Фазоинверторы. Схемы фазоинверторов на лампах


Фазоинвертор с разделенной нагрузкой на пентоде 6Ж4. Cathodyne phase splitter on 6AC7.

Решил я как-то сделать двухтактник. Единственное что отличает его схемотехнику от СЕ – это наличие фазоинвертора. Посмотрел я литературу – все просто ! Каскад с катодной нагрузкой – красота ! Симметричен, пусть и надо две лампы. Когда стал паять – ну никак не сделать выходной сигнал симметричным ! На форумах – советуют – мол, нужно настраивать анодными резисторами – как бы не так ! Только в старом – старом 1958 года издания учебнике Жеребцова  “Радиотехника” нашел ответ как надо поступать – схема, аналогичная примененной японцами в Аудио Ноут ( см. предыдущую публикацию ). Схема довольно громоздкая и не всегда применимая, поскольку содержит цепи обратной связи.  Поэтому решил попробовать каскад с разделенной нагрузкой – тоже на сайтах много есть советов и красивых схем. Увы, здесь начинающего тоже поджидает подвох от теоретиков.  Триод, как мне кажется, для реализации этого каскада подходит только в одном случае – если за этим каскадом следует катодный повторитель ( особенно после анодного плеча ). Иначе из-за высокой проходной емкости триода выходной сигнал в одном из плеч имеет завал начиная от 8 кГц, достигая минус 5 – 6 дБ при 20 кГц ( при работе на обычную в случае выходного каскада нагрузку в 300 КОм ), а это приводит к сильным искажениям на ВЧ. Логично попробовать пентод. Сначала как всегда посмотрел, что пишут на эту тему на  форумах. Оказалось – ничего не пишут.

Собрал макет на 6Ж4. Вот что получилось. Входной сигнал подавался на входы 1-3 или 1-2. В первом варианте коэффициент усиления каскада составляет 2 независимо от того, пентодом включена лампа или триодом. Если же входное напряжение подавать на входы 1 – 2 , то усиление составляе т 40 раз для пентода и 19 раз для триода. Максимальное выходное напряжение при указанном питании составляет 75 вольт. Уровень третьей гармоники несколько выше в случае пентода, но разница невелика:

пентод /триод                                           30         -22/-29            -40/-46            -50/ -53

50          -10/-17              -26/-34            -46/-45

а до 20 В на выходе третьей гармоники  нет до уровня минус 50 дБ.  Частотная характеристика по входу 1 – 3 фантастическая – на уровне -1 дБ от 18 Гц до 1 МГц ! По входу 1 – 2 несколько хуже, но все-таки минус 1 дБ на 42 кГц и минус 2 на 68 кГц – вполне достаточно. Если  конденсатор С1 подключить не к общему проводу, а к катоду, то усиление каскада увеличивается до 63 раз, но максимальное выходное напряжение снижается до 40 вольт и возрастают искажения.

Теперь осталось прослушивание – продолжение следует.

Дополнено 25 марта 2013 года. На эту тему появилась новая публикация, смотрите http://klimanski.com/?p=2699.

klimanski.com

Обзор схемотехники ламповых усилителей | paseka24.ru

Для повышения выходной мощности усилителей кроме "запараллеливания" ламп еще в 30-е годы применяли двухтактные каскады (push-pull). Для возбуждения двухтактного каскада необходимы два противофазных напряжения, которые проще всего получить при помощи трансформатора. Так до сих пор и поступают в самых бескомпромиссных конструкциях, но степень влияния междулампового трансформатора на качество сигнала едва ли не больше, чем выходного. Поэтому в подавляющем большинстве двухтактных усилителей для получения противофазных напряжений используется специальный фазоинверсный каскад. Ниже перечислены основные типы фазоинверсных каскадов:

1.Отдельный инвертирующий каскад в одном из плеч усилителя,

2.Автобалансный фазоинвертор,

3.Фазоинвертор с катодной связью,

4.Фазоинвертор с разделённой нагрузкой

Каждому из решений свойственны достоинства и недостатки. В пору расцвета высококачественных ламповых усилителей наибольшее распространение получили фазоинверторы с разделенной нагрузкой и катодной связью. Фазоинвертор с катодной связью дает некоторое усиление, но идентичность выходных сигналов зависит от степени связи. Глубокую связь можно получить только при использовании большого сопротивления связи (за это схему назвали long tail - "длиннохвостая") или источников тока в цепи катода (а это тогда вообще не приветствовалось). Кроме того, выходные сопротивления плеч такого фазоинвертора значительно различаются (один триод включен по схеме с общим катодом, второй - с общей сеткой). Фазоинвертор с разделенной нагрузкой позволяет получить идентичные сигналы, но несколько ослабляют их. Поэтому приходится увеличивать усиление до фазоинвертора (что чревато его перегрузкой) или использовать двухтактный предоконечный каскад. Однако именно этот тип фазоинвертора получил наибольшее распространение в промышленных конструкциях, поскольку обеспечивает хорошую повторяемость при серийном производстве.

Вопрос экономии в прежние годы рационального усилителестроения был первоочередным. И радиолюбителей, и конструкторов смущала лишняя лампа в первых каскадах усилителя. Поэтому неудивительно, что в начале 50-х годов на страницах радиотехнических изданий появились схемы двухтактных усилителей, не содержащих отдельного фазоинвертора. Выходной каскад таких усилителей был выполнен по схеме с катодной связью и работал в "чистом" классе А. Предлагались как новые схемы, так и переделка существующих однотактных усилителей в двухтактные. По нашу сторону "железного занавеса" этот тип усилителей не прижился в силу малой экономичности. А за бугром подобные конструкции были в ходу ещё довольно долго.

