Ledgroup72.ru

Лед Групп
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как настроить ток покоя выходных транзисторов усилителя

Как настроить ток покоя выходных транзисторов усилителя

Что такое выходной транзистор? Ток покоя и каскадные усилители

Что такое выходной транзистор ? Выходными, или оконечными, транзисторами называют транзисторы, входящие в конструкцию выходных (последних) каскадов в каскадных усилителях (имеющих минимум два или три каскада) частоты. Кроме выходных имеются ещё и предварительные каскады, это все, некоторые расположены до выходного.
Каскад — это транзистор укомплектованный резистором, конденсатором и иными элементами, обеспечивающими его работу в качестве усилителя. Всё имеющееся в усилителе количество предварительных каскадов должно обеспечивать увеличение напряжения частоты таким образом, чтобы полученное значение было пригодно для функционирования выходного транзистора. В свою очередь сам выходной транзистор повышает мощность частотных колебаний до значения, обеспечивающего работу динамической головки.

При сборке максимально простых транзисторных усилителей выходной транзистор берётся такой же маломощный, как и на предварительных каскадах. Многие находят это весьма уместным с точки зрения эргономичности прибора. Показания выходной мощности у подобного усилителя невелики: от 10-20 мВт до полутора сотен.

Качественность работы усилителя определяют несколько параметров, но максимально точное представление можно получить по: данным о выходной мощности (Р вых), чувствительности и частотной характеристике.

Ток покоя Установка тока покоя усилителя Радиотехника У-101

Выводы

Знаете, эта история с развитием схемотехники очень напоминает эволюцию советского общественного транспорта. В «застойные» времена автобусы благодаря слабым моторам медленнее набирали скорость, на дорогу у меня уходило 25-40 минут. В постперестроечный период парк автомобилей сменился, повысилась мощность мотора и эффективность тормозной системы. Как следствие, на дорогу стало уходить от получаса до нескольких часов, но речь не о том. Увеличение мощности двигателя привело к тому, что отчаянно ощущаешь себя «дровами».

Понимание того, что водители этого вида транспорта являются профессионалами своего дела, плохо скрашивают ощущения старт-стопного режима в пробке. Быстрый разгон и малое время торможения – отличный способ двигаться в потоке, вот только о дровах забыли? Более мощная динамика автобуса позволяет быстрее доставить до места, но кому нужна экономия пяти процентов времени такой ценой?

Со схемотехникой усилителей схожая беда. Да, транзисторы эффективнее и лучше радиоламп. При конструировании аппаратуры можно получить сверхнизкий уровень гармоник и других характеристик усилителя (выходное сопротивление, скорость нарастания выходного сигнала, максимальная частота и прочие), но с какими последствиями? Дело не в количестве компонентов, SOT-23 или интегральные решения занимают мизерное место, по сравнению с одной единственной радиолампой. Проблема кроется в подходе – в борьбе за «красивые цифры» часто забывают о главном — качестве звучания.

Довольно показательно отношение разных фирм к схемотехнике усилителей – японские модели обладают лучшими техническими характеристиками, чем европейские разработки, но звучат хуже. Данное мнение было высказано авторитетным источником, но довольно давно, поэтому ссылки привести не могу. Впрочем, я с ним согласен, мои аргументы изложены в этой статье. Радиолампы – атавизм, которому пора уходить. Просто надо использовать нормальные схемные решения, учитывать всё нюансы и проблемы, а не гнаться за красивыми цифрами. Согласны вы с этим или нет, выбор за вами. Пожалуйста, сделайте его осмысленно.

Измерить ток покоя выходного транзистора

Током покоя называют коллекторный ток, который проходит по транзисторам выходных каскадов при условии, что сигнал отсутствует. В условно-идеальных (невозможных на самом деле) условиях значение такого тока должно находиться на нулевой отметке. На деле это не совсем так, собственная температура и характерные различия разнотипных транзисторов влияют на данный показатель. В наихудшем случае возможен перегрев, который станет причиной теплового пробоя транзистора.

Кроме того, существует ещё один показатель — напряжение покоя. Он демонстрирует значение напряжения соединительной точки транзисторов. Если питание у каскада двухполярное, то напряжение будет равно нулю, а если однополярное, тогда напряжение составляет 1/2 питающего напряжения.

Оба эти показателя должны быть стабилизированы и для этого в качестве первоочередной меры следует озаботиться о контроле температурного режима.

