Особливості конструювання сучасних лампових УЗО. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Підсилювачі потужності лампові

 Коментарі до статті

Відновленню інтересу аудіофілів та радіоаматорів до лампових підсилювачів сприяла принципово нова концепція конструювання лампових УЗЧ, що істотно відрізняється від принципів побудови "старих" підсилювачів і в чомусь діаметрально протилежна "старим" уявленням. Те, що раніше ставилося в основу при створенні масової побутової звуковідтворювальної апаратури, тепер взагалі відкидається як третьорядне.

Серед вимог, що ставилися свого часу до низькочастотної частини будь-яких радіотехнічних пристроїв, найголовнішою була економічність. Від підсилювача вимагалося мінімально можливе споживання джерела живлення. У жертву цьому приносилося багато: для кінцевого каскаду, наприклад, режим класу А розцінювався як неекономічний, а класу АВ2 віддавалася перевага перед класом АВ1 усюди, де це дозволяв заданий рівень спотворень.

На другому місці стояли вимоги до ваги та габаритів основних вузлів УЗЧ, насамперед - вихідних та перехідних трансформаторів. За ними стояли вимоги до максимальної технологічності виробництва, особливо намотувальних вузлів, і простоти монтажу. Число ламп і деталей в УЗЧ в ідеалі має бути мінімальним, а про те, щоб використовувати деталі з п'ятивідсотковим допуском, не могло бути й мови.

У сучасній концепції високоякісного звуковідтворення якість сучасного лампового підсилювача виділяється як його основна перевага. Все інше, без жалю, приноситься для цього показника. Такі поняття, як економічність, вага, габарити, вартість, складність виробництва, визнаються не тільки несуттєвими, але, взагалі, і не заслуговують на увагу. Жодні технологічні проблеми не вважаються перешкодами. Сам процес конвеєрної збірки ставиться під сумнів, і повторюваність двох апаратів, що зійшли один за одним з конвеєра, визнана необов'язковою. Про використання деталей з параметричним допуском у ±5%, як і раніше, не може бути мови, але вже з іншої причини: більшість резисторів повинна мати відхилення від номіналу не більше ±1%.

У вихідному трансформаторі точність намотування первинних обмоток обмежується половиною або навіть чвертю (!) Витка, і розкид значень їх індуктивності має бути мінімальним. Що стосується розмірів вихідних трансформаторів, то вітається підхід: "чим більше – тим краще".

З усіх класів посилення по режиму ламп віддається перевага класу А, навіть якщо йдеться про кінцеві каскади потужністю 50 або 100 Вт. Використання в підсилювачах напівпровідникових приладів оголошується небажаним, при цьому навіть у випрямлячах кенотронам віддається перевага кремнієвим діодам. Останні як виняток допускається використовувати у випрямлячах ланцюгів розжарення ламп.

Кожен виготовлений екземпляр підсилювача піддається індивідуальному регулюванню та налаштуванню на кшталт концертного роялю, при цьому індивідуальний відбір та підбір ламп вважається само собою зрозумілим. Щодо вибору типів ламп для кінцевих каскадів вважається нормальним зупинитися на таких "доісторичних" тріодах прямого розжарення, як 2АЗ, якщо їх параметри задовольняють вимоги конструктора.

Навіть із уже сказаного стає ясно, що говорити при цьому про такі поняття, як економічність чи собівартість подібних УЗЧ, просто не має сенсу. Справді, "середній" за параметрами УМ3Ч з вихідною потужністю 20 Вт може споживати від мережі 120... 150 Вт і коштувати без акустичної системи 1500...2000 доларів.

Для радіоаматорів, які вирішили спробувати себе в цій галузі конструювання, дуже багато спочатку буде здаватися якщо не дивним, то важко зрозумілим. У цьому слід звернути увагу до специфічні особливості конструювання сучасних лампових УЗЧ. Ця стаття присвячена питанням вибору радіоламп для сучасних аматорських лампових підсилювачів з урахуванням можливостей вітчизняного ринку радіокомпонентів.

Розділимо лампи на три групи: лампи для кінцевих та драйверних (передконечних) каскадів; лампи для каскадів попереднього посилення; лампи для випрямлячів.

У першій групі при роботі в класі А використовуються тільки тріоди з досить лінійною анодно-сітковою характеристикою, а також потужні променеві тетроди або (рідше) пентоди, що забезпечують отримання нелінійних спотворень не більше 0,5% в ультралінійній схемі включення (також у класі А) .

Немає сенсу перераховувати всі типи ламп, що використовуються в кінцевих каскадах західними фірмами, оскільки можливість їх придбання вітчизняними радіоаматорами вкрай малоймовірна. Проте з огляду на зростання можливостей міжнародної торгівлі вкажемо для вітчизняних ламп їх американські та європейські аналоги.

2C3 (американський аналог 2АЗ) - потужний тріод двовольтового прямого розжарення, що забезпечує двотактному трансформаторному каскаді в класі А корисну потужність не менше 20 Вт.

6С4С - майже повний аналог лампи 2C3, але із шестивольтовим прямим розжаренням.

6С6С (американський аналог 6B4-G [1]) - аналог лампи 2АЗ, але з непрямим шестивольтовим розжаренням.

