyütmek için tıklayın)

При работе от магнитного звукоснимателя входной сигнал с гнезда XS2 (рис. 13) через цепь пассивной высокочастотной коррекции R2C1 поступает на вход трехкаскадного усилителя-корректора. Два первых его каскада выполнены на двойном триоде VL1 по обычной резистивной схеме с нагрузкой в цепи анода. Третий каскад собран на лампе VL2.1 по схеме катодного повторителя, что способствует хорошему его согласованию с линейным усилителем. Для стабилизации режима работы этого каскада служит цепь R8R9R12. Стандартная АЧХ усилителя-корректора получена благодаря двум частотно-зависимым цепям: пассивной R2C1 и цепи ООС, напряжение которой снимается с выхода усилителя и через элементы R10R11C4 подается на катод входной лампы VL1.1. Напряжение с выхода усилителя-корректора (выв. 10 платы A3.1) подается на переключатель входов SA1 и далее обычным порядком - на вход(выв. 12 платы A3.1) линейного усилителя.

Коэффициент усиления корректора магнитного звукоснимателя на частоте 1000 Гц - 38 дБ; взвешенное значение отношения сигнал/шум - 72...74 дБ; отклонение АЧХ от стандартной при использовании элементов R2, R5, R10, R11, С1, С4 с допуском 1 % - не более 1 дБ.

Линейный усилитель, как и усилитель-корректор, трехкаскадный. Каскады на триодах VL3.1 и VL3.2 лампы VL3 собраны по схеме резистивных усилителей. Первый из них через резисторы R15R16 охвачен цепью местной ООС, снижающей его выходное сопротивление. Третий каскад представляет собой катодный повторитель. Напряжение с его выхода поступает на выходное гнездо XS7 и на телефонный усилитель. Регуляторы тембра R13 (НЧ) и R14 (ВЧ) вместе с элементами R19-R23 и С9- С11 работают в цепи общей ООС. Коэффициент усиления линейного усилителя - 20 дБ; взвешенное значение отношения сигнал/шум - 97...99 дБ. Телефонный усилитель выполнен по схеме составного эмиттерного повторителя на транзисторах VT1-VT4. Напряжение с его нагрузки поступает на телефонное гнездо XS8 (см. рис. 13).

Принципиальная схема блока питания предварительного усилителя приведена на рис. 15. Переменное сетевое напряжение поступает на него через специальный фильтр подавления высокочастотных помех L1L2C1C2 и выключатель питания SA4. Сетевой трансформатор Т1 работает на три выпрямителя. Выпрямитель анодного напряжения собран на диодах VD5- VD8, включенных по мостовой схеме. Выпрямленное напряжение поступает на сглаживающий пульсации фильтр R18C11-C14R16 и далее на электронный фильтр на транзисторе VT1 и стабилитронах VD1, VD2. Последние защищают транзистор от пробоя в момент включения питания. Режим работы этого фильтра устанавливается подстроечным резистором R12. На выходе электронного фильтра включены пассивные RC-фильтры R1С1, R2C2, R3C3 и R4C4.

(büyütmek için tıklayın)

Выпрямитель напряжения накала ламп собран на диодах VD9-VD12. Непосредственно с его выхода (после сглаживающих конденсаторов С15, С16) через резистор R5 подается питание на индикаторные лампы накаливания HL2-HL15. Напряжение накала ламп усилителя предварительно поступает на стабилизатор на транзисторах VT2, VT3. Точная величина стабилизированного напряжения (+6,3 В) выставляется подстроечным резистором R6.

Напряжение для питания телефонного усилителя (-6,3 В) выпрямляется диодами VD13-VD16, проходит через сглаживающий пульсации конденсатор С17, стабилизатор на транзисторах VT4, VT5 и поступает на электроды транзисторов VT1-VT4 платы A3 предварительного усилителя.

Основные блоки усилителя смонтированы на металлическом шасси размерами 475X112x400 мм. Во всех блоках использованы постоянные резисторы С2-23 и С2-33 и подстроечные СП4-1. На плате усилителя (А3.1) установлены конденсаторы К71-7(С1, С4, С13, С16), К73-17 (С2, С5, С14), К78-2 (C3, С6, С7, С15), К77-7 (С9-С11, С13), К50-24 (С8, С17, С18), КД-2 (С12); на плате блока питания (А4) - К73-17 (С1-С4, С6, С7, С10, С18-С20), К50-24 (С5, С8. С9, С15-С17); на плате тонкомпенсации (А2) - ПМ-2 (С1...C3) и К71-7 (С2. С4); на плате фильтра высоких частот (А1) - К71-7 (С1); вне блоков - КМ-5 (С1-С7) и К73-17 (С8-С9); в сетевом фильтре -К73-17(С1,С2).