На роль стабилизатора обычно берётся дополнительный транзистор, которые в качестве балласта подсоединяется к базовым цепям (наиболее часто он при этом оказывается прямо на радиаторе, максимально близко к выходным транзисторам).

Чтобы выявить, каков ток покоя выходных транзисторов или каскадов, необходимо при помощи мультиметра измерить данные по падению напряжения для его эммитерных резисторов (значения обычно выражаются в милливольтах), а потом, опираясь на закон Ома и данные по реальному сопротивлению, можно будет вычислить нужный показатель: значение падения напряжения разделить на значение реального сопротивления — значения тока покоя для данного выходного транзистора.

Есть ещё один способ, гораздо менее травмоопасный. Взамен предохранителей потребуется установить сопротивление в 100 Ом и минимальную мощность в 0,5 Ватт для каждого канала. При отсутствии предохранителей сопротивление подсоединяется к разрыву питания. После осуществляется подача питания усилителю, производятся замеры показаний по падению напряжения на приведённом выше уровне сопротивления. Дальнейшая математика до крайности проста: падению напряжения в 1 В соответствует ток покоя величиной в 10мА. Аналогичным образом при 3,5 В получится 35 мА и так далее.

Конструкция.

Измеритель можно вмонтировать внутрь усилителя или использовать как внешнее устройство, подключая его при необходимости к точкам А и В схемы.

Читайте так же:
Люстра 3 лампы 2 провода выключатель

Конструкция измерителя - www.radio.infoklad.ru

Двухканальный вариант был выполнен на макетной плате размерами примерно 5×6 см. Для питания необходим источник на 5 В. Во избежание повреждения ИС, необходимо подать питание после включения усилителя. Во время нормальной работы усилителя, светодиоды будут мигать в такт сигнала. SW1 позволяет их отключать, чтобы предотвратить проникновение взаимных шумов в аудиоцепи. Светодиоды устанавливают рядом с соответствующими регулирующими потенциометрами.

Измеритель тока покоя выходных ламп усилителя.

Настройка схемы заключается в установке резистором R15 напряжения, соответствующего току покоя ламп. Например, для тока покоя 60-мА на движке резистора должно быть 600мВ. Резистором R17 устанавливается диапазон отклонения тока покоя. Например, «окну» ± 4 мА соответствует напряжение 40 мВ на движке резистора R17.

После регулировок опорных напряжений они останутся стабильными и в ходе эксплуатации их не придётся проверять или корректировать. Только вовремя менять лампы

Форум радиоконструкторов

В апреле 2016 года мной уже было проделано 65 полных земных оборотов вокруг нашего светила, и неизвестно, сколько ещё Вселенная позволит мне кружиться в этом мире. Поэтому спешу поделиться с радиолюбителями всеми своими разработками, старыми и новыми, чтобы они долго не искали нужные им схемы, но использовали мои, как основу для своих собственных идей и технического творчества.

Уже не вспомню, где и когда услышал фразу, она звучит примерно так: «нет границ творчеству и нет предела совершенству». Согласитесь, к радиолюбительству она относится самым непосредственным образом. Если музыканты из семи нот умудряются сложить огромное число мелодий, то радиолюбители из такого же количества радиокомпонентов могут сложить бесконечное число схем. Для этого нужны лишь желание и фантазия, опыт и знания.

После публикации схемы усилителя мощности PA-2000 (http://www.cqham.ru/pa-2000.htm) мне посыпались разные вопросы и предложения (http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?t=12858). Не знаю, сколько радиолюбителей повторило мою конструкцию — история об этом пока умалчивает, но один из вопросов был: «как, используя принцип каскодного усилителя раскачать PA на четырёх ГУ-50, Г-811, двух ГС-1Б, ГК-71, ГУ-13, ГМИ-11, ГУ-81М, ГУ-43Б, ГУ-74Б трансивером с выходной мощностью до 10 Ватт при высокой линейности в режиме SSB». Актуальным этот вопрос стал также с появлением на радиолюбительском рынке трансиверов серии SW и SDR.

Предлагаю вниманию читателей схему, опубликованную мной в январе 1993 года в малотиражном радиолюбительском информационном бюллетене от Радiо-ТЛУМ. Она имеет высокий КПД, отличную линейность и позволяет полностью обойтись без резонансных контуров и согласующих трансформаторов, в том числе с ферромагнитными сердечниками, вызывающими возникновение высокочастотных искажений сигнала и расширение спектра излучаемых частот.