Ці три типи тріодів сьогодні використовуються в кінцевих каскадах майже всіма зарубіжними фірмами, що випускають лампові УЗЧ. Враховуючи можливі труднощі у придбанні саме цих ламп, для радіоаматорів можна рекомендувати деякі вітчизняні тріоди – 6С19П [2] та 6С56П [3]. Ці лампи призначені в основному для електронних стабілізаторів напруги, але вони придатні для кінцевих каскадів УЗЧ. При цьому ця група тріодів має важливу перевагу: вони працюють при нижчій анодній напрузі. Внаслідок цього у випрямлячі блоку живлення можна обійтися без дефіцитних і великогабаритних оксидних (електролітичних) конденсаторів на робочу напругу 300-350 В. При необхідності більшої вихідної потужності УМЗЧ цілком допустимо в кожному плечі двотактного каскаду або "Ручпу" використовувати по дві паралельно включені лампи.

До цієї групи кінцевих тріодів можна віднести і вітчизняну лампу 6Н13С (повний аналог американської 6AS7-GT), кожен із двох її тріодів допускає потужність розсіювання на аноді до 13 Вт. Він працює при низькій анодній напрузі (90 В). Якщо обидва тріоди одного балона з'єднати паралельно, то, використовуючи в кінцевому каскаді дві такі лампи, можна отримати корисну вихідну потужність не менше 20 Вт.

Більш скромним є вибір потужних променевих тетродів і кінцевих пентодів для вихідного двотактного каскаду за ультралінійною схемою включення (у звичайній схемі включення вони навряд чи придатні для сучасних УМЗЧ). Тут найкращими можна вважати німецькі лампи EL-34 та EL-12 [1]. Повним вітчизняним аналогом першої з них (якщо не говорити про якість) є лампа 6П27С, аналога другої немає серед вітчизняних та американських ламп.

Нарешті, можна використовувати спеціально призначену для схем кадрової розгортки кольорових телевізорів лампу 6П41С. Що ж до вихідних ламп для малої розгортки телевізорів, вони через свої специфічні особливості для кінцевих каскадів УМЗЧ малопридатні через вкрай низький ККД у класі А.

Якщо радіоаматора влаштує неспотворена вихідна потужність 10 Вт (зазвичай достатня для житлової квартири), найкраще застосувати найпоширеніший свого часу у світовій та вітчизняній практиці кінцевий пентод типу EL-84, аналогом якого була вітчизняна лампа 6П14П (6П14П-В).

Значно простіше справа з групою ламп для фазоінверсних, передконечних каскадів і каскадів попереднього посилення. Абсолютна більшість західних виробників сучасних лампових УЗЧ обмежують їхню номенклатуру чотирма типами. Два з них є представниками "стародавніших" серій. Це американські восьмиштирькові ("октальні") подвійні тріоди типів 6SN7-GT і 6SL7-GT, аналогами яких були дуже поширені свого часу вітчизняні лампи 6Н8С і 6Н9С. Два інших представляють західноєвропейські подвійні тріоди пальчикової серії ЕСС-87 і ЕСС-83, яких дуже близькі вітчизняні лампи 6Н1П і 6Н2П.

Крім того, спеціально для вхідних (перших) каскадів попереднього посилення можна рекомендувати високочастотні одиничні тріоди типів 6C3П і 6С4П, що не застосовувалися раніше для цієї мети, призначені для посилення і генерування сигналів НВЧ. Такі тріоди характеризуються дуже низьким рівнем власних шумів (еквівалентний опір внутрішніх шумів - не більше 170 Ом) і нікчемними струмами витоку в ланцюзі накал-катод.

Ця обставина є надзвичайно важливою для досягнення загального рівня власного фону та шумів УЗЧ приблизно до -70...-80 дБ. Більш докладно про причину виникнення фону у першому каскаді підсилювача буде розказано у частині, присвяченій конструюванню конкретних УЗЧ.

І, нарешті, третя група – лампи для випрямлячів. На перший погляд може здатися абсурдним застосування кенотронів у наші дні, коли є велика номенклатура напівпровідникових діодів і діодних збірок, які не тільки повністю замінюють кенотрони, але й мають незрівнянно кращі показники економічності.

Тим не менш, жодна західна фірма не використовує в джерелах живлення напівпровідникові прилади, віддаючи перевагу лампам. Плавне наростання струму кенотрону після включення дозволяє простим способом запобігти появі високої напруги на анодах ламп (насамперед, потужних) до тих пір, поки їх катоди не прогріються до температури, що забезпечує виникнення досить щільної "електронної хмари". Нехтування цією умовою дуже скоро призводить до так званого "отруєння" катодів потужних ламп, їх передчасного старіння та виходу з ладу.

Асортимент використовуваних кенотронів порівняно невеликий і включає такі типи: 5ЦЗС, 5Ц8С, 5Ц9С. З американських ламп найбільш уживані 5U4G, 5Y3G, 5V4G, та якщо з західноєвропейських - EZ-12 [3].

Щоб закінчити лише трохи порушену тему про лампи, додамо, що для ламп всіх каскадів (а особливо кінцевих) потрібно застосовувати тільки керамічні, а не пластмасові панельки. Що ж до ламп попередніх каскадів посилення, то їх панельки повинні мати фланець, на який зовні надягають металевий циліндричний екран, що захищає лампу від зовнішніх наведень. Для лампи вхідного каскаду бажано використовувати екран, що захищає від магнітних наведень (його можна зробити самостійно з листової оцинкованої сталі).

На відміну від транзисторного підсилювача, лампової конструкції, як правило, є необхідність у вихідному трансформаторі, що узгоджує низький активний опір навантаження з порівняно високим внутрішнім опором лампи. Вихідний трансформатор також відокремлює корисну змінну складову сигналу від непотрібної постійної складової.