В качестве регуляторов стереобаланса использованы резисторы СПЗ-30, регуляторов громкости - СПЗ-30, регуляторов тембра - СПЗ-30. Сетевой трансформатор предварительного усилителя выполнен на магнитопроводе Ш26Х52. Обмотка 1-3-5-7 содержит 2x404 витков провода ПЭВ-2 0,315; обмотка 2-4 - 1078 витков провода ПЭВ-2 0,08; обмотка 10-12 - 36 витков провода ПЭВ-2 1,41; обмотка 6-8 - 31 виток провода ПЭВ-2 0,315. Экранирующая обмотка состоит из 20 витков провода ПЭВ-2 0,1, намотанных в один ряд. В сетевом фильтре установлены дроссели ДМ-3 (LI, L2). Сетевой выключатель SA4 - ПКН-41, переключатель фильтра высоких частот SA2 - ПКН61. остальные переключатели SA1, SA3 - ПГК.

Усилитель мощности "УМ-01" фирмы "Валанкон" может работать как от собственного (см. "Радио", 1998, № 3, с. 19-21), так и от внешнего предварительнного усилителя. Чувствительность его - 0,775 В; номинальная выходная мощность - 2x100 Вт максимальная кратковременная - 2x200 Вт; номинальный диапазон воспроизводимых частот - 7...90 000 Гц; неравномерность АЧХ а диапазоне 20...20 000 Гц - не более 3 дБ; отношение сигнал/шум - не менее 97 дБ; габариты - 475x160x400 мм; масса - 34 кг. Усилитель рассчитан на подключение акустических систем с электрическим сопротивлением 4 и 8 Ом.

Схема соединений блоков УМЗЧ приведена на рис. 17. Входной стереосигнал с гнезда XS1 через регуляторы уровня R1 и R2 поступает на платы линейных (А1.1, А1.2), а затем оконечных (А2.1, А2.2) усилителей 3Ч. Последние нагружены на выходные трансформаторы Т1, Т2, к вторичным обмоткам которых через гнезда XS2 - XS3 могут быть подсоединены акустические системы.

(büyütmek için tıklayın)

Принципиальная схема канала линейного усилителя, смонтированного на плате А1.1, показана на рис. 18. Первый каскад усилителя выполнен на триоде VL1.1, включенном по схеме с нагрузкой в цепи анода. В катодную цепь этой лампы (выв. 3 платы А1.1) через цепь R6C4 поступает напряжение общей ООС со вторичной обмотки выходного трансформатора Т1. Глубина ее жестко связана с параметрами выходного трансформатора и топологией монтажных соединений. При используемых в данном усилителе выходных лампах 6П45С достаточная линейность усилителя обеспечивается при глубине ООС 5... 15 дБ. С нагрузочного резистоpa R5 триода VL1.1 усиленное напряжение поступает на сетки триодов лампы VL2, работающей а фазоинверторном каскаде. В катодные цепи этой лампы включен генератор тока, выполненный на триоде VL1.2. О его назначении подробно рассказывалось в одной из ранее опубликованных статей данного цикла. Режим фазоинверторного каскада устанавливается подстроенным резистором R15 по максимальной амплитуде сигнала на анодах лампы VL2. Элементы R13C9C5 корректируют частотную и фазовую характеристики усилителя мощности. Их номиналы зависят от конкретного выходного трансформатора и подбираются с таким расчетом, чтобы получить достаточную равномерность названных характеристик. Резисторы R4, R17 и конденсаторы С1, С2, С7, С8 обеспечивают дополнительную фильтрацию питающих напряжений ламп линейного усилителя.

С выходов фазоинверторного каскада (выв. 7, 8 платы А1.1) сигналы 3Ч поступают на входы двухтактного оконечного усилителя мощности (выв. 7, 8 платы А2.1) на пентодах VL5, VL6 (рис. 19). Напряжение смещения подается на их управляющие сетки от внешнего выпрямителя напряжением -120 В. Токи ламп устанавливаются подстроечным резистором R1 и регулятором баланса R2. Аноды лампы (выв. 23, 24) подключены к первичным обмоткам выходного трансформатора Т1.

Схемы каналов усилителей, смонтированных на платах А1.2 и А2.2, аналогичны описанным. Выводы этих плат указаны на рис. 18, 19 в скобках.