Изображение

Входной сигнал через коаксиальное гнездо, разделительный конденсатор и «антипаразитные» резисторы подаётся на управляющие сетки двух ламп 6П45С первого каскада усиления, включённых в параллель для увеличения импульса анодного тока. Лампы работают в апериодическом режиме на низкое сопротивление нагрузки, что создаёт оптимальные условия для линейного усиления однополосных и телеграфных сигналов во всём спектре частот любительских КВ диапазонов с уровнем комбинационных составляющих ниже —50 db.

Ток покоя обеих ламп 6П45С в режиме передачи без входного сигнала должен составлять примерно 80 мА, что соответствует началу их линейной характеристики и регулируется изменением напряжения смещения —40 В в блоке питания. Лампы могут располагаться вертикально или горизонтально, и подбираются в пару по электрическим характеристикам непосредственно в схеме.

Для этого выходные лампы усилителя вынимают из панелек, отключают по одному концу «антипаразитных» дросселей в анодах ламп 6П45С, в точку соединения катодов диодов VD1,VD2 подают от блока питания напряжение +150 В (оно должно быть стабилизированным и удерживать ток до 500 мА) и измеряют падение напряжения на каждом резисторе 100 Ом в режиме передачи без подачи входного сигнала, которое должно быть около 4 В. Разница напряжений не должна превышать 10%.

Схема стабилизатора экранного напряжения +150 В приведена на рисунке ниже. Для лампы 6П45С это напряжение является оптимальным с точки зрения распределения анодно-экранного токов и КПД. Транзистор КТ809 можно заменить импортным типа BUT11AF, BUT12AF крепя его непосредственно к шасси. Сопротивление в базе рассчитывают так: Rб = (Uвх — 150) : 30 (кОм). Для защиты транзистора от динатронного эффекта выходных ламп, между его коллектором и эмиттером включают диод типа КД226Д катодом (белое кольцо) к коллектору. Лучшей заменой является транзистор BU508DF имеющий внутренний защитный диод.

Методика подбора оптимального тока покоя выходных ламп однотактных усилителей мощности для линейной работы в режиме SSB следующая. На вход работающего и настроенного на эквивалент антенны усилителя подаётся от ГСС сигнал амплитудой до 10% от номинального частотой 7 МГц. Высокочастотный селективный милливольтметр или контрольный приёмник настраивают на третью гармонику (21 МГц) и подключают коаксиальным кабелем через небольшую (5 — 10 пФ) ёмкость к горячему концу эквивалента антенны.

Изменяя в небольших пределах напряжение смещения, в данном случае —40 В находят такое его значение, при котором уровень сигнала на частоте 21 МГц становится минимальным. При этом следует учитывать, что возрастание уровня третьей гармоники с уменьшением тока покоя происходит более резко, чем её возрастание с увеличением тока покоя. Поэтому рабочее значение тока покоя следует выбирать как можно меньше, ближе к моменту резкого возрастания.

Читайте так же:
Как соединить пять лампочек одним проводом

Ниже приведена статическая вольтамперная характеристика двух новых параллельно включённых ламп типа 6П45С снятая мной экспериментально с помощью несложной самодельной установки.

Показателем линейности первого каскада усилителя является отношение уровня входного сигнала к его третьей гармонике, переведённое в децибелы со знаком «минус». Второй каскад, собственно основной усилитель с заземлёнными по ВЧ сетками, при использовании качественных ламп и надлежащем согласовании с П-контуром и антенной прибавляет к этому значению не более 3 — 5 db. Меньшее значение соответствуют триодам, большее — тетродам и пентодам.

На схеме показан вариант усилителя с триодами в качестве выходных ламп. Для устранения самовозбуждения усилителя на высоких частотах обязательным является применение антипаразитных RL цепочек в анодах выходных ламп. При использовании тетродов или пентодов старых образцов с низкой крутизной характеристики в стекляном балоне, их сетки можно соединить вместе, заблокировать по ВЧ и через дроссель подключить к источнику +200 — 250 В до стабилизатора.

При использовании в выходном каскаде металлокерамических или металлостеклянных тетродов с большой крутизной характеристики и структурными сетками, с целью увеличения линейности, надёжности, отдачи и срока службы, стабилизированное напряжение +150 В следует подавать на их управляющие сетки, как показано на схеме, а на экранирующие сетки подавать их паспортное напряжение, увеличенное на 150 В, то есть на разницу напряжений между первой сеткой и «землёй».