Практика створення великої кількості лампових УЗЧ та аналіз їх роботи показали, що саме трансформатори є основним джерелом нелінійних та частотних спотворень і, по суті, обмежують смугу пропускання підсилювача, так і мінімально досяжне значення КНІ. І багато істотно залежить від їх конструкції.

Багато сучасних УЗЧ виконуються з двотактними кінцевими каскадами та працюють у дуже широкому діапазоні частот - 20 Гц...20 кГц. Ставлення граничних частот становить 1:1000, що створює принципово різні, а часом і суперечливі, взаємовиключні умови роботи трансформатора і, отже, вимоги, що пред'являються до нього.

У чому суть цих протиріч? Для деякої середньої частоти робочого діапазону (скажімо, 1 кГц) індуктивний опір первинної обмотки трансформатора багато вище її активного опору, що визначається виключно довжиною та діаметром обмотувального дроту.

Наприклад, для типового трансформатора промислового лампового радіоприймача індуктивність первинної обмотки знаходиться в межах 10...15 Гн, а активний опір - приблизно 500...800 Ом. На частоті 1 кГц індуктивний опір такої обмотки (XL) становить 62 кОм, тому активним опором обмотки, послідовно включеним з її індуктивним опором, можна просто знехтувати - втрати на ньому становлять близько 1 %.

Однак на крайній нижній частоті робочого діапазону (а вона навіть у найкращих і дорогих моделях лампових радіоприймачів виявлялася в межах 60...80 Гц) індуктивний опір обмотки становив лише 3,5 кОм, тому на активній складовій опору обмотки втрачається вже 20 % корисний сигнал.

Якщо ж ми захочемо сьогодні використовувати такий трансформатор у сучасному підсилювачі, де нижня межа робочого діапазону становить як мінімум 20 Гц, то на цій частоті втрати сигналу досягнуть вже 70%, тобто сигнал із частотою 20 Гц відтворити взагалі не вдасться.

То що треба робити, щоб вирішити цю проблему? Відповідь очевидна: необхідно збільшувати індуктивність первинної обмотки та зменшувати її активний опір. Збільшення індуктивності можна досягти збільшенням числа витків обмотки та зниженням втрат у магнітопроводі трансформатора. Але зі збільшенням числа витків зростає і активний опір обмотки. Знизити опір обмотки при збільшенні числа її витків можна тільки одним шляхом - збільшенням перерізу (діаметра) обмотувального дроту, але для розміщення обмотки на каркасі потрібно більше місця, що спричинить збільшення габаритів трансформатора.

Які ж реальні значення індуктивності первинної обмотки та її активного опору (r) можна вважати прийнятними для сучасного УМЗЧ із нижньою межею смуги пропускання 20 Гц? Якщо поставити максимальне допустиме значення втрати сигналу на нижній частоті діапазону в 10 %, то розрахунки дають значення індуктивності L - 40 Гн. Реактивний та активний опір:

Xl = 2πfL = 6,28-20-40 = 5 кОм;

r = 0,5 кОм (за умови r = 0,1 Xl).

Конструктивний розрахунок такого трансформатора (для двотактного каскаду первинна обмотка складається з двох секцій) дає значення в інтервалі 1500-2500 витків дроту ПЕЛ або ПЕВ 0,44-0,51 мм для первинної обмотки і 50-150 витків дроту діаметром 0,8 ,1,2 мм – для вторинної. Щоб ці обмотки розмістилися на каркасі, розміри його "вікна" повинні бути близько 20x50 мм, що призводить до необхідності застосовувати трансформатор із перетином магнітопроводу не менше 10 см2 для підсилювача з вихідною потужністю 10...15 Вт. Для підсилювачів з вихідною потужністю 40 Вт перетин відповідно збільшується до 15... 18 см2.

Щоб ці цифри у радіоаматора зв'язалися з реальними уявленнями про трансформатори, нагадаємо, що такий пакет заліза (перерізом 30x63 мм) мав трансформатор живлення телевізора "Рубін-102" потужністю 150 Вт! Така сьогодні ціна за реальний нижній кордон смуги пропускання підсилювача 20 Гц.

Тепер поговоримо про ціну відмінності в параметрах двох половинок первинної обмотки вихідного трансформатора двотактного УМЗЧ, намотаних традиційним способом, що незмінно застосовувався в промисловому виробництві. На каркас спочатку намотували одну половину первинної обмотки, потім слідував один або кілька шарів ізоляції, а після неї намотували другу половину обмотки. При цьому довжина першого витка (біля основи каркаса) була значно меншою за довжину останнього витка другої половини обмотки, і їх опір виявляється різним. До цього слід додати, що й індуктивності обох половинок обмотки виявляться неоднаковими, оскільки формулу індуктивності багатошарової циліндричної котушки входять діаметри нижнього і верхнього витків, а вони для двох половинок обмотки виявляться різними.

Не завантажуючи читача громіздкими обчисленнями, зазначимо, що з загальному опорі 500 Ом нижня половинка обмотки має опір 200, а верхня - 300 Ом. Приблизно така ж різниця виходить для інших паразитних параметрів цих половинок (індуктивність розсіювання, міжвиткова ємність обмоток).

Навіть наближений розрахунок призводить до цікавого результату. Якщо в кінцевому каскаді застосовані два тріоди з анодним струмом 100 мА кожен при напрузі джерела 120 (наприклад, лампи 6С19П), то в результаті падіння напруги на постійному активному опорі обмоток різниця в напрузі на анодах двох ламп становить близько 10 %. На низьких частотах, коли індуктивний опір обмоток починає шунтувати навантаження, різниця в індуктивності половинок обмотки призводить до асиметрії і збільшення нелінійності потужного каскаду. Аналогічні порушення симетрії виникають у сфері високих звукових частот.