Принципиальная схема источника питания (плата A3) усилителя мощности показана на рис. 20. Сетевое напряжение поступает на трансформатор питания Т1 через фильтр подавления высокочастотных помех L1L2C3C4 и выключатель SB1. К вторичным обмоткам трансформатора подключено пять выпрямителей. От выпрямителя на напряжение +420 В (VD2 - VD5) питаются фазоинверторные каскады, +400 В (VD6- VD9 и VD10-VD13) - анодные цепи ламп выходных каскадов, +175 В (VD14-VD17) - первые каскады линейных усилителей и цепи экранирующих сеток ламп выходных каскадов, -120 В (VD18 - VD21) - цепи сеточного смещения ламп выходных каскадов и лампы генератора тока линейного усилителя. Все выпрямители выполнены по мостовым схемам. Для подавления высокочастотных помех диоды зашунтированы конденсаторами С14 - C3З. В качестве элементов, сглаживающих пульсации, используются оксидные конденсаторы С2 - С7, С11, С12, зашунтироаанные конденсаторами емкостью 0,1 мкФ. На выходе выпрямителя на напряжение -120 В установлен стабилитрон VD1.

(büyütmek için tıklayın)

Нити накала всех ламп усилителя мощности питаются переменным током от отдельной обмотки 13 - 14 сетевого трансформатора Т1.

Усилитель мощности смонтирован на пяти платах (А1.1, А1.2, А2.1, А2.2 и A3). Вне плат размещены входные и выходные гнезда, регуляторы уровня сигнала, выходные и сетевой трансформаторы, элементы цепи ООС С1, С2, R3, R4 (см. рис. 17), фильтр подавления высокочастотных помех, выключатель питания и дополнительная розетка XS1 (рис. 20).

Все постоянные резисторы - С20-23 и С2-33. В линейном усилителе используются конденсаторы К50-24 (C3), К73-17 (С2, С7); К71-7 (С9), К78-2 (С10, С11). Все остальные оксидные конденсаторы усилителя мощности - К50-27, конденсаторы, шунтирующие диоды выпрямителей и сглаживающие фильтры, - К73-17.

Регуляторы уровня сигнала R1, R2 (см. рис. 17) - СПЗ-4М, подстроечные резисторы R15 (см. рис. 18) и R1, R2 (см. рис. 19) -СП4-1.

Выходные трансформаторы выполнены на магнитопроводах Ш32Х64. Первичные обмотки 5 - 1 и 1 - 6 содержат по 444 витка провода ПЭВ-2 0,45. Вторичные обмотки секционированы, и каждая секция содержит 26 витков провода ПЭВ-2 1,32.

В сетевом трансформаторе используется магнитопровод Ш40Х80. Первичная обмотка 1-2 состоит из 344 витков провода ПЭВ-2 1,0. Вторичные обмотки содержат: 3-4 - 464 витка провода ПЭВ-2 0,16; 5-6 и 7-8 - по 450 витков провода ПЭВ-2 0,45; 9-10 - 195 витков провода ПЭВ-2 0,16; 11-12- 156 витков того же провода, 13-14 - 11 витков провода ПЭВ-2 2,5.

Edebiyat

1. Войшвилло Г. Усилители низкой частоты на электронных лампах. - М.: Энергоиздат, 1959.
2. Эрглис К., Степаненко И. Электронные усилители. - М.: Наука. 1964.

Автор: В.Костин, г.Москва

Diğer makalelere bakın bölüm Tüp Güç Amplifikatörleri.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Dokunma emülasyonu için suni deri 15.04.2024

Mesafenin giderek yaygınlaştığı modern teknoloji dünyasında, bağlantıyı ve yakınlık duygusunu sürdürmek önemlidir. Saarland Üniversitesi'nden Alman bilim adamlarının suni derideki son gelişmeleri, sanal etkileşimlerde yeni bir dönemi temsil ediyor. Saarland Üniversitesi'nden Alman araştırmacılar, dokunma hissini uzak mesafelere iletebilen ultra ince filmler geliştirdiler. Bu son teknoloji, özellikle sevdiklerinden uzakta kalanlar için sanal iletişim için yeni fırsatlar sunuyor. Araştırmacılar tarafından geliştirilen sadece 50 mikrometre kalınlığındaki ultra ince filmler tekstillere entegre edilebiliyor ve ikinci bir deri gibi giyilebiliyor. Bu filmler anne veya babadan gelen dokunsal sinyalleri tanıyan sensörler ve bu hareketleri bebeğe ileten aktüatörler gibi görev yapar. Ebeveynlerin kumaşa dokunması, basınca tepki veren ve ultra ince filmi deforme eden sensörleri etkinleştirir. Bu ... >>