Предельно простая схема двухтактного лампового усилителя, предназначенная для повторения любителями лампововго звука, приведена ниже. Именно в таком скелете реализована концепция экономии первой лампочки.

Простой двухтактный усилитель Pвых = 6 Вт. Выходной каскад выполнен по схеме с катодной связью. Приведенное сопротивление нагрузки - 8 кОм. Конструктивные данные трансформатора неизвестны. В источнике питания использован двухполупериодный выпрямитель на прямонакальном кенотроне 5Y3GT и LC-фильтр. Исходник можно найти по реквизитам Melvin Leibovitz Hi-Fi Power Amplifier (Electronic World, June 1961). Интересно включение регулятора громкости на входе оконечного каскада и всего один переходной конденсатор. Степень катодной связи невелика, так что характер звучания, скорее всего, будет как у однотактника (с четными гармониками). Общей ООС нет, поскольку запас усиления невелик. Однако введение ООС в пентодный усилитель крайне желательно - без нее выходное сопротивление очень велико. Это хорошо только для полосы СЧ (снижает интермодуляционные искажения в динамике). Однако для всех остальных применений такое решение противопоказано. Глубокую ООС в усилитель можно ввести только при непосредственной связи каскадов.

Двухтактный усилитель класса А. Усилитель выполнен по схеме с непосредственной связью каскадов и охвачен глубокой ООС (~30 дБ). Выходной каскад работает в классе А. Он выполнен по схеме с катодной связью и не требует отдельного фазоинверсного каскада. Сетка VL3  заземлена по переменному току. Часть напряжения с катодов выходных ламп подана на экранирующую сетку VL1, что стабилизирует режим по постоянному току.

Налаживание сводится к подбору резисторов R1...R3 так, чтобы напряжение на управляющих сетках ламп составило величину -12 В относительно их катодов. Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш-22х50. Первичная обмотка содержит 2х1000 витков медного эмалированного провода d=0,18 мм, вторичная - 42 витка провода d=1,25. Обмотки секционированы, вторичная обмотка размещена между слоями первичной. Исходник схемы можно найти по реквизитам Павлов В. Высококачественный усилитель НЧ. Радио, №10/1956, с.44.

Усилители в режимах класса A обеспечивают весьма высокое качество звучания. Однако переход к режиму AB при той же мощности рассеяния на аноде позволяет получить в два-три раза большую выходную мощность. Нередко такое мероприяите оказывается очень соблазнительным. Выходной каскад в режиме AB уже не может работать как схема с катодной связью, поэтому без отдельного фазоинверсного каскада здесь не обойтись.

Желание сократить если не число ламп, то хотя бы число баллонов, привело к появлению схемы усилителя на двух триод-пентодах. Низкочастотные триод-пентоды были в свое время специально разработаны для однотактных усилителей приемников и телевизоров (триодная часть использовалась в драйвере, пентодная - в выходном каскаде). Однако в двухтактном применении они тоже не подкачали. У публикуемой ниже схемы было немало воплощений. Ультралинейный вариант, на комбинрованных лампах был, например, в самом первом издании книги Гендина "Высококачественные любительские УНЧ" (1968 г.).

Пример схемы пропущен.

Двухтактный усилитель на триод-пентодах. Pвых = 10 Вт. Фазоинвертор по схеме с разделенной нагрузкой, связь с первым каскадом непосредственная. Выходной каскад пентодный с фиксированным смещением. Известны также варианты этой схемы с ультралинейным включением выходных ламп, с комбинированным и автоматическим смещением. Конструктивные данные трансформатора неизвестны. Цепь R3C2 обеспечивает устойчивость усилителя с замкнутой петлей ООС. Кстати, об ультралинейном включении выходных пентодов. В двухтактном варианте у них появляется еще один плюс - дополнительная компенсация гармоник, возникающих в выходном каскаде. Поэтому подавляющее большинство любительских конструкций выполнены именно по ультралинейному варианту. В промышленных конструкциях отечественного изготовления ультралинейные усилители опять-таки не прижились из-за сложности выходного трансформатора. Для получения высоких характеристик необходима полная симметричность конструкции, секционирование обмоток, сложная коммутация. При использовании трансформаторов массового изготовления выигрыш от применения ультралинейной схемы незаметен.

Скелет следующей схемы стал классикой и послужил основой для бесчисленного множества конструкций с разными вариациями. 

Ультралинейный усилитель Pвых = 12 Вт, Кг< 0,5% Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш 19х30 мм. Первичная обмотка содержит 2х(860+1140) витков проводом d=1,3 мм. Схема практически не нуждается в налаживании, что снискало ей популярность в промышленных и любительских конструкциях. Фазоинвертор выполнен по схеме с разделенной нагрузкой. Исходник схемы лекго найти по реквизитам. Лабутин В. Ультралинейный усилитель, Радио, №11/1958, с.42-44.

Несмотря на высокие характеристики и обычные пентодные, и ультралинейные усилители редко использовались без общей ООС. Применение ООС снижает выходное сопротивление усилителя и улучшает условия работы низкочастотных головок. Но для снижения выходного сопротивления усилителя можно использовать не только отрицательную, но и положительную ОС. В схеме следующего усилителя использована комбинированная обратная связь. 