Таким чином, при "класичній" технології намотування трансформатора та рівності числа витків двох половинок первинної обмотки опору та індуктивності будуть відрізнятися, що, звичайно ж, унеможливлює отримання нелінійних спотворень менше 1 %.

В результаті слідує висновок: вимоги до конструкції трансформаторів аж ніяк не є надмірними, і при виготовленні трансформаторів потрібно точно виконувати вказівки та рекомендації.

Тепер перейдемо до практичного боку справи та почнемо з вибору магнітопроводу для вихідних трансформаторів. З урахуванням раніше згаданих особливостей трансформаторів двотактних УМЗЧ та для зручності намотування краще використовувати стрічкові розрізні магнітопроводи стрижневого типу (ПЛ, див. фото). На кожному з двох стрижнів розміщують два однакові каркаси з двома однаковими обмотками (одноіменними висновками в один бік), практично з однаковими електричними параметрами.

Намотування кожної з двох котушок у цьому випадку не вимагає ніяких спеціальних технологічних прийомів і здійснюється на звичайному верстаті намотування з укладачем, що дозволяє отримати щільну рядову пошарову намотування "виток до витка". Намотувати котушки "навал" абсолютно неприпустимо.

Поверх половинки первинної обмотки кожної з двох котушок намотується так само половина витків вторинної обмотки, а після складання трансформатора обидві половини як первинної, і вторинної обмоток з'єднують послідовно. Такий трансформатор відрізняється симетрією частин його обмоток та має незначні зовнішні поля розсіювання. Слід зазначити, що кінці секцій первинної обмотки слід підключати до джерела живлення, а початку - до анод ламп. Паразитні зв'язки у трансформаторі при цьому мінімальні.

Втім, цілком можливо виготовити хороший вихідний трансформатор і на броньовому магнітопроводі, набраному з окремих Ш-подібних пластин, проте його виготовлення виявиться більш трудомістким і вимагатиме виконання додаткових операцій. Перша складність цьому шляху пов'язані з самим магнитопроводом. Для трансформаторів звукових частот придатні пластини завтовшки трохи більше 0,35 мм.

Зібравши пакет необхідної товщини, слід додати до нього ще не менше 10% додаткових "резервних" пластин (і перемичок теж) про запас. Всі пластини та перемички, перевірені на відсутність задирок і зазубрин, необхідно з двох сторін покрити з пульверизатора тонким шаром нітрофарби або рідкого цапон-лаку, після чого ретельно висушити.

Для трансформатора з броньовим магнітопроводом потрібний секційований каркас. Швидше за все, з готових промислових виробів жоден не підійде, особливо якщо він нерозбірний. Але перш ніж приступити до самостійного виготовлення каркаса, потрібно зупинитися на одному з трьох варіантів намотування, показаних на рис. 1.

Варіант "а" передбачає каркас, розділений точно навпіл додатковою внутрішньою щічкою на всю висоту вікна. У цьому випадку в кожній секції намотується по одній половинці первинної обмотки, поверх якої після декількох шарів ізоляції (кабельним папером або лакотанням) в кожній секції укладається половина витків вторинної обмотки. Секції первинної та вторинної обмоток з'єднуються між собою послідовно.

У варіанті "б" середня щічка стає меншою висоти - нарівні з половинками первинної обмотки. Після їх намотування укладають 2-3 шари ізоляції (кабельного паперу) на всю ширину каркаса і зверху, а також на всю ширину каркаса, намотують без розриву всю вторинну обмотку.

І нарешті, варіант "в" передбачає поділ каркаса на три секції. У двох крайніх секціях намотують половинки первинної обмотки, а середній - всю вторинну обмотку. Електрично всі три варіанти рівноцінні, тому конструктор може зупинити свій вибір на будь-якому з них. Для збереження властивостей, що досягаються в двокотушкових конструкціях трансформаторів, секції первинної обмотки слід намотувати в різних напрямках, тоді кінці секцій, як і в двокотушковому варіанті, можна з'єднати з джерелом живлення, а початку - з анодами ламп.

Пластини магнітопроводу збирають встик, без зазору, оскільки в двотактних схемах підмагнічування постійним струмом відсутнє. Повністю зібраний трансформатор бажано піддати обробці вологозахисної, можна навіть в домашніх умовах. У залізній банці або будь-якому іншому подібному посуді, всередині якого може поміститися цілком або хоча б наполовину вихідний трансформатор, потрібно розтопити і добре прогріти свічковий віск, парафін, стеарин або промисловий церезин. Трансформатор опускають у розплав і витримують у ньому, підігріваючи 2...3 хв. Якщо банку вмістилася лише частина трансформатора, слід перевернути його і знову " проварити " 2...3 хв. Просочений трансформатор треба витягти і дати стекти зайвому воску.

Після остигання до кімнатної температури застиглі патьоки, якщо вони заважають кріпленню трансформатора, можна обережно видалити дерев'яною або пластмасовою лопаткою (але не сталевим ножем!). Готовий трансформатор бажано помістити в металевий кожух-екран, щоб виключити вплив його електричних та магнітних полів на лампи, відкриту друковану плату, регулятори та проводи; це запобігатиме неконтрольованим паразитним зворотним зв'язкам.