Petgugu Global kedi kumu 15.04.2024

Evcil hayvanların bakımı, özellikle evinizi temiz tutmak söz konusu olduğunda çoğu zaman zorlayıcı olabilir. Petgugu Global girişiminin, kedi sahiplerinin hayatını kolaylaştıracak ve evlerini mükemmel şekilde temiz ve düzenli tutmalarına yardımcı olacak yeni ve ilginç bir çözümü sunuldu. Startup Petgugu Global, dışkıyı otomatik olarak temizleyerek evinizi temiz ve ferah tutan benzersiz bir kedi tuvaletini tanıttı. Bu yenilikçi cihaz, evcil hayvanınızın tuvalet aktivitesini izleyen ve kullanımdan sonra otomatik olarak temizlemeyi etkinleştiren çeşitli akıllı sensörlerle donatılmıştır. Cihaz, kanalizasyon sistemine bağlanarak, sahibinin müdahalesine gerek kalmadan verimli atık uzaklaştırılmasını sağlar. Ek olarak, tuvaletin büyük bir sifonlu depolama kapasitesi vardır, bu da onu çok kedili evler için ideal kılar. Petgugu kedi kumu kabı, suda çözünebilen kumlarla kullanılmak üzere tasarlanmıştır ve çeşitli ek özellikler sunar. ... >>

Bakımlı erkeklerin çekiciliği 14.04.2024

Kadınların "kötü çocukları" tercih ettiği klişesi uzun zamandır yaygın. Ancak Monash Üniversitesi'nden İngiliz bilim adamlarının son zamanlarda yaptığı araştırmalar bu konuya yeni bir bakış açısı sunuyor. Kadınların, erkeklerin duygusal sorumluluklarına ve başkalarına yardım etme isteklerine nasıl tepki verdiklerini incelediler. Araştırmanın bulguları, erkekleri kadınlar için neyin çekici kıldığına dair anlayışımızı değiştirebilir. Monash Üniversitesi'nden bilim adamlarının yürüttüğü bir araştırma, erkeklerin kadınlara karşı çekiciliği hakkında yeni bulgulara yol açıyor. Deneyde kadınlara, evsiz bir kişiyle karşılaştıklarında verdikleri tepkiler de dahil olmak üzere çeşitli durumlardaki davranışları hakkında kısa öykülerin yer aldığı erkeklerin fotoğrafları gösterildi. Erkeklerden bazıları evsiz adamı görmezden gelirken, diğerleri ona yiyecek almak gibi yardımlarda bulundu. Bir araştırma, empati ve nezaket gösteren erkeklerin, kadınlar için empati ve nezaket gösteren erkeklere göre daha çekici olduğunu ortaya çıkardı. ... >>

Arşivden rastgele haberler Obeziteden Korunma: Etkileyen Bir Faktör Olarak Genetik Mutasyonlar 22.07.2023 Cambridge Üniversitesi'nden bilim insanları, bazı insanların hayatları boyunca neden zayıf kaldıklarını anlamak için bir araştırma yaptı. Yeme bozukluğu olmayan yaklaşık 2 zayıf, sağlıklı insanın DNA'sını incelediler ve genetik mutasyonların bu fenomenin temelinde olduğu sonucuna vardılar. Verileri, Serger Enstitüsü'nde mevcut olan yaklaşık 14 kişinin genomları ile karşılaştırarak, bilim adamları obezite veya formda kalma ile ilişkili yeni genetik mutasyonlar buldular. Sadaf Farooqi, "Çalışmamız ilk kez sağlıklı, zayıf insanların kilo alımına katkıda bulunan daha az gene sahip oldukları için bu şekilde kaldıklarını gösteriyor. Bu, genetik kodun kilomuz üzerindeki etkisinin düşündüğümüzden çok daha büyük olduğu anlamına geliyor. Bilim, obezite sorununun çok daha karmaşık olduğunu ve insanları düşüncesizce suçlayamayacağınızı gösteriyor" diye açıklıyor. Şu anda bilim adamları, keşfedilen bu mutasyonların iştahı ve kiloyu kontrol etme yeteneğini nasıl etkilediğini henüz tam olarak anlayamadılar. Genetikçiler, böyle bir genetik koda sahip olmayanlara nasıl yardım edebileceklerini anlamak için daha fazla araştırma yapmayı planlıyorlar.

Diğer ilginç haberler:

▪ Yeni kara delik türü keşfedildi

▪ Köpek 31000 yaşında

▪ Entegre Güneş Panelli Tommy Hilfiger Ceket

▪ Habersiz akıllı telefon Tüm Yeni HTC One zaten klonlandı

▪ süpersonik tren projesi

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ Web sitesinin iş tanımları bölümü. Makale seçimi

▪ makale Gezegeninizi her sabah toplayın. Popüler ifade

▪ makale Haçlılar nerede ve ne zaman yamyamlıktan mahkum edildi? ayrıntılı cevap

▪ makale Malpighia çıplak. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri

▪ İşlemsel amplifikatörlerde elektro gitar için Phaser makalesi. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

▪ makale Uçan yüksük. Odak sırrı

Bu makaleye yorumunuzu bırakın:

Bu sayfanın tüm dilleri

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri

www.diagram.com.ua
2000-2024