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

Сегодня, наверное, каждый любитель музыки наслышан о ламповых усилителях. Рекламные проспекты западных фирм и российские выставки предлагают широкий выбор моделей, различающихся по назначению, мощности, оформлению и цене. Не прекращаются споры о "феномене лампового звучания". Действительно, все измеряемые параметры ламповых усилителей на несколько порядков хуже, чем у транзисторных и интегральных, но звучат они, несмотря ни на что, просто волшебно. Убедительного объяснения этому факту до сих пор не приведено. Может быть, поэтому радиолюбители зачастую не торопятся изменять традиционной схемотехнике. К тому же отпугивает сложность изготовления качественных трансформаторов и отсутствие справочных материалов и методик расчета. Но все эти трудности, скорее, кажущиеся, чем действительные.
Я сам очень долгое время являлся приверженцем транзисторов и операционных усилителей и был убежден, что с их помощью можно построить гораздо более качественные усилители, снизив с помощью отрицательной обратной связи нелинейные и интермодуляционные искажения до десятитысячных долей процента, пока однажды не уступил уговорам одного моего друга ярого поклонника Hi-End'a и не решился на постройку лампового усилителя. Я просмотрел всю литературу, какую смог найти в городской библиотеке, нашел некоторые справочные данные и теоретические предпосылки для расчетов, определился со схемами и занялся поиском комплектующих. После безуспешных попыток найти исполнителей заказа на изготовление выходных трансформаторов взялся сам за их намотку, ориентируясь, скорее, на интуицию, чем на расчеты, и наконец собрал макет усилителя. Результаты превзошли все мои ожидания! Не стану описывать свои эмоции, скажу только, что этот шаг заставил меня забросить и разобрать все мои прежние конструкции, которыми я раньше так гордился, заняться подбором и до­водкой акустических систем и изменил мои жанровые пристрастия: диско и рок-музыка показались чрезвычайно бедными в оформле­нии по сравнению с джазом и классикой. Конструкторы, ламповой техники предлагают потребителям самые разнообразные концепции построения ламповых усилителей. Одни строят свои усилители только на прямонакальных лампах, избегая применения каких бы то ни было полупроводниковых приборов, даже для выпрямления применяя только вакуумные кенотроны. Другие используют лампы только в усилительных каскадах, а во всех сервисных устройствах, выпрямителях, стабилизаторах тока и напряжения и т.д. применяют кремниевые полупроводниковые приборы. Одни ратуют за использование во всех цепях только старинных бумажных конденсаторов и избегают обратной связи, как чумы, другие же не столь категоричны в выборе комплектующих элементов и схемных решений.
На мой взгляд, для того, чтобы добиться стабильно высоких параметров от ламповой техники, а также повысить надежность и срок ее службы, необходимо довольно жестко стабилизировать режимы работы каскадов с помощью стабилизаторов напряжений и токов. В принципе такие устройства можно создать, применяя одни только лампы, однако в этом случае ламповый усилитель получится невероятно громоздким и тяжелым. Применение полупроводниковых транзисторов и диодов для стабилизации режимов ламп способно значительно улучшить параметры ламповой аппаратуры, не оказывая влияния на обрабатываемый сигнал.
Не вдаваясь в дискуссию на тему "Что есть Hi-End", можно заметить, что для разработки высококачественной звуковоспроизводящей техники необходим системный подход. Другими словами, нужен алгоритм, следуя которому можно добиться требуемого результата, избегая ненужных проб и ошибок. Учитывая, что справочники и учебники по ламповой технике, по вполне понятным причинам, давно не переиздавались, их поиск может стать довольно большой проблемой.
Расчет схем ламповых усилителей не составит трудностей для любого радиолюбителя, занимавшегося созданием аудиотехники. Все расчеты можно легко выполнить на карманном калькуляторе или, составив программу на любом языке высокого уровня, рассчитывать все необходимые параметры на компьютере. Схемотехника ламповых усилителей также не содержит особых изысков. Все применяемые решения давно известны, описаны и применяются как в ламповой, так и в транзисторной технике.
Высокое качество звука зависит больше от рациональности конструкции, качественного монтажа и применяемых комплектующих. Отказ от применения глубоких обратных связей приводит к тому, что усилители обладают плохой повторяемостью, т.е. каждое изделие обладает собственным характером и голосом. Поэтому требуется тщательная регулировка и настройка усилителей, а так - же профилактические регулировки в процессе жизни усилителя, так как лампы, в отличие от транзисторов, быстрее стареют и довольно значительно изменяют свои параметры.

ГЛАВА 1
Проектирование усилителя начинается прежде всего с постановки задачи и принятия решения: каким будет усилитель. Для того чтобы определить задачу, следует вспомнить о том, что усилитель это не вещь "в себе", а часть комплекса, в который кроме него входят, как минимум, два компонента: источник сигнала и акустические системы. Определив источник, можно задать чувствительность будущего усилителя. Так, если ваш CD-плейер имеет выходное напряжение 2 В, то и усилитель должен иметь соответствующее значение входного напряжения. С учетом запаса по чувствительности лучше выбрать значение 1,5 В. С другой стороны, недопустимо повышать чувствительность аппарата, например, до 0,25 В. В этом случае регулировать громкость вам придется микроскопическими движениями регулятора громкости. Кроме того, такой усилитель будет слишком чувствителен к наводкам и шумам по входу. Если же источников два и более и они сильно различаются по выходным напряжениям, следует предусмотреть возможность изменения чувствительности усилителя. Например, сделать два входа и добавить усилительный каскад для низковольтного источника.
Выходную мощность усилителя следует выбирать исходя из возможностей ваших акустических систем. Следует помнить, что выбор неоправданно большой выходной мощности сильно удорожит и усложнит конструкцию усилителя. Слишком маленькая же не позволит озвучить помещение, и тогда мелкие нюансы звуковой картины исчезнут. Для предварительного выбора можно восполь­зоваться следующими рекомендациями: если вы являетесь обладателем сверхчувствительных колонок (92 дБ/Вт/м и более), то для работы с ними достаточен аппарат с выходной мощностью около 5 Вт и менее. Если колонки имеют чувствительность 86-90 дБ/Вт/м, потребуется усилитель мощностью до 10-12 Вт. Если же колонки имеют низкую чувствительность (такими обычно бывают огромные "монстры" с расширенным низкочастотным диапазоном или сабвуферы), то усилитель должен иметь мощность не менее 20-50 Вт. Приведенные рекомендации справедливы для комнаты средних размеров, для более просторных помещений следует увеличить мощность, не превышая, однако, пределов мощности акустических систем.
На постановку задачи и определение параметров могут оказать влияние и другие специфические факторы.

2. БЛОК-СХЕМЫ ЛАМПОВЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ

Сформулировав задачу, можно определиться с выбором блок - схемы усилителя и предварительно, в уме, наметить конструкцию. Прежде всего необходимо выбрать, каким будет выходной каскад одно или двухтактным. И те и другие имеют свои достоинства и врожденные недостатки. Однотактные каскады обеспечивают более высокую верность воспроизведения, однако заметить это преимущество можно, лишь имея высококачественный CD-плейер и акустические системы с низкими нелинейными искажениями. Главными недостатками однотакгных каскадов являются их низкий КПД и протекание постоянного тока через первичную обмотку выходного трансформатора.
Первый из этих недостатков приводит к тому, что от усилителя невозможно получить достаточно высокую мощность (реально не более 10 Вт), а также к увеличению силового трансформатора. Второй же заставляет увеличивать габариты выходного трансфор­матора, чтобы избежать насыщения магнитолровода и, кроме того, может привести к ограничению частотного диапазона снизу.
Таким образом, выбрав однотактный каскад, вы заранее получаете громоздкий и маломощный аппарат (сравнительно, конечно) который, однако, может оправдать себя при наличии, как уже говорилось, высококачественного источника сигнала и высококачественных акустических систем.
Двухтактный выходной каскад обладает большим КПД (при работе в режиме В), а следовательно, позволит получить большую выходную мощность и применить силовой трансформатор меньших размеров. Кроме того, в спектре выходного сигнала двухтактного каскада отсутствуют четные гармоники. Вопреки установившемуся мнению двухтактный выходной каскад зачастую позволяет получить значительно меньшие нелинейные искажения сигнала по сравнению с однотактным каскадом. Нужно лишь правильно вы­брать рабочую точку выходных ламп и тщательно отрегулировать каскад в динамическом режиме (на синусоидальном сигнале).

Рис.1. Общая блок-схема однотактного усилителя мощности:
1 - входной каскад; 2 - драйвер; 3 - выходной каскад; 4 - блок питания

 

Рис.2. Общая блок-схема двухтактного усилителя мощности:
1 - входной каскад; 2 - фазоинвертор; 3 - драйверы; 4 - выходной каскад; 5 - блок питания

 

На рис.1 и 2 приведены блок - схемы однотактного и двухтактного усилителей мощности. Как видно из этих рисунков, усилители содержат три-четыре каскада усиления и блок питания, включающий в себя силовой трансформатор и выпрямители. Драйверные каскады необходимы лишь в том случае, когда напряжения сигнала с выхода фазоинвертора или входного каскада недостаточно для раскачки выходного каскада. В некоторых случаях вполне возможно обойтись без них. Надо помнить, что любой каскад вносит в сигнал частотные, фазовые и нелинейныё искажения, поэтому в высококачественных усилителях лучше обойтись необходимым минимом. По этой же причине в схемах усилителей отсутствуют регуляторы тембра и баланса. Мой опыт показывает, что хорошо сконструированный усилитель не нуждается в дополнительных регулировках тембра, а для установки баланса можно применить раздельные регуляторы уровня сигнала на входе каждого канала стереоусилителя. При необходимости регуляторы тембра и баланса лучше всего поставить в отдельном пред усилителе. Входной каскад усиливает сигнал до необходимого уровня и обеспечивает за данную чувствительность. Другой задачей входного каскада является согласование усилителя с выходным сопротивлением источника сигнала и с соединительным кабелем.
Выходной каскад совместно с выходным трансформатором усиливает сигнал по напряжению и по току и обеспечивает согласование нагрузки с выходным сопротивлением лампы. Двухтактный усилитель включает в себя фазоинвертор, в котором сигнал расщепляется на два противофазных, необходимых для работы двухтактного выходного каскада.
Блок питания включает в себя силовой трансформатор, выпрямители, стабилизаторы напряжений, устройства задержки включения анодного напряжения и т.д.


 

 

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