Все применённые в схеме конденсаторы слюдяные или керамические на напряжение не менее 250 В, их можно включать в параллель для получения необходимой ёмкости. Дроссель L2 намотан сложенными вдвое проводами марки ПЭВ-2 диаметром соответствующим току накала ламп, на обёрнутом лакотканью или фторопластовой лентой ферритовом стержне М600НН в один слой, и состоит из 20 — 30 витков. Вместо ламп 6П45С можно применить одну или две (в зависимости от количества и мощности выходных ламп) лампы 6С33С (http://oldradio.qrz.ru/tubes/russian/detail/6s33s_2.shtml) подобрав их рабочий режим.

Дроссель L4 типа Д, ДМ индуктивностью 100 — 200 мкГн. Дроссели L1 и L3 такой же индуктивности, сопротивлением обмотки не более 10 Ом, рассчитанные на ток до 500 мА. В отдельных случаях, при использовании на выходе ламп ГУ50 или Г811, лампы 6П45С (http://www.oldradio.ru/tubes/russian/detail/6p45s_2.shtml) можно заменить на менее мощные лампы 6П36С (http://www.magictubes.ru/sprav/pdf/6p36s.pdf) также подобрав их рабочий режим.

В случае невозможности разместить лампы 6П45С в уже готовом корпусе усилителя, их можно разместить в отдельном небольшом корпусе или даже в блоке питания. Для этого, соединительный проводник между антипаразитными резисторами 100 Ом и диодами КД213А разрывают, как показано на схеме ниже, и заменяют отрезком коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 120 Ом (можно 75 Ом) минимально необходимой длины. Для устранения самовозбуждения усилителя, уменьшения наводок и паразитных излучений, на кабель с двух концов желательно одеть ферритовые трубки-фильтры.

Изображение

Не лишним будет напомнить о строгом соблюдении техники безопасности, поскольку высокое анодное напряжение выходных ламп при непосредственном контакте с телом человека может быть опасным для жизни, а разогретые выходные лампы могут вызвать сильный ожог. При наладке схемы и открытом кожухе усилителя в помещении не должны находиться посторонние и дети, ну разве что коллега для подстраховки.
____________________________
Юрко СТРЕЛКОВ-СЕРГА (UT5NC)

Последний раз редактировалось Yurko 12 май 2020, 20:39, всего редактировалось 39 раз.

Как выставить ток покоя лампы

Откуда: Гора Благодать
Сообщений: 885
Репутация: 19 Thanks: 718
Поблагодарили: 255 за 191 сообщения

Откуда: Гора Благодать
Сообщений: 885
Репутация: 19 Thanks: 718
Поблагодарили: 255 за 191 сообщения

Всем Привет !
Кто может подсказать ответы на два вопроса об Одиссее 010 ?

1) В блоке усилителя мощности (А5) по схеме разъемы для подключения акустических систем XS11 и XS5(АС 1 правый и АС 2 правый) соединены через точку 1 к общему проводу усилителя (к «заземлению»), а для разъемов XS9 и XS7 (АС 1 левый и АС 2 левый) подключение к общему проводу усилителя (к «заземлению») отсутствует.
Либо оно выполнено где то в другом месте. Тогда где ? Т.е. как разъемы XS9 и XS7 (АС 1 левый и АС 2 левый) подключены к общему проводу усилителя (заземлению) ?

2) Какие токи покоя лучше выставить ?
Сейчас выставили 100 mA , когда я его купил были токи 150 mA. Какие все таки оптимальные.[/align]

Откуда: Гора Благодать
Сообщений: 885
Репутация: 19 Thanks: 718
Поблагодарили: 255 за 191 сообщения

3) На громкости около «полудня» начинают сильно дребезжать динамики , звук похожий на перегруз, как бы хлопки такие, индикаторы перегруза при этом «молчат». Что это может быть ?
Добрый день прошу подсказать ответы на два вопроса об Одиссее 010 ?

1) В блоке усилителя мощности (А5) по схеме разъемы для подключения акустических систем XS11 и XS5(АС 1 правый и АС 2 правый) соединены через точку 1 к общему проводу усилителя (к «заземлению»), а для разъемов XS9 и XS7 (АС 1 левый и АС 2 левый) подключение к общему проводу усилителя (к «заземлению») отсутствует.
Либо оно выполнено где то в другом месте. Тогда где ? Т.е. как разъемы XS9 и XS7 (АС 1 левый и АС 2 левый) подключены к общему проводу усилителя (заземлению) ?