Ультралинейный усилитель. Основная особенность усилителя - комбинация ООС по напряжению и ПОС по току, улучшающая согласование усилителя с динамической головкой в области основного механического резонанса  Сигнал ПОС снимается с датчика тока (R19), включенного в "земляной" вывод выходного трансформатора. Глубина обеих обратных связей регулируется синхронно, что исключает самовозбуждение усилителя. Первый каскад-усилитель напряжения. Фазоинвертор выполнен по схеме с катодной связью. Выходной каскад выполнен по типовой ультралинейной схеме и дополнен регулятором балансировки RP1  На втором триоде VL1 выполнен микрофонный усилитель Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш25х40 Первичная обмотка содержит 2х(1100+400) витков провода d=0 18мм, вторичная - 82 витка провода d=0,86мм (60м). Исходник схемы можно обнаружить по реквизитам Иванов В. Усилитель НЧ, Радио №11/1959 с.47-49.

Триодный выходной каскад обладает низкими искажениями и малым выходным сопротивлением даже без общей ООС. Характеристики каскада слабо зависят от приведенного сопротивления нагрузки. Это позволяет снизить индуктивность выходного трансформатора. Далее приведены два варианта схемы усилителя с выходным каскадом на двойном триоде.

Триодный усилитель Рвых=2,5Вт (+250В) Рвых=3,5Вт (+300В) Кг=3% (без ООС). Первый каскад-усилитель напряжения на пентоде (Kv=280 - 350). Использован фазоинвертор с разделённой нагрузкой. Выходной каскад построен с фиксированным смещением. Для снижения фона на обмотку накала подан потенциал +40В. Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш12 (окно 12х30мм), толщина набора 20мм. Первичная обмотка 2x2300 витков провода d=0,12мм, вторичная - 74 витка d=0,74мм. Силовой трансформатор выполнен на сердечнике Ш16 (окно 16х40мм), толщина набора 32мм. Сетевая обмотка содержит 2080 витков провода d=0,23мм, анодная - 2040 витков провода d=0,16мм, накальная - 68 витков провода d=0,84мм, обмотка смещения - 97 витков провода d=0,12мм.

Вторая схема триодного двухтактного окнкчного усилителя показан ниже. Исходник статьи можно отыскать по реквизитм. Зельдин Е. Триодный усилитель класса В. Радио № 4/1967, с.25-26. Параметры изделия весьма скромные Рвых = 2,5 Вт, Кг =0,7...1% 

При выборе триодной схемы телезрителям нужно отчётливо понимать, что даже в двухтактном усилителе придётся довольствоваться маленькой выходной мощностью. В выходном каскаде применено комбинированное смещение (использована накальная обмотка). Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш12 (окно 12х26мм), толщина набора 18мм. Первичная обмотка содержит 2x1800 витков провода d=0,1Змм, вторичная - 95 витков провода d=0,59мм (13 Ом).         Автор подборки А.Шихатов.  По материалам и сети статью подготовил

         Евгений Бортник, Красноярск, Россия, июнь 2016

paseka24.ru

Варианты: основные схемы...

  1. трансформатор.
  2. каска
д с разделенной нагрузкой.
  • "парафазная" схема
  • дифференциальный усилитель
  • и их комбинации:

    1. Вильямсон: каска
    д с разделенной нагрузкой + дифференциальный усилитель
  • Муллард: непосредственно соединенные каскад с нагрузкой в аноде и "плавающий" дифкаскад.
  • 7. дифкаскад с дополнительной лампой, подключенной к неинвертирующему выходу -достигаются одинаковые выходные импедансы...

    Все эти схемы позволяют получить два противофазных напряжения одинаковой амплитуды.

    Не буду вдаваться в подробности, читайте страницы 521-527 издания 4 RCA Radiotron Manual, все эти схемы могут обеспечить баланс в пределах 1 % или 2 % что, кстати, гораздо меньше разброса параметров подобранной пары выходных ламп. Если выходной каскад работает в классе А, более точная балансировка никак не повлияет на искажения. Например, в каскаде с разделенной нагрузкой на точных сопротивлениях достигается баланс в 0,1 %. Трансформатор даст в лучшем случае то же значение. И вообще, трансформатор обычно сбалансирован настолько, насколько позволяет квалификация изготовителя.)

    И если сделать все как надо, можно использовать любую из схем с одинаковым успехом! Но, как было уже упомянуто, есть еще одно требование, пока еще нами не исследованное. Это -нагрузка нашего фазоинвертора, а именно сетки (базы, затворы) двухтактного каскада. Что представляет собой нагрузка? В случае триода имеем весьма изменчивый импеданс (Каково сопротивление между сеткой и анодом? 10 МОм? 20 МОм?), переменная емкость (эффект Миллера), требующая перезарядки, что обуславливает некоторый сеточный ток, требующиеся напряжения находятся в пределах 30-60 Вэфф для большинства приемно-усилительных ламп (для генераторных будем иметь 50-100 Вэфф). И именно взгляд на проблему со стороны ламп, которые мы раскачиваем, делает вышеупомянутый перечень схем списком возможных причин для неудачи. Что же, рассмотрим их по порядку...