Секціонування обмотки корисне і під час виготовлення вихідного трансформатора однотактного підсилювача (потужного чи попереднього каскаду).

При конструюванні трансформаторів слід керуватися таким:

1. Магнітопроводи з високоякісної трансформаторної сталі зменшують спотворення та втрати у всій смузі частот, зменшують габарити та паразитні параметри обмоток (індуктивності розсіювання та ємності між обмотками).
2. Секціонування вторинної обмотки дозволяє підібрати найбільш оптимальний опір навантаження послідовно-паралельним з'єднанням частин обмотки.
3. Обмотки трансформатора можна намотувати тільки виток до витка, щільно укладаючи від щічки до щічки каркаса.
4. Після кожного шару обмотки потрібна ізоляційна прокладка з тонкого (цигаркового або конденсаторного) паперу, щоб витки наступного ряду не провалювалися біля щічок каркасу в нижні шари.
5. Застосування обмотувальних дротів більшого, ніж зазначено в описі, діаметра невиправдане. Використання дроту сусіднього типономінала з меншим діаметром помітно не впливає на параметри підсилювача, але забезпечує розміщення всіх обмоток у вікні каркасу.

Як приклад наведемо конструктивні та електричні дані вихідного трансформатора для підсилювачів, що використовують у двотактному кінцевому каскаді за ультралінійною схемою лампи Е1_-34(6П27С). Цей трансформатор цілком можна застосовувати разом з лампами EL-84 (6П14П). Однак слід відразу попередити, що точне повторення даних з точністю до одного витка і використання рекомендованих діаметрів намотувального дроту не завжди може виявитися виправданим, а в окремих випадках призвести до того, що всі обмотки не вмістяться у вікні каркаса.

Причина проста: пакети магнітопроводів, що використовуються різними радіоаматорами, можуть іноді сильно відрізнятися за якістю трансформаторної сталі, що призводить до різної величини індуктивності при абсолютно однаковій кількості витків котушок і, отже, до неоптимального режиму кінцевих ламп по неспотвореної потужності, що віддається.

Що стосується заповнення вікна обмотками, то тут відмінність може виявитися ще більшою, так як воно залежить від застосовуваних обмотувальних проводів (ПЕТВ-2, ПЕЛ, ПЕВ-1, ПЕВ-2 і т. д.), що мають при одному і тому ж діаметрі по міді (наприклад, 0,2 мм) різний зовнішній діаметр - 0,215...0,235 мм. Відхилення можливе і через кількість шарів і товщину ізоляції між шарами і обмотками - застосовні цигарковий, конденсаторний, кабельний папір, лакоткань, крейдований папір, ватман. Заповнення погіршується при зменшенні щільності намотування та сили натягу дроту, а також повноти заповнення кожного шару намотування витками.

А тепер про конструкцію вихідного трансформатора для підсилювача потужності з лампами 6П27С.

Магнітопровід – Ш-подібний броньовий УШ-32 (сталь 1513, 1514, товщина пластин 0,35 мм), товщина пакета – 40 мм, перетин – 12,8 см2, розмір вікна (без урахування товщини його стінок) – 32x80 мм. Корисний переріз, що використовується для розміщення обмоток - не менше 21 см2, робоча ширина одного шару намотування - не менше 76 мм.

Вибір конструкції каркаса (див. рис. 1) та способу намотування визначається самим радіоаматором. Кожна половина первинної обмотки містить по 1200 витків дроту ПЕЛ або ПЕВ діаметром 0,44 мм. Відведення для підключення сітки, що екранує, від 500-го витка. Однак для любителів-експериментаторів рекомендуємо зробити три відведення: від 500-го, 600-го і 700-го витків з тим, щоб мати можливість підібрати в процесі регулювання підсилювача оптимальний рвжим роботи кінцевого каскаду - максимальної вихідної потужності при заданому рівні нелінійності (спектра гармонік) ).

У цьому трансформаторі при щільному рядовому намотуванні та використанні каркаса з двома секціями (одна перегородка посередині) в одному шарі первинної обмотки вміщається приблизно 75 витків, а вся обмотка потребує 16 рядів і з урахуванням товщини та числа шарів ізоляції займе трохи менше половини перерізу вікна. У частині вікна розміщують вторинну обмотку (по одній половині в кожній секції). Первинну та вторинну обмотки розділяють 2-3 шари товстого кабельного паперу, який цілком можна замінити смужками креслярського ватману або крейдованого паперу.

Паперові смужки для міжшарової ізоляції потрібно вирізати на 4 мм ширше внутрішнього розміру вікна каркаса, і по обидва боки стрічки ножицями зробити надрізи глибиною по 2...3 мм через кожні 3...5 мм, як показано на рис. 2. При намотуванні такої стрічки її краї загинаються, що повністю і надійно запобігає западанню крайніх витків у нижчі шари, дозволяючи використовувати для намотування повну ширину вікна.

Вторинна обмотка містить 120 витків дроту ПЕВ або ПЕЛ діаметром 1 мм і розбита на 8 частин (секцій). У кожній половинці вікна намотують 4 секції по 15 витків (всього по 60 витків).

Таким чином, всього із котушки може виходити багато висновків. Щоб не заплутатися в них, до початку намотування в щічках каркаса в певних місцях потрібно просвердлити отвори для проводів. Кожне з них слід пронумерувати, і в процесі намотування помічати на аркуші паперу відповідність виводів та відводів обмоток номерам отворів на каркасі. Після закінчення намотування всього трансформатора потрібно намалювати на паперовому листку розмірами 30x70 мм схему трансформатора та проставити на ній номери відповідних висновків. Цей паспорт потрібно приклеїти на видиму частину каркаса, що виступає, захистивши його зверху смужкою прозорої липкої стрічки типу "скотч" відповідної ширини. Згодом ця інформація може бути корисною.

Динамічний діапазон відтворення - один із найважливіших показників будь-якого високоякісного аудіотракту. Динамічний діапазон підсилювача насамперед визначається рівнем власних шумів самого підсилювача. Ці шуми складаються з трьох складових:

• залишкового "фону" (пульсацій) на виході випрямляча при найбільшому струмі споживання;
• власних шумів підсилювального елемента та резисторів на вході підсилювача;
• зовнішніх та внутрішніх наведень на сигнальні ланцюги.

Для зниження рівня пульсації в ланцюгах живлення до необхідного рівня збільшують ємності оксидних конденсаторів фільтрів, дросель вводять у фільтр живлення. Крім того, застосовують спеціальні вузли та компоненти - електронний стабілізатор напруги на виході випрямляча, дроселі з компенсаційною обмоткою або налаштуванням контуру в резонанс на частоту пульсації.

Щоб знизити вплив другого фактора, для вхідного каскаду вибирають лампи з мінімальним значенням власних шумів. Для живлення нитки розжарювання слід використовувати постійний струм від окремого випрямляча зі зниженою до 6 В напругою на виході, створювати захисну різницю потенціалів між катодом та ниткою розжарювання ламп попередніх каскадів. У зв'язку з останньою рекомендацією розглянемо спосіб зниження фону з частотою 50 Гц, що виникає в ланцюзі підігрівач - катод першої лампи. Завдяки наявному на катоді позитивному напрузі щодо загального дроту (шасі), що відповідає напрузі автоматичного зміщення +3 В, ділянку підігрівач - катод можна розглядати як відкритий діод з внутрішнім опором, рівним Rут, величина якого коливається від сотень до тисяч кілоом. Приймемо опір рівним 2 кОм (на рис. 470 показана еквівалентна схема ланцюга накал-катод).

Природно, що через цей діод по ланцюгу обмотка розжарення - проміжок підігрівач-катод - резистор автоматичного зміщення потече струм і напруга на обмотці (6,3 В) виявиться поділеним на опорах Rут і 1000:1. На резистори автоматичного зміщення виявиться паразитна змінна напруга приблизно 0,0063 В. Ця напруга посилюється всіма наступними каскадами і створює на виході підсилювача помітну напругу фону. Якщо врахувати, що чутливість УЗЧ зазвичай становить 100...200 мВ, то номінальний рівень корисного сигналу лише в двадцять - тридцять разів більше паразитного фону.

Провідність паразитного діода підігрівач-катод можна усунути, створивши на нитці напруження позитивний потенціал, що перевищує за значенням суму напруги на катоді та амплітуду напруження напруження. Один із варіантів такого зміщення представлений на рис. 4.

Ланцюг підігрівача лампи тут не з'єднаний з шасі, а позитивна напруга на цей ланцюг подається від додаткового дільника напруги через підстроювальний резистор, за допомогою якого при регулюванні підсилювача досягають мінімального рівня фону. Постійна напруга +25...30 можна взяти від загального випрямляча і зняти з нижнього плеча дільника, що складається з двох постійних резисторів і додаткового конденсатора.

Слід нагадати, що рівень цього фону дуже незначний, тому вимірювати його слід ламповим мілівольтметром на межі не більше 5 мВ, а ще краще – за допомогою осцилографа, тому що фон із частотою 50 Гц явно виділяється серед інших наведень та шумів.

Тепер про третій, найважливіший чинник, що впливає рівень власного тла підсилювача. Грамотний монтаж вхідних ланцюгів та ланцюгів функціональних регулювань (гучність, тембр, баланс) значно усуває вплив цього фактора на загальний рівень шумів.

Щоб усвідомити принципи грамотного монтажу, розглянемо рис. 5 де показано з'єднання сіткового ланцюга лампи з вхідним роз'ємом, віддаленим від лампи на деякій відстані. Рекомендації будуть практично однаковими і для з'єднання будь-яких двох вузлів аудіотракту або УЗЧ, один із яких є джерелом сигналу, а інший - навантаженням.

Це можуть бути мікрофон і лампа підсилювача мікрофонного каскаду, вхідне гніздо для магнітофона та комутатор роду робіт або перші два каскади УЗЧ та блок регуляторів тембру. В останньому випадку джерелом сигналу є анод лампи першого каскаду, а навантаженням - резистор ланцюга сітки лампи другого каскаду і, отже, ніякі з'єднання з корпусом усередині цієї ділянки неприпустимі. Іншими словами, всередині закритого металевого корпусу блоку регуляторів тембру жодна деталь не повинна з'єднуватися безпосередньо з шасі або кожухом, що екранує, а тільки до ізольованої від корпусу шині, як показано на рис. 6.

Тепер про самі екрановані дроти. Жоден із промислово випускаються типів проводів у "чистому" вигляді для сучасного лампового підсилювача високого класу не годиться. Усі екрановані дроти краще зробити самостійно – це нескладно. На рис. 7 показано, що всередині оплетки, що екранує, вміщені дроти різного діаметра. Ця різниця відповідає реальній конструкції. Всі екрановані дроти виконані за принципом ляльки-матрьошки. Усередині звичайної металевої екрануючої обплетення вміщено два дроти різного діаметру: один - більш тонкий (сигнальний) обов'язково кольоровий багатожильний у полівінілхлоридній або фторопластовій ізоляції перерізом 0,2...0,35 мм2, інший - також багатожильний, але перетином не менше 0,5 мм2 – "холодний".

Обидва ці дроти разом з оплеткою, що екранує, слід помістити в трубку з полівінілхлориду (ПВХ). При виготовленні підсилювача для монтажу різних ланцюгів корисно використовувати дроти в ізоляції різного кольору. Вибір самих кольорів, зрозуміло, може бути довільним залежно від можливостей радіоаматора, але деяких правил все ж таки краще дотримуватися. Так, всі дроти, що з'єднуються із загальним дротом, найкраще робити чорними та товстими (перетином 0,5...0,75 мм2). Провід ланцюгів живлення (плюсової полярності) від випрямляча - червоні, а якщо випрямлячів кілька - червоні, рожеві, помаранчеві. Усі сигнальні дроти одного із стереоканалів – зелені, а іншого – сині або блакитні. Ланцюги розжарювання ламп - білі або сірі. Для ланцюгів допоміжних пристроїв та систем можна виділити коричневі, жовті та тонкі чорні чи білі.

Такий поділ набагато спростить перевірку монтажу та виключить плутанину при розпаюванні двоканальних регуляторів гучності та тембру (який - із дротів від лівого каналу, який - від правого).

Для самостійного виготовлення екранованих з'єднувальних кабелів потрібно або взяти окреме металеве обплетення, або зняти його з екранованого дроту, потім просмикнути в обплетення два ізольовані дроти: один - тонкий "сигнальний", інший - товстий нульовий, і все це разом з оплеткою протягнути всередину трубки з ПВХ відповідного діаметра. У принципі, це можна робити двома різними способами: виготовляти кожен окремий екранований провід заздалегідь певної довжини або відразу заготовити 10... 15 м кабелю, а потім відрізати шматки потрібної довжини.

Розпаювання висновків міжблочного кабелю роблять на відповідні роз'єми, з яких нині найбільш уживані "тюльпан" (RCA), "джек", "міні-джек".

При монтажі в підсилювачі розжарювальних ланцюгів і мережевих проводів всередину одного обплетення поміщають обидва дроти (можна одного кольору) і також ізолюють обплетення трубкою з ПВХ.

Тепер про згадувану вище "нульову" шину всередині екранованих блоків. Якщо в блоці розміщується друкована плата з радіоелементами, роль шини може виконувати одна з друкованих доріжок (як ширша).

Слід враховувати, що вхідні та вихідні опори каскадів лампових підсилювачів зазвичай на порядок більше, ніж транзисторних, і вимірюються сотнями кілоом, тому власні ємності екранованих проводів істотно впливають на частотну характеристику УЗЧ в області ВЧ. Не слід використовувати сучасні тонкі та надтонкі (діаметром 3, 2 і навіть 1,5 мм) "фірмові" екрановані дроти. У будь-якому випадку екрановані з'єднання потрібно робити якомога коротше.

У попередніх частинах статті розглянуто питання щодо способів забезпечення високих якісних показників лампових підсилювачів. Однак ці показники можуть виявитися нереалізованими при неписьменному підключенні до входу підсилювача джерел сигналу - магнітофона, програвача, мікрофона.

Підключення зовнішніх джерел сигналу з різним вихідним опором неминуче знижує динамічний діапазон усієї системи за рахунок наведень, а також обмежує верхню межу частотного діапазону через дії шунтуючої ємності з'єднувальних кабелів. І хоча повністю виключити ці шкідливі впливи неможливо, реально зменшити їх правильним виконанням з'єднання джерела сигналу з входом підсилювача.

Питання це досить серйозне, оскільки йдеться про сполучні кабелі, схильні до різних зовнішніх наведень, наприклад, від електромережі, що проходить поруч, з напругою 220 В. Крім того, йдеться про передачу сигналів дуже малого рівня (порядку 5...200 мВ) і до того ж від джерел із великим внутрішнім опором (до сотень кілоом). Ці два фактори вимагають застосування спеціальних заходів для запобігання наведенням ззовні та для виключення взаємного впливу кабелів від кількох джерел. Положення посилюється тим, що для різних джерел сигналу оптимальні різні рішення, тому намагатимемося дати рекомендації для кожного окремого випадку.

Найбільш схильні до наведень лінії від п'єзоелектричного або електромагнітного звукознімача, а також від мікрофона. Для цих кіл можна запропонувати загальне рішення з використанням тонкого коаксіального кабелю зовнішнім діаметром 4...5 мм та ємністю 70...115 пФ на метр, наприклад, РК-50-2-13, РК-50-3-13, РК -50-2-21 (їх старі назви - відповідно РК-19, РК-55, РКТФ-91) чи РК-75-2-21. Для стереофонічного пристрою два відрізки кабелю потрібної довжини, поміщених в одне загальне металеве обплетення, утворюють кабель з високою перешкодою. Зовнішнє обплетення також бажано ізолювати трубкою з ПВХ. На довгий кабель трубку допустимо надягати частинами завдовжки 0,5...1 м.

Розпаювання міжблочних кабелів треба робити так, як показано на рис. 7. Для мікрофона, якщо він не стереофонічний, немає необхідності в двох окремих кабелях, проте використовувати обплетення кабелю як другий дроти тут небажано. Для мікрофонної лінії довжиною більше 1 м бажано використовувати двопровідний кабель з обплетенням екрану, за аналогією з вітчизняним кабелем типу КММ. Підключення обох проводів та обплетення ясно з малюнка.

Міжблочний кабель для стереофонічного тюнера, магнітофона та програвача КД також можна зробити в одному екрані. В одну загальну екрануючу оплетку треба протягнути три різнокольорові дроти: два сигнальні для лівого та правого каналів (наприклад, зелений і синій) і один товстіший (чорний або білий) для загального дроту. Весь цей кабель разом із обплетенням потрібно ізолювати трубкою із ПВХ.

Сигнал від телевізора можна транспортувати звичайним коаксіальним кабелем або екранованим проводом, використовуючи його оплетку як нульовий дроти, оскільки рівень власного фону самого телевізора часто дозволяє говорити про високоякісне звуковоспроизведении. Тут тільки слід мати на увазі, що сигнал звукового супроводу можна знімати, якщо немає відповідного роз'єму як з виходу УМЗЧ телевізора, так і з навантаження частотного детектора. Вихід УМЗЧ зазвичай низькоомний, і кабель не створює додаткових втрат високочастотної частини спектру.

Однак рівень вихідного сигналу буде повністю залежати від регулятора гучності телевізора і, якщо немає гнізда для телефонів, відтворення звуку тільки через зовнішній підсилювач буде неможливо. Сигнал на виході УМЗЧ телевізора, як правило, не відрізняється високою якістю.

Краще скористатися другим способом і знімати сигнал безпосередньо з частотного виходу детектора. Правда, в цьому випадку доведеться розкрити телевізор і підвести цей сигнал до додаткового роз'єму RCA, який можна встановити на рамі телевізора, що несе, або на знімній задній стінці, і до цього роз'єму підключати з'єднувальну лінію. Але в цьому випадку кабель також треба робити екранованим з двома проводами всередині обплетення.

З'єднувальна лінія від радіотрансляційної мережі, якщо таку потрібно підключити до підсилювача, відрізняється твм, що всередині житлового приміщення обидва дроти рівнозначні: ланцюг кожного з двох проводів трансляційної мережі послідовно включені баластние резистори. Втратою сигналу у разі цілком можна знехтувати, оскільки сигнал лінії набагато більше, ніж з інших джерел сигналу.

література

1. Зельдін Є. А. Зарубіжні приймально-підсилювальні лампи. МРЛ. - М.-Л.: Енергія, 1966,96 с.
2. Кацнельсон Б.В., Ларіонов А. С. Вітчизняні приймально-підсилювальні лампи та їх закордонні аналоги. Довідник - М: Енергія, 1968, 544 с.
3. Гендін Г. С. Все про радіолампи. - М: "Гаряча лінія - ТЕЛЕКОМ", 2002.

Автор: Г.Гендін, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Підсилювачі потужності лампові.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Основний фактор ризику ігроманії 07.05.2024

Комп'ютерні ігри стають все більш популярним видом розваг серед підлітків, але супутній ризик ігрової залежності залишається значною проблемою. Американські вчені провели дослідження, щоб визначити основні фактори, що сприяють виникненню цієї залежності, та запропонувати рекомендації щодо її запобігання. Протягом шести років 385 підлітків були піддані спостереженню, щоб з'ясувати, які фактори можуть привертати до ігрової залежності. Результати показали, що 90% учасників дослідження не схильні до ризику залежності, у той час як 10% стали ігроманами. Виявилося, що ключовим фактором у появі ігрової залежності є низький рівень соціальної поведінки. Підлітки з низьким рівнем просоціальної поведінки не виявляють інтересу до допомоги та підтримки оточуючих, що може призвести до втрати контакту з реальним світом та поглиблення залежності від віртуальної реальності, запропонованої комп'ютерними іграми. На основі цих результатів вчені ...>>

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Випадкова новина з Архіву Гігантські природні прискорювачі частинок 16.06.2020 Міжнародна група астрофізиків з'ясувала, що високоенергетичні гамма-промені квазарів випускаються по всій довжині струменів плазми (джетів), які продовжуються на тисячі світлових років. Це робить джети найбільшими гігантськими природними прискорювачами частинок. Гамма-промені породжуються багатьма космічними об'єктами, включаючи квазари, які є галактиками з активним ядром. Інтенсивність випромінювання змінюється протягом невеликих періодів часу, внаслідок чого вчені вважали, що безпосереднім джерелом високоенергетичної радіації є, наприклад, надмасивна чорна діра, що займає відносно невелику область простору. У новому дослідженні астрономи спостерігали за радіогалактикою Центавр А протягом 200 годин та ідентифікували область, що випускає гамма-промені, завдовжки кілька тисяч світлових років. Це вказує на те, що прискорення часток відбувається по всій довжині струменів плазми. Результати вказують на те, що радіогалактики є високоефективними релятивістськими прискорювачами електронів. Ці об'єкти роблять істотний внесок у перерозподіл енергії в міжгалактичному середовищі.

Інші цікаві новини:

▪ Прилад для вимірювання гравітації астероїда

▪ Припарки для Давида

▪ Компактний токамак розігріли до рекордних 100 мільйонів кельвінів

▪ Форма вух впливає на слух

▪ Ще одинадцять супутників Юпітера

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Попередні підсилювачі. Добірка статей

▪ стаття Стовпи суспільства. Крилатий вислів

▪ стаття Що спільного у Багса Банні, Братця Кролика та великоднього кролика? Детальна відповідь

▪ стаття Водоспад Ауграбіс. Диво природи

▪ стаття Електронний курвіметр. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Чарівна грифельна дошка. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

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

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024