Читайте так же:
Замена лампы выключателя ваз

2) Какие токи покоя лучше выставить ?
Сейчас выставили 100 mA , когда я его купил были токи 150 mA. Какие все таки оптимальные
Прошу подсказать ответы на эти вопросы об Одиссее 010.
Заранее благодарен.

Откуда: Гребінки, Київ.обл.
Сообщений: 2 480
Репутация: 304 Thanks: 2948
Поблагодарили: 2780 за 868 сообщения

2) Какие токи покоя лучше выставить ?
Сейчас выставили 100 mA , когда я его купил были токи 150 mA. Какие все таки оптимальные
Прошу подсказать ответы на эти вопросы об Одиссее 010.
Заранее благодарен.

Откуда: Харьков
Сообщений: 983
Репутация: 77 Thanks: 2123
Поблагодарили: 979 за 376 сообщения

Откуда: Киев
Сообщений: 469
Репутация: 121 Thanks: 21
Поблагодарили: 342 за 174 сообщения

усилитель хороший-тяжолый-люминиевые ручки.
но делали его слепые и безрукие с бодуна ногами.
разрабы — тут на ночь лучше и не вспоминать

звук у него = в сарае визжит стадо свиней носятся и бьют
пятаками в корыто.

слушать это больше получаса невозможно.

и никакие доработки ему не помогают.

ток покоя 150ма — многовато
50 — самое оно.
хотя все это не поможет ему.
звук мертвый.
утомительный.

Откуда: Гора Благодать
Сообщений: 885
Репутация: 19 Thanks: 718
Поблагодарили: 255 за 191 сообщения

А как токи покоя отражаются на звучании , например 150 mA и 50 mA ?

Откуда: Киев
Сообщений: 469
Репутация: 121 Thanks: 21
Поблагодарили: 342 за 174 сообщения

Откуда: Гора Благодать
Сообщений: 885
Репутация: 19 Thanks: 718
Поблагодарили: 255 за 191 сообщения

(03-04-2019 19:18) den_2011 писал(а): усилитель хороший-тяжолый-люминиевые ручки.
но делали его слепые и безрукие с бодуна ногами.
разрабы — тут на ночь лучше и не вспоминать

звук у него = в сарае визжит стадо свиней носятся и бьют
пятаками в корыто.

слушать это больше получаса невозможно.

и никакие доработки ему не помогают.

ток покоя 150ма — многовато
50 — самое оно.
хотя все это не поможет ему.
звук мертвый.
утомительный.

А по схемке вопрос не поможете решить ?

Откуда: Киев
Сообщений: 469
Репутация: 121 Thanks: 21
Поблагодарили: 342 за 174 сообщения

Откуда: Гора Благодать
Сообщений: 885
Репутация: 19 Thanks: 718
Поблагодарили: 255 за 191 сообщения

Откуда: Гребінки, Київ.обл.
Сообщений: 2 480
Репутация: 304 Thanks: 2948
Поблагодарили: 2780 за 868 сообщения

(03-04-2019 19:18) den_2011 писал(а): усилитель хороший-тяжолый-люминиевые ручки.
но делали его слепые и безрукие с бодуна ногами.
разрабы — тут на ночь лучше и не вспоминать

звук у него = в сарае визжит стадо свиней носятся и бьют
пятаками в корыто.

слушать это больше получаса невозможно.

и никакие доработки ему не помогают.

(03-04-2019 19:19) Котельщик писал(а): Спасибо .

А как токи покоя отражаются на звучании , например 150 mA и 50 mA ?

Откуда: UA
Сообщений: 2 492
Репутация: 209 Thanks: 1059
Поблагодарили: 1683 за 910 сообщения

Откуда: Гора Благодать
Сообщений: 885
Репутация: 19 Thanks: 718
Поблагодарили: 255 за 191 сообщения

[quote
Должно быть 50.
[/quote]

Откуда: откуда и все
Сообщений: 12 372
Репутация: 616 Thanks: 13845
Поблагодарили: 14848 за 6265 сообщения

Откуда: Гора Благодать
Сообщений: 885
Репутация: 19 Thanks: 718
Поблагодарили: 255 за 191 сообщения

Откуда: Гора Благодать
Сообщений: 885
Репутация: 19 Thanks: 718
Поблагодарили: 255 за 191 сообщения

Откуда: Гора Благодать
Сообщений: 885
Репутация: 19 Thanks: 718
Поблагодарили: 255 за 191 сообщения

Всем спасибо за комментарии.