    Трансформатор: как уже упоминалось, баланс зависит от качества намотки, разброса паразитных емкостей и индуктивностей и идентичности нагрузок плеч. Действительно большим преимуществом трансформатора является то, что импеданс на переменном токе и сопротивление постоянному току -вещи совершенно независимые. Даже в случае повышающего трансформатора сопротивление вторичной обмотки на несколько порядков меньше, чем сопротивление утечки сетки, выбранное с точки зрения оптимальной нагрузки для переходного конденсатора. Это выгодно -если учитывать, что сетка может потреблять ток (например, при ограничении): при увеличении потребления тока от вторичных обмоток изменения напряжения смещения будут гораздо меньше, чем в случае с резистором в 100кОм. Это означает очень стабильное смещение сетки с малой постоянной времени и низкой запасенной энергией. С другой стороны, трансформаторы ограничивают полосу пропускания, время нарастания, и имеют паразитные потери, не говоря уже о том, что действительно хорошо сбалансированный трансформатор является дорог. Все жалобы о NC-21 Танго -спросите любого изготовителя, сколько забавы доставляет выполнить прекрасно сбалансированную обмотку! Они в принципе должны стоить больше чем любые выходные трансформаторы. И как я говорил прежде (и никто не слушал ...), если есть дополнительная индуктивность до или после межкаскадного трансформатора, общая переходная характеристика системы будет иметь суммированное число полюсов. Например, усилитель с двумя трансформаторами между входом и выходом будет иметь переходную характеристику 2-го порядка с сопутствующим фазовым сдвигом, запаздыванием и звоном. Этого можно избежать в звуковом диапазоне, используя межкаскадный трансформатор с полосой пропускания по крайней мере на две октавы шире таковой у выходного трансформатора. Это "возможно".

    Фазоинвертор с разделенной нагрузкой (катодин): Возможно, лучше всего сбалансированный изо всех фазоинверторов (в терминах баланса напряжений без нагрузки), но имеет два серьезных недостатка, а именно -что выходное сопротивление обоих выходов радикально различно, и не имеет НИКАКОГО усиления. В нем анодная и катодная нагрузки -идентичные резисторы, и выходные напряжения снимаются с анода и катода. Нижняя часть -функционально катодный повторитель, и верхняя часть -усилитель с общим катодом с большим незашунтированным катодным резистором. То есть, низкое z в катодной цепи и высокое z в анодной. Если высокий импеданс анодной части смотрит на голодный рот, который представляет собой сетка триода, Вы можете легко вообразить, что действительно легко перегрузить этот импеданс с заметным уменьшением выходного напряжения. Типичный триодный выходной каскад может иметь емкость сетка-анод 15 пФ, плюс панелька (5 пФ), умножим на число Миллера (mu на 20 пФ на число Миллера драйвера...). В целом, типично это изменяется от 60 пФ при нуле на выходе до 400 пФ при полной амплитуде. Если импеданс около 50кОм (скажем 1/2 6SN7 с 20к резисторами в аноде и катоде), полоса пропускания анодной цепи под нагрузкой составит 8 кГц при полном размахе. Нижнее плечо не будет перегружаться и полоса составит 80 кГц или около того. Кроме того, Вам понадобится источник анодного питания 400 B, чтобы качать 40 вольт амплитуды, не говоря уже о том, что предыдущая лампа будет должна обеспечить 40 В на каскад фазоинвертора!

    Сверхъестественно! Вот почему Williamson использовал комбинацию катодина и дифференциального усилителя. Это -хорошее решение. Катодин с расщепляет фазу с почти превосходным балансом и раскачивает намного более простую нагрузку в виде сеток усилителей напряжения на маленьком двойном триоде со средним mu (2 или 3 пФ вместо 15 или 20), который в свою очередь имеет тот же самый выходной импеданс и легко раскачивает сетки выходного каскада. Еще один вариант, который применяли немногие, использует мощный триод в катодине. EL34 в триодном включении с 4кОм в катоде/аноде может иметь достаточно низкий выходной импеданс, чтобы избежать проблем в звуковом диапазоне. Но все еще необходим 400 B источник…

    "Парафазная" схема: Нечасто встречается, но была популярна в прошлом, потому что это обеспечивала сбалансированные сигналы при некотором усилении. В этом случае, часть сигнала с выхода каскада с общим катодом подается на другой такой же каскад, имеющий выходное напряжение такой же амплитуды и переворачивающий фазу. Трудность здесь состоит в том, что есть фазовый сдвиг между этими двумя выходами из-за небольшого различия группового времени задержки: к задержке на выходе первого каскада добавляется задержка на выходе второго. Это становится проблемой с увеличением частоты. Фактически мы нуждаемся в воспроизведении полосы гораздо шире той, что мы слышим, и гораздо шире полосы трансформатора (трансформаторов).

    Причина состоит в необходимости сохранить естественный спад амплитуды обертонов исходного сигнала для получения естественности его звучания. Если я должен воспроизвести постоянный тон 40 кГц одновременно с тоном 41 кГц в комнате, полной людьми, что они будут слышать? Если бы Вы сказали - 1кГц, Вы выиграли бы все наличные деньги и призы. Это ответ тем, которые утверждают, что полоса 19,6 кГц (компакт-диск) должна быть достаточна для любого. Спектр резкого удара по ободу барабана содержит составляющие в диапазоне от 12 Гц до 125 кГц (зависит от барабанщика и барабана). Вы когда-либо слышали компакт-диск с естественно звучащими барабанами (или фортепьяно...)? Держу пари, нет. (Кстати, новые LP имеют равномерный спектр до 60 или 70 кГц, никакого крутого спада на верхней границе, и пилот-тон квадрафонических LP был на записях, а это что-то около 40 кГц...)

    Дифференциальный усилитель: В базовой схеме дифференциального преобразователя несимметричного тракта в симметричный сигнал подан на одну сетку, другая заземлена. Дифференциальный каскад усиливает только разность напряжений между этими двумя входами. Дифференциальные каскады имеют два выхода -так же, как два входа: неинвертированный выход и инвертированный. Неплохо выглядит? В действительности, существует небольшая проблема. Одна лампа работает в схеме с общей сеткой, а другая с общим катодом. Это означает, что характеристики этих двух половин различны. У лампы с заземленной сеткой нейтрализация эффекта Миллера простирается до намного более высокой частоты чем у лампы с общим катодом. И усиление соответственно различается! Особенно с ростом частоты.

    Есть, однако, еще одна причуда в этой схеме -взаимный баланс плеч управляется общим катодным импедансом. Если он действительно большой (как в источнике постоянного тока...), баланс почти совершенен, если он невелик, разбаланс может составлять целых 10% в предположении, что сопротивления в анодах равны. Большой или маленький -зависит от Rp (резистор в аноде).

    Баланс может быть достигнут при использовании неодинаковых резисторов в анодах (ACRO UL-2, например) или подстроен потенциометром номиналом 10% от Rp (инструментальные усилители Тectronix). Если эти меры приняты, дифференциальный усилитель способен обеспечивать и усиление, и расщепление фазы. Сложность схемы -значительно больше чем у трансформаторной или схемы с разделенной нагрузкой, при этом, необходимо биполярное питание, чтобы получить действительно хорошее функционирование. Инвертор "Mullard" -разумный компромисс, часто встречается в усилителях Altec и Marantz из США, он объединяет непосредственно соединенные каскад с общим катодом и "плавающий" дифкаскад с подачей постоянного напряжения на обе сетки, одна из которых заземлена по переменному току при помощи RC фильтра. Это оправданно, так как не требуется сложное электропитание, чтобы качать изрядную амплитуду, и схема может иметь превосходный баланс и симметричные выходные импедансы. Но теперь, если Вы не можете непосредственно подключить выход фазоинвертора к сеткам оконечного каскада, у Вас один выбор -использовать конденсаторы, чтобы блокировать постоянное

    напряжение.

    Многие из Вас произнесут -"Ни за что"! А что это действительно означает?

    В отличие от трансформаторов, конденсаторы хуже работают при низких уровнях сигнала. При повышении уровня они работают лучше. Чем больше емкость, тем больше проблема. Причина кроется в свойствах диэлектрика. Утечки и абсорбция "размывают" сигнал.

    Трансформаторы работают все хуже и хуже с ростом амплитуды. Причина этому -в железе. И железо, и диэлектрик подвергаются воздействию физических полей. А почему? Накопление энергии и в индуктивности, и в емкости происходит именно в полях, окружающих проводники -магнитном и электрическом. Поля эти могут быть источником искажений, поскольку существуют одновременно и имеют различные амплитуды и фазы. Конечно, полистироловые и фторопластовые конденсаторы минимизируют "диэлектрические" проблемы (бумага -наихудший вариант с точки зрения абсорбции, хотя и может быть усовершенствована некоторыми типами пропиток), но очевидно, что выбор конденсаторов есть важный фактор, определяющий характеристики RC -схем. Именно поэтому межкаскадный трансформатор с хорошим экранированием, без каркаса и межслойной изоляции (опять диэлектрик!) на сердечнике с высокой магнитной проницаемостью может заметно лучше работать даже при больших уровнях…

    Надеюсь, этим я ответил на вопрос о возможных вариантах. Как видим, есть несколько вполне работоспособных схем. Каждая обладает и некоторыми преимуществами, и некоторыми недостатками.

    Попробуйте уяснить главное -раскачивать мощные триоды непросто. Для достижения выдающихся результатов потребуется принятие экстраординарных мер. По большей части это означает внимательный с выяснением причинно-следственных связей его реальных характеристик. Будьте осторожнее при согласовании выходных импедансов и соответствующих нагрузок. Внимательность почти всегда дает хорошие результаты.

    J.C. Morrison The Fi Primer, 1993 .

    :

    :

    www.radiolamp.ru

    Двухтактный ламповый усилитель на 10 Ватт

    Данный усилок сделан в максимальной миниатюризации конструкции и наибольшей простоте схемы усилителя. Выбор двойных ламповых триодов в роли усилительных применяется, чтобы уменьшить габариты конструкции. Вся конструкция размещается в корпусе старенького дискового привода CD — Rom. Схема предварительного усилка и фазоинвертора, изготовлена на лампе 6Н1П. Выбор этой схемы фазоинвертора обусловлен её простотой. Но при этом схема отлично звучит. Фазоинвертор не нуждается в балансировке. Выходной каскад схемы даёт возможность значительно регулировать мощность усилка, заменив оконечные лампы на 6Н23П (вполне хватит для прокачки низкоомных наушников), а чтобы добиться ещё большей мощности включите их в параллель (ток анода выходного каскада каждого триода составит 24 мА для 6Н6П и 7 мА для 6Н23П). С этой самой целью в корпусе поставлено шесть панелек для обоих каналов. Опишем порядок настройки выходного каскада.

    Согласно графику из дата шита выбираем режим работы, зная ток катода и напряжение питания, найдём значение отрицательного запирающего напряжения. Дисбаланс схемы выявим путём измерения напряжения на анодах (напряжение должно быть равно нулю), это исключит подмагничивание сердечника трансформатора. Усилитель настраивается построечными резисторами R2, R6, R20, R21. Чтобы контролировать катодный ток ненужен катодный резистор, если измерить напряжение питания и напряжение падения на трансформаторе не сложно вычислить ток, используя закон Ома. Монтаж усилителя сделан навесным способом.

    Земляная шина сделана из медного одножильного провода, диаметр которого 2 мм и имеет контакт с шасси в одной точке, рядом с входом.

    Провода, которые идут к выводам накала всех ламп, должны быть перевиты между собой. Это необходимо, чтобы уменьшить фон переменного тока.

    Выходной трансформатор изготовлен на ленточном сердечнике и имеет пару одинаковых катушек. Обе эти катушки намотаны идентично. В первичной обмотке содержится 1500 витков провода ПЭЛ 0.155, во вторичной по 72 витка провода ПЭЛ 0.64 для нагрузки с сопротивлением 4 Ом. Изначально наматываем одну секцию вторички, потом одна секция первички, затем снова вторичка. Секции первички соединяются последовательно, каждая половина на своей катушке, а вторички — параллельно.После намотки, фазировки, трансформатор желательно пропитать в расплавленном парафине.Железо трансформатора сделано встык с зазором в 0.1 мм, этот малый зазор необходим, чтобы повысить линейность трансформатора и нечувствительность к перекосу анодных токов. Снижение индуктивности при этом незначительное, и влияет на самых низких частотах, это не страшно.

    Блок питания изготовлен на основе стандартного трансформатора ТАН.

    Чтобы получить напряжения смещения ламп -18В применяется утроитель напряжения.

    Схема на транзисторе даёт задержку подачи анодного напряжения, плавный разогрев ламп и разряд конденсатора фильтра, когда выключается питание.

    Реле изъято из старого кинескопного монитора Mitsubishi.

    В роли корпуса усилка используется старенький дисковый привод CD — Rom. Внутри его поместились выходные трансформаторы, ёмкости, сверху лампы. Передняя панель — заглушка 3.5” от корпуса компа. Выходная мощность около 10 — 15 Ватт. Звучание довольно приличное.

    Фото корпуса

    Макет

    Здесь можно скачать список элементов, просто кликните на надпись ниже.

    Список элементов

    payaem.ru

    СТЕРЕОФОНИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ НЧ - "Эта корова наша",

    "Радио" №1, 1964 г.

    Чтобы правильно воспроизвести стереопрограммы, коэффициенты усиления обоих каналов должны быть строго одинаковы. Допускаемый разбаланс выходных напряжений составляет 1,5 - 2 дб, то есть 20 - 25%, он должен сохраняться во всех положениях регулятора громкости и тембра. Однако во время эксплуатации усилителя из-за старения элементов схемы, нестабильности питающих напряжений и других причин коэффициенты усиления каналов изменяются. В этих условиях нарушенный стереобаланс можно восстановить с помощью переменного сопротивления R57, включенного в цепь обратной связи левого (нижнего по схеме) канала усилителя. При таком включении регулятора стереобаланса усиление канала уменьшается из-за увеличения коэффициента обратной связи, что улучшает его качественные показатели. Стереобаланс устанавливается по минимуму показаний микроамперметра МА, подключаемого к точкам б — в на схеме (рис. 1). При этом на управляющую сетку лампы первого каскада через цепочку С5, R9 поступает сигнал частотой около 1000 гц от внутреннего релаксационного генератора, собранного на неоновой лампе Л9. Генератор включается тумблером П4, расположенным на задней стенке корпуса усилителя. Там же размещено сопротивление R57. Переключатель П2 объединяет входы усилителей, когда он работает как монофонический.

    Каждый канал усилителя питается от своего выпрямителя, собранного на диодах типа Д7Ж, что повышает переходное затухание между каналами. Нить накала лампы 6Н1П питается от выпрямителя, собранного на диодах типа Д7Г, это резко снижает уровень фона. Фильтр Др1, Др2, С49, С50 препятствует проникновению через сеть питания помех от радиостанций, электромедицинской аппаратуры. Если таких помех нет, то фильтр можно не ставить.

    Конструкция и детали.Конструктивно усилитель состоит из двух блоков. Блок собственно усилителей имеет размеры 110 х 215 х 275 мм. На его передней панели расположены: переключатель входов П1, регуляторы громкости и тембра, переключатель «моно-стерео» П2 и выключатель сети П3. На задней стенке установлены три входных разъема, гнезда для включения звуковых колонок и индикатора стереобаланса, тумблер включения внутреннего генератора, регулятор стереобаланса и разъем питания.

    Выходные трансформаторы собраны из пластин Ш20 (сталь Э-47, Э-48, Э-330) толщиной 0,35 мм, толщина набора 25 мм. Его первичная обмотка содержит 1750 + 500 + 500 + 1750 витков провода ПЭВ-0,15, вторичная —128 витков провода ПЭЛ  0,74. Схема намотки трансформатора приведена на рис. 2. Более подробно о конструкции выходных трансформаторов такого типа рассказано в статье В. Лабутина («Радио» № 11, за 1958 г., стр. 43). Можно использовать промышленные выходные трансформаторы от приемников, имеющих двухтактные выходные каскады — «Фестиваль», «Беларусь 59» и других. Если у трансформатора нет отводов для питания экранирующих сеток, то сетки надо присоединить к среднему выводу первичной обмотки. Выходной трансформатор должен быть таким, чтобы при нагрузке на активное сопротивление, полное сопротивление первичной обмотки было линейно по крайней мере в полосе частот 20 гц - 20 кгц.

    Величины сопротивлений и конденсаторов, стоящих в цепях обратной связи и регулировки тембра отклоняются от номинальных значений не более чем на ±5%, остальные на ±10%. Для регуляторов тембра использовались специально подобранные переменные сопротивления. Если таких сопротивлений нет, то их лучше заменить переключателями с набором постоянных сопротивлений (рис. 3) на пять положений.

    В релаксационном генераторе можно использовать любую неоновую лампу с потенциалом зажигания 70 -120 в. В данной конструкции генератор выполнен на тиратроне МТХ-90 с соединенными вместе анодом и сеткой.

    Почти все сопротивления и конденсаторы располагаются на монтажных платах, причем цепи регулировки тембра на малых платах, а остальные на больших. Релаксационный генератор смонтирован на отдельной плате.

    Блок выпрямителей имеет размеры 175 х 150 х 215 мм. Силовой трансформатор собран на сердечнике из пластин Ш25, толщина набора 60 мм, сетевая обмотка содержит (352+55) х 2 витков провода ПЭВ-0,51, повышающие обмотки по 850 витков провода ПЭВ-0,25, обмотка накала ламп 6Н1П—64 витка ПЭЛ-0,43, а обмотка накала остальных ламп 22 витка ПЭЛ-1,1. Можно использовать два одинаковых силовых трансформатора от радиол «Октава», «Латвия» .и других. Имеющиеся в этих трансформаторах обмотки накала ламп 6Х2П нужно соединить последовательно и использовать для питания выпрямителя накала. Дроссели Др3 и Др4 применены от телевизора «Рубин-102» (большие). Они собраны на сердечнике из пластин типа УШ-16, толщина набора 32 мм, сборка встык. Их обмотки содержат по 2300 витков провода ПЭЛ-0,25. Дроссели сетевого фильтра Др1 и Др2 намотаны на ферритовых кольцах диаметром 17 мм монтажным проводом сечением 1 мм2до заполнения отверстия кольца. Дроссели также можно намотать на любых ферритовых или карбонильных сердечниках диаметром 6—8 мм или на кусках ферритовых стержней. Обмотка должна содержать 10—15 витков того же монтажного провода. Сопротивление R67 — проволочное, остальные сопротивления в выпрямителе рассчитаны на мощность 2 вт.

    Акустический фазоинвертер (рис.4) изготовлен из 12 мм фанеры. Лучшие результаты получаются при использовании древесно-стружечных плит. Передняя и боковые поверхности обтянуты декоративной тканью. Торцы днища и крышки и поверхность крышки отфанерованы орехом и покрыты нитролаком. Отдельные детали фазоинвертеров соединены клеем и шурупами. Внутренняя поверхность боковых и задней стенок покрыта звукопоглощающим материалом — поролоном, войлоком или ватой (см. статью М. Эфрусси «Конструирование ящика для громкоговорителей» «Радио» № 6 , 1963 г.).

    Налаживание усилителя.Для налаживания усилителя необходим авометр с внутренним сопротивлением не ниже 20 000 ом или катодный вольтметр типа ВК7-3 (А4-М2). При тщательной настройке усилителя кроме этого понадобятся звуковой генератор с полосой частот от 20 гц - 200 кгц, ламповый милливольтметр и осциллограф.

    Перед тем, как вновь собранный усилитель включить в сеть, необходимо вынуть предохранители анодного напряжения и отключить цепи обратной связи от вторичных обмоток выходных трансформаторов. Затем, включив усилитель, сопротивлением R67 нужно установить напряжение накала 12,6 ±0,6 в, и только после этого поставить на место вынутые предохранители, и проверить режим ламп 6Ф1П. Напряжение на аноде пентодной части этих ламп должно быть на 2,5 ±0,5 в ниже, чем на катоде триодной части. Оно устанавливается сопротивлениями R39 и R40, причем если сопротивления увеличить, то увеличится и напряжение на аноде. После этого проверяют режимы остальных каскадов, они не должны отличаться от указанных на схеме более чем ±20%. В последнюю очередь проверяют симметричность (по постоянному току) выходных каскадов. Каскады можно считать симметричными, если вольтметр постоянного тока, включенный между анодами ламп Л5, Л6 (Л7, Л8) показывает нуль или во всяком случае не более 1 в.

    Симметричности добиваются подбором ламп.

    Проверив режимы ламп, нужно восстановить цепь обратной связи. Если после этого усилитель возбудится, то нужно поменять местами концы вторичной обмотки выходного трансформатора. В том случае, когда используются выходные трансформаторы с отдельной обмоткой обратной связи (например от приемника «Фестиваль»), к одному ее выводу следует присоединить цепочки С35, R55 и C36, R56, а другой заземлить. Величину сопротивления R55 нужно подобрать так, чтобы чувствительность усилителя составляла 100 - 150 мв при выходной мощности 8 вт. Это сопротивление нужно подбирать и в том случае, когда выходной трансформатор рассчитан на другую нагрузку. Величины сопротивлений R56 и R57 можно определить, воспользовавшись соотношениями:

    R56 = 0,75 R55, R57 = 0,5 R55

    Закончив настройку каждого канала в отдельности, их балансируют. Для этого на вход усилителей подают сигнал от внутреннего или звукового генератора (100 мв, 1000 гц), к гнездам «б - в» подключают индикатор баланса, и, регулируя сопротивление R57, добиваются нулевых показаний микроамперметра. Полезно также проверить, сохраняется ли стереобаланс при различных положениях регуляторов тембра и на различных частотах. Различие выходных напряжений более чем на 25% недопустимо. Уровень фона проверяют при закороченных входах. При этом регулятор громкости должен находиться в положении максимальной громкости, а регуляторы тембра — в положении подъема низших и высших частот. Фон не будет прослушиваться, если напряжение фона на вторичных обмотках выходных трансформаторов не более 8 мв. В заключение нужно проверить работу усилителя от звукоснимателя.

    Если у любителя есть звуковой генератор, милливольтметр и осциллограф можно дополнительно измерить уровень фона, максимальную мощность, нелинейные искажения и снять частотные характеристики. Методика таких измерений описана в статье Ю. Кудрявцева (см. «Радио» № 11, 1963 г.).

    Чтобы сохранить высокие качественные показатели усилителя, необходимо особое внимание обратить на источники сигнала. Неравномерность хода двигателя и механические шумы промышленных проигрывателей совершенно недопустимы. Сигнал на усилитель нужно подавать непосредственно с головки звукоснимателя, а не через усилитель (например, «Юбилейный — стерео»). При работе от радиоприемника, имеющего полярный детектор, сигнал нужно привести к уровню 200 мв — это необходимо для правильной работы компенсированного регулятора громкости. Если используются сигналы от двух разных источников (радиоприемник и трансляционная сеть), то в этом случае оба сигнала нужно привести к уровню — 200 мв, что можно сделать достаточно точно на слух.

    Стереомагнитофон должен иметь высокоомный выход на внешний усилитель — как у магнитофона «Яуза-10». При записи со стереоусилителями сигналы на магнитофон снимают до регуляторов громкости и тембра, а уровень записи регулируют только в магнитофоне.

    kot-ivan76.livejournal.com

    Дифференциальный усилитель или пара с катодной связью в качестве фазоинвертора

    Большая часть классических схем фазоинверторов основывается на использовании схем дифференциального усилителя и, для улучшения их параметров была проявлена недюжинная изобретательность разработчиков.

    Идеальную дифференциальную пару усилителя образуют два усилительных прибора (каждый из них имеет свое нагрузочное сопротивление), включенных таким образом, чтобы позволять току сигнала перераспределяться между нагрузочными сопротивлениями без каких бы то ни было потерь. Работа дифференциального каскада была подробно рассмотрена. Утечка тока сигнала с катода на землю значительно снижает эффективность такого усилителя, поэтому величина сопротивления общего резистора в цепи питания дифференциального усилителя является критичной и, в идеале, должна приближаться к бесконечности.

    Схемотехническое решение Rk >> RL

    Работа дифференциального усилителя может быть оптимизирована применением либо пентода, либо каскодной схемы для стабилизации (поддержания неизменяемого значения) тока (рис. 7.16). Величина сопротивления общего резистора питания пентода EF184 может достигать значения, превышающего 10 МОм, и даже более мощные пентоды, например, EL83, могут обеспечивать без дополнительных усложнений сопротивление порядка 1 МОм. Эффективность работы на низких частотах может быть улучшена введением дополнительного транзистора с целью создания гибридного каскада, однако всегда будет существовать ограничение по высоким частотам со стороны конденсатора в Ckh в катодной цепи дифференциального усилителя (см. рис. 7.16), даже в том случае, если стабилизация является идеальной.

    Итак, еще раз обратимся к подробному анализ работы дифференциального усилителя. При соблюдении приближения, что Rk ≈ ∞, баланс на выходе будет наблюдаться при условии, если равны нагрузочные сопротивления обоих плеч RL1= RL2. Выходное сопротивление для обоих выходов также должно быть идентичным и как ранее, составлять величину, определяемую параллельным включением резисторов: rout = ra || RL.

    Таким образом, нагрузкой дифференциального фазоинвертора во всех случаях будет каскад, который ни при каких условиях не выходит за рамки режима работы класса А1.

    Однако если нагружен только один выход, то величина выходного сопротивления определяется выражением:

    Рис. 7.16 Дифференциальный усилитель, использующая триодный элемент стабилизации тока в качестве фазовращателя

    Схемотехническое компенсированное решение Rk ≈ RL

    Можно было бы принять как данное, что простым способом невозможно обеспечить высокое значения сопротивления общего резистора цепи питания, и не следовало даже пытаться сделать это. Вместо этого в качестве общего резистора цепи питания можно использовать резисторы со стандартными значениями от 22 до 82 кОм, рассчитать возникающую при этом ошибку и попытаться скомпенсировать ее. Такой подход известен как фазоинвертор с катодной связью или фазовращатель Шмитта (Schmitt) (рис. 7.17).

    Лампу V2(правую) в этой схеме можно рассматривать как усилитель с заземленной сеткой, питающийся от катодной цепи лампы V1 (левой). Это является случаем использования первой электронной лампы в качестве катодного повторителя для питания второй электронной лампы, что приводит к очевидному падению коэффициента усиления второй лампы, так как для катодного повторителя усиление по напряжению Аv < 1. При анализе работы видно, что для возбуждения каскада требуется значение напряжения, равное удвоенному напряжению сетка-катод 2υgk , следовательно, усиление составного каскада на каждом из выходов будет составлять половину того значения, которое можно было бы ожидать от каждой отдельной лампы.

    Если выходы сбалансированы, то напряжