Oтзывы и предложения
  • +7(962)-278-16-24
  • nikitov_ei@hiend71.ru
Бесплатная доставка в любую точку России и стран СНГ / Пожизненная техническая поддержка

 

Методика расчета и конструирования

ГЛАВА 2
КОНСТРУИРОВАНИЕ ЛАМПОВЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ


Процесс конструирования электронного устройства, помимо проектирования и расчетов, включает в себя два основных этапа: макетирование и доводка параметров устройства на макете и раз­работка конструктивного оформления устройства. Рассмотрим особенности конструирования высококачественных ламповых усилителей.


1. МАКЕТИРОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ


После расчета всех узлов усилителя его собирают на макет­ной плате, изготавливают силовой и выходные трансформаторы и проверяют фактические параметры усилителя. Макетирование позволяет заранее обнаружить недостатки конструкции, отклоне­ние параметров от расчетных значений и принять соответствую­щие меры. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся отклоне­ния параметров от расчетных и меры по их устранению.

^Недостаточная выходная мощность. Чаще всего причи­ной недостаточной выходной мощности и большого коэффициента нелинейных искажений является неоптимальное согласование со­противления нагрузки. Дело в том, что усилитель отдает макси­мальную мощность при минимальных искажениях только при со­противлении нагрузки, равном определенному оптимальному зна­чению. Из-за разброса параметров это сопротивление может быть разным для разных ламп. Добиваются оптимального согласования с помощью изменения коэффициента трансформации выходного трансформатора. Для этого можно сделать вторичную обмотку вы­ходного трансформатора с несколькими отводами и при наладке усилителя найти экспериментально тот отвод, при подключении к которому получается максимальная выходная мощность в нагрузке.

Все параметры лампы, а значит, и выходная мощность сильно зависят от напряжения накала. Это понятно - чем большая энер­гия приложена к катоду и чем больше его температура, тем боль­ше поток электронов от катода к аноду. Однако увеличивать на­пряжение накала сверх номинального значения не следует, так как при этом резко увеличивается интенсивность износа катода и от­казов лампы. Хорошим решением было бы питание цепей накала стабилизированным напряжением, хотя это связано с некоторыми техническими трудностями (применение фильтрующих конденса­торов большой емкости и большие потери мощности в самом ста­билизаторе - ведь цепи накала мощных ламп потребляют ток в несколько ампер).
Еще одной причиной недостаточной выходной мощности может быть недостаточное напряжение анодного питания выходного каска­да. Для пентодов и лучевых тетродов в большей степени, чем анод­ное напряжение, оказывает влияние напряжение на экранирующей сетке. Измерив напряжение на аноде и на экранирующей сетке отно­сительно катода и убедившись, что эти напряжения меньше макси­мально допустимых, можно увеличить напряжение питания, домотав обмотку силового трансформатора, или снизить сопротивление ре­зистора развязывающего фильтра в цепи питания, что, однако, мо­жет привести к увеличению фона. В этом случае следует пропорцио­нально увеличить емкость конденсатора фильтра.
Увеличивая напряжения на электродах лампы, следует пом­нить, что пентоды и лучевые тетроды гораздо чаще выходят из строя при перегрузке экранирующей сетки, чем при перегрузке анода. Учитывая возможную нестабильность напряжения питания, особенно при отсутствии стабилизатора анодного напряжения, не рекомендуется повышать напряжение на экранирующей сетке бо­лее чем на 90-95% от максимально допустимого значения.
Другим способом повышения выходной мощности может быть регулировка тока покоя выходного каскада и, возможно, перевод его режима в режим АВ в случае Двухтактного каскада. Для этого следует подать на вход выходного каскада^сигнал от генератора и, наблюдая на осциллографе амплитуду выходного сигнала, подо­брать напряжение отрицательного смещения на управляющей сет­ке лампы или значение резистора автоматического смещения.

Довольно часто причина недостаточной выходной мощности заключается в недостаточном напряжении раскачки, т.е. ограниче­ние сигнала при этом раньше происходит в каскаде предваритель­ного усиления или в фазоинверторе. Убедиться в этом можно, на­блюдая одновременно на осциллографе сигнал на выходе и на входе выходного каскада. В этом случае повысить напряжение раскачки можно, увеличивая напряжение питания каскадов, подби­рая токи покоя или вводя дополнительный каскад усиления между управляющей сеткой выходных ламп и предыдущим каскадом. Кроме того, увеличить в некоторых пределах усиление предвари­тельных каскадов можно, увеличив сопротивление анодных нагру­зок, однако надо учитывать, что это приведет к сужению полосы пропускания усилителя.

  1. Ограничение полосы пропускания. При недостаточной полосе пропускания следует проверить все каскады усилителя от выхода к входу, отыскивая "узкое место". Ограничение нижних час­тот в предварительных каскадах и фазоинверторе происходит только из-за недостаточной емкости разделительных конденсато­ров. В таком случае достаточно увеличить их емкость.

В выходном каскаде завал нижних частот, вероятнее всего, происходит из-за недостаточной индуктивности первичной обмотки выходного трансформатора. Данный недостаток можно устранить только переделкой трансформатора. Для этого нужно увеличить на 20-50% число витков всех обмоток и, возможно, применить сер­дечник с большими размерами. Надо также помнить, что наличие даже небольшого тока подмагничивания через обмотку трансфор­матора может значительно снизить магнитную проницаемость сердечника и стать причиной ослабления уровня низких частот. Поэтому двухтактные каскады следует тщательно сбалансировать после прогрева в течение 15 мин и только после этого проверять частотную характеристику.
Полоса пропускания верхних частот в предварительных каска­дах, как говорилось, зависит от величины сопротивления анодной нагрузки каскада и от емкости монтажа и соединительных проводов. Для расширения полосы частот можно уменьшить сопротивление анодной нагрузки, применить более рациональный монтаж. Следует избегать применения в сигнальных цепях экранированных прово­дов, так как их емкость значительна. Для защиты проводов от наво­док лучше применять неэкранированные витые пары.
В выходном каскаде причиной ограничения верхних частот в основном является выходной трансформатор. О способах расши­рения полосы пропускаемых частот выходного трансформатора говорилось в главе, посвященной их расчету.
Компенсировать спад верхних частот можно, применив кор­ректирующие цепочки в предварительных каскадах. Пример такой корректирующей цепочки приведен на рис.22.

Рис. 22. Подъем высших частот с помощью корректирующей цепочки

Рис.23. Снижение фона с помощью делителя

Частота среза такой цепи fc=1/(2*7r*RK*CK). Степень подъема усиления определяется отношением Ra и RK, m=(Ra+RK)/Ra. Для сохранения полосы пропускания каскада величина Ra должна быть уменьшена на значение RK.
Расширить полосу пропускания усилителя можно, также охва­тив весь усилитель неглубокой отрицательной обратной связью. Большой уровень фона и собственных шумов. Прежде всего надо найти источник повышенного шума. Чаще всего такими источниками являются входные цепи и первый каскад усилителя. Чтобы убедиться в этом, можно, во-первых, заземлить сетку пер­вого каскада, во-вторых, замкнуть анод первой лампы на .землю з-з зз через конденсатор емкостью 100-200 мкФ с соответствующим на­пряжением. Пропадание фона позволит определить источник.

Причинами повышенного фона могут являться: проникание фона из цепи накала в цепь катод-анод; недостаточная фильтра­ция питающих напряжений; электромагнитные наводки и неопти­мальное заземление каскадов усилителя.
Устранить проникание фона из цепи накала можно, подав на эту цепь постоянное напряжение порядка 25-30 В. Сделать это можно с помощью делителя анодного напряжения, схема которого приведена на рис.23.
Снижение фона в этом случае сильно зависит от емкости кон­денсатора С1, поэтому его емкость нужно выбирать по возможно­сти большей. При применении такого делителя в схеме каскодного усилителя или в схеме стабилизатора напряжения следует прояв­лять осторожность, так как катод одной из ламп в этих схемах на­ходится под высоким напряжением, а цепь накала - под напряже­нием около 25-35 В, в то время как у многих ламп разность этих напряжений не должна превышать 100-200 В.
При невозможности применить указанную на рис.23 схему можно питать цепь накала первого каскада постоянным током от отдельной обмотки трансформатора. При этом следует применять фильтрующие конденсаторы большой емкости и, возможно, мик­росхемные стабилизаторы на выходное напряжение 6-6,5 В. Пи­тание цепи накала выпрямленным или стабилизированным напря­жением целесообразно лишь в предварительных каскадах, у кото­рых ток накала не превышает 300-350 мА. При большем токе накала величина емкости и размеры фильтрующих конденсаторов несоразмерно высоки.
Вследствие того что входные сопротивления ламповых каска­дов составляют обычно 100-1000 кОм, входные цепи очень чувст­вительны к внешним наводкам. Для уменьшения этих наводок входные цепи необходимо делать максимально короткими, распо­лагая входные лампы рядом с входными разъемами и удаляя их от силового трансформатора. При невозможности укоротить со­единительные линии следует применять катодные повторители, которые обладают низким выходным сопротивлением и, шунтируя входное сопротивление следующего каскада, способствуют сни­жению наводок. Во входных цепях лучше всего применять витые пары, экранируя их при необходимости. Разделительные конден­саторы на входе усилителя также подвержены наводкам. Для сни­жения наводок на конденсаторы можно экранировать их, напри­мер, обернув металлической фольгой и заземлить ее, или же со­всем исключив входные конденсаторы. При этом, однако, необ­ходимо помнить, что постоянное напряжение на выходе источника сигнала попадет на сетку входной лампы и может полностью на­рушить работу усилителя. В крайнем случае для уменьшения на­водок можно снизить входное сопротивление усилителя.
Причиной повышенного шума и нелинейных искажений может быть также неоптимальное заземление каскадов, входных и вы­ходных цепей и шасси усилителя. Для избежания этого следует заземление входных цепей, каждого из каскадов, выходных цепей и шасси выполнять отдельными проводниками с минимальным сопротивлением, соединив их в одной точке, лучше всего у кон­денсатора выпрямителя источника питания.
Другой причиной фона могут служить большие пульсации анодного напряжения. Для уменьшения пульсаций применяются развязывающие RC- и LC-цепочки. На выходе выпрямителя лучше всего применить П-образный фильтр. Для того чтобы пульсации анодного напряжения не создавали дополнительных наводок, можно проводники питания сделать экранированными, соединив экранирующие оплетки с общей точкой заземления отдельным проводником.

Большой шум в широкой полосе частот может быть следстви­ем самовозбуждения усилителя. Для устранения самовозбуждения следует последовательно с сетками ламп включать резисторы со­противлением 1-10 кОм, припаивая их непосредственно к контак­там ламповых панелей. Устранить самовозбуждение усилителя на сверхзвуковых частотах можно ограничив полосу пропускания уси­лителя. Для этого можно, например, параллельно сопротивлениям анодных нагрузок включить корректирующие RC-цепочки или включить конденсатор небольшой емкости параллельно резистору общей обратной отрицательной связи.


 

 

Спасибо, что выбрали наши модели Dinston. Мы оправдаем, оказанное нам, Ваше доверие

Рейтинг радиотехнических сайтов - Audio Hi-FiПортал для радиолюбителейтула, в туле, неликвид, силовые приборы, силовые диоды, силовые тиристоры, силовые, модули, охладители, охладитель, диод, диоды, тиристоры, тиристор, микросхема, микросхемы, транзистор, транзисторы, резистор, резисторы пэв пэвр, конденсатор, конденсаторы, релеRadioTop