А кто может подсказать ответ на этот вопрос об Одиссее 010 ?

1) В блоке усилителя мощности (А5) по схеме разъемы для подключения акустических систем XS11 и XS5(АС 1 правый и АС 2 правый) соединены через точку 1 к общему проводу усилителя (к «заземлению»), а для разъемов XS9 и XS7 (АС 1 левый и АС 2 левый) подключение к общему проводу усилителя (к «заземлению») отсутствует.
Либо оно выполнено где то в другом месте. Тогда где ? Т.е. как разъемы XS9 и XS7 (АС 1 левый и АС 2 левый) подключены к общему проводу усилителя (заземлению) ?

Откуда: Киев — Сумская обл.
Сообщений: 163
Репутация: 54 Thanks: 18
Поблагодарили: 253 за 131 сообщения

Откуда: Гора Благодать
Сообщений: 885
Репутация: 19 Thanks: 718
Поблагодарили: 255 за 191 сообщения

Как выставить ток покоя лампы

Один из простейших методов расчета схемы простого триодного усилителя — это открыть инструкцию на лампу, в которой содержатся данные на триод, который вы хотите использовать. Там должен быть пример использования этой лампы со всеми предрасчитанными (рекомендуемыми производителем) параметрами, такими как Rp, Rk, Rg, Ck, Cg – данными для класса А лампы. Все, что вы должны сделать, это выбрать соответствующий трансформатор с правильным сопротивлением нагрузки и коэффициентом трансформации для согласования с громкоговорителем, и выходной каскад готов.

Базовая схема

однотактного усилителя мощности с общим катодом показана ниже.

Первая схема с автоматическим смещением требует несколько больше пассивных элементов по сравнению со схемой с фиксированным смещением и Ug фиксировано только для режима покоя лампы, в режиме усиления сигнала Eg (Ug) является "плавающим" т.е. зависит от входного сигнала. Достоинство — при правильно рассчитанном Rk ток лампы устанавливается автоматически, лампа менее критична к изменению питающего напряжения. Недостаток – ухудшение артикуляции баса, вследствие ограничения на резисторе мгновенного значения тока

Читайте так же:
Лампа накаливания 12 вольт переменного тока

протекающего через лампу.

Схема с фиксированным смещением требует отдельного источника, чтобы обеспечить сетку напряжением -Eg. Недостаток – требует настройки анодного тока лампы, более критична к изменению питающего напряжения. Достоинство – лучшее звучание, чем в схеме с автоматическим смещением.

Вне зависимости от того, какую схему вы выберете, вы должны остаться внутри ограничений по параметру Eg – оптимальному для своего класса.

Если Вам не повезло, Вас не устраивает рекомендации производителя и Вы хотите получить большую мощность, либо уменьшить искажения, то можно попытаться рассчитать однотактный триодный усилитель по графикам. Для этого понадобится семейство вольт-амперных характеристик Вашей лампы, постарайтесь их найти в справочниках.

В ином случае можно самостоятельно получить их путем измерения – это конечно займет некоторое время, да и вряд ли это занятие для начинающих. Итак, если необходимые характеристики найти невозможно, то все, что придется сделать, это измерить ток анода для разных напряжений на аноде при постоянном напряжении на сетке и записать эти значения. С помощью этих данных вы можете построите вольт-амперные характеристики на бумаге, если конечно на это хватит терпения и желания. Ниже Вы увидите, как это должно выглядеть. Моя цель – это упростить все насколько это возможно.

На графике из учебника приведены зависимости выходной мощности, коэффициента гармоник и КПД в зависимости от анодной нагрузки лампы. Можно наблюдать, что уменьшение выходной мощности происходит линейно, коэффициента нелинейных искажений – по экспоненте, и при соотношении Ra/Ri > 5 его дальнейшее уменьшение незначительно. Также, при чрезмерном увеличении отношения Ra/Ri наблюдается ухудшение АЧХ в области ВЧ и снижение динамики каскада.

Определение наклона линии нагрузки

Итак, мы выбрали выходную лампу и имеем семейство характеристик для этой конкретной лампы взятых из справочника. Следующий шаг — это определение Rp этой лампы. Следующая диаграмма сделана мной и не принадлежит никакой конкретной лампе – это пример для прямонакальных ламп типа 2A3, 6B4G, 300B, AD1 и других, используемых в однотактных усилителях.

Для примера эта лампа обладает следующими характеристиками:

  • Напряжение анода Up 0 = 250В
  • Коэффициент усиления u=4
  • Максимальная мощность рассеивания анода Pp=15 W
  • Rg1 max= 750 KОм,
  • Rp=800 Ом

По вертикальной оси отображен ток анода — Ip,

По горизонтальной оси – напряжение анода — Up,

Черные кривые показывают зависимость Ip и Up для различных значений напряжения сетки — Ug. Синяя кривая показывает максимальную мощность рассеяния лампы – выше этой кривой лампа будет работать с перегрузкой и выйдет из строя.

Желтая вспомогательная линия между точками M-N поможет определить наклон линии нагрузки.

Красная линия между точками Q-S параллельная желтой линии и есть линия нагрузки. Однако любая линия, параллельная желтой линии M-N может быть выбрана как линия нагрузки.

Как же ее нарисовать?

Предположим, что лампа будет нагружена на приведенное сопротивление нагрузки Rl=2.4 KОм. Например, мы решаем запустить лампу с анодной нагрузкой Rl=2.3 K, чтобы достигнуть немного большей мощности (на несколько процентов) и хотим посмотреть, как это отразится на семействе характеристик.

Самый быстрый путь определить наклон линии нагрузки это нарисовать вспомогательную линию М-N. Я выбрал ток анода 100 mA (0.1A) и сейчас найду соответствующее Ua для Rl (импеданс первичной обмотки трансформатора).

Rl = Ua/Ia — Rl должно равняться выбранной нами нагрузке 2300 Oм, что соответствует только одной прямой линии (либо линии параллельной ей) – можно рисовать от Ua=230 V до Ia=0.1 A (100 mA)

(причина по которой я выбрал Ia=0.1 A — более наглядный расчет, можно выбрать другой ток, наклон или нагрузку)

Rl = 230В / 0.1A = 2.3KОм

После этого берем Ua0=250В и строим вертикальную линию (Rl = 0) до пересечения с кривой предельной рассеиваемой мощности (голубая кривая) и таким образом определяем необходимое напряжение смещения сетки Ug (Eg). После чего мы рисуем линию Q-S (красную) параллельно вспомогательной линии M-N.

Для максимальной мощности Q-S должна иметь ту же точку пересечения с синей кривой при Ua=250V. Держите линию Q-S в контакте с синей кривой, это позволит получить максимально возможную мощность при конкретной нагрузке. Итак, линия Q-S – это линия нагрузки для нашего триода при Rl=2.3K.

Если линия Q-S пройдет выше синей кривой – это значит, что мы превысим мощность рассеяния для данной лампы и должны выбрать другие параметры — Rl, Up, Ug. Если мы мы придержим красную линию ниже синей кривой, мы можем безопасно продолжать конструирование и дальнейшие расчеты. Если она значительно ниже синей линии – вы получите меньшую мощность. Поэтому держите их в контакте без пересечения – это и будет оптимум без сжигания лампы.

Можно использовать этот быстрый метод для расчета линии нагрузки также и для предусилителя.

Читайте так же:
Максимальный ток для лампочки

Верхняя точка пересечения очень важна для рабочего режима лампы. Для класса A ток покоя анода Ip0 должен быть около половины максимального тока лампы. Нарисуем горизонтальную линию от точки пересечения до вертикальной оси (Rl =

) – это будет ток покоя лампы Ip0=60 mA (or 0.06 A). Максимальный ток анода Ip max=120 mA (0.12 A) мы получим, проведя горизонтальную линию до вертикальной оси от точки Q, пересечения линии нагрузки с кривой при Ug=0. Теперь из точки Q проведем вертикальную линию до горизонтальной оси для Ip max (ток анода при максимальном сигнале) мы увидим. что Up min = 110В.

Достигнутая выходная мощность будет Pout max=(Ip max — Ip0)х(Ua0 — Up min)/2

Для данных, взятых с нашей диаграммы Pout max = (0,12-0,06)х(250-110)=0,06х140/2 = 4.2 Watt

Ug получим из точки пересечения диаграммы при Ua0= 250В — оно равно Ug= — 45В. Это значит, что потенциал между сеткой и катодом составляет – 45В. Для фиксированного смещения сделайте отдельный источник питания – 45В.

Ввиду отсутствия дополнительного источника питания при автосмещении мы не можем подавать на сетку отрицательное напряжение, поэтому мы запитаем катод положительным потенциалом, относительно сетки. Падение напряжения на резисторе Rk будет примерно на 45В.

Рассчитаем резистор Rk. При отсутствии тока утечки сетка-катод Ik0=Ip0=0.06 A.

Тогда Rk=Uk/Ip0 Rk = 45В /0.06A = 750 Ом

Выберите ближайшее стандартное значение резистора. Можно использовать несколько резисторов , чтобы получить точно рассчитанное значение. Еще один путь намотать его самому (бифилярно или неиндуктивно) проводом с высоким удельным сопротивлением, если вы умеете делать это. Мощность рассеиваемая на этом резисторе будет P= Ip0 x Ip0 x Rk= 2,7 W. Выберите резистор 5-10W минимум, иначе тепло, выделяемое этим резистором может ухудшить тепловые режимы других элементов схемы.

Rg1 is given as minimum and maximum value by the tube manufacturer. Rg1 is usually between 100 K to 1 M and it is also important for forming the load for the preamp-driver tube. Rg1 should be made as higher as permissible by the grid requirement of the power tube without introducing extra load on the driver tube.

Rg2 – этот резистор может отсутствовать в некоторых случаях. Rg2 защищает сетку лампы от высокочастотной паразитной генерации. Его можно выбрать между 1KОм и 10KОм.

Я видел в некоторых конструкциях очень большие емкости Ck и Cg. Возможно это наследие транзисторных конструкций. Для ламп это не так – реальный выходной трансформатор не может пропускать очень низкие частоты без некоторых искажений. Лампы и большие емкости могут. Это как раз и добавляет дополнительные искажения на всех частотах, которые возникают при перегрузке трансформатора. Будьте осторожны при выборе конденсаторов – емкости не очень большие, но достаточные.

Ck – от 20мкФ до 200мкФ, чем больше Rk, тем меньше нужен Ck. Не забывайте, что при очень

большой емкости ёмкости Ск может наблюдаться перегрузка выходного трансформатора на

сверхнизких частотах, ниже граничной частоты полосы пропускания..

Для нашей конструкции Ck=100 – 200мкФ/ 100В достаточно.

Cg от 0.05мкФ до 0.33мкФ аналогично как и Ck – не перегружайте выходной трансформатор большим количество низких частот. Это может добавить гармонических искажений

В нашей конструкции Cg= 0.05мкФ/400В. Если же вы сможете найти не очень дорогие большие выходные трансформаторы с нижней частотой 10 Hz (-0.5 dB) вы можете увеличить межкаскадную емкость.

Звучание и искажения

После того, как все элементы рассчитаны или выбраны давайте посмотрим как этот усилитель будет работать на бумаге и какого рода искажений стоит ждать от него. Как Вы уже заметили на графике есть два синих треугольника ( с надписью Pout внутри) построенные на красной линии нагрузки. Они представляют выходную мощность для каждого полупериода входного сигнала.

Если они имеют визуально равную поверхность — производимые искажения будут равны нулю. Но этого не происходит в реальной жизни. Поэтому мы должны рассчитать, какие искажения мы получим при максимальной мощности.

Сравним каждый треугольник по токам анода. Чтобы D tot = 0 %, должно выполняться условие

Ip max — Ip0 = Ip0 — Ip min.

В нашем случае Ip max — Ip0 = 120 mA — 60 mA = 60 mA это ток для положительного полупериода входного сигнала и Ip0 — Ip min = 60 mA — 5 mA = 55 mA – это ток для отрицательного полупериода входного сигнала. Здесь мы видим, что токи неравны, значит какие-то искажения будут присутствовать.

Чтобы увидеть % искажений можно посчитать их по следующей формуле:

В результате расчета для нашего примера получилось, что общие искажения для максимальной мощности по нашим диаграммам равны D tot = 4.54 %.

Как это звучит? Постройте и послушайте. Это наилучший способ понять, что это значит. Слишком много факторов влияют на этот процесс и каждый из них одинаково важен. Оцените звук путем прослушивания музыки, которая вам нравится.

Удачи и хорошего Звука! В-)

Авторы: А.И.Манаков и В.Юхневич
Перевод в HTML: Павел Крыницкий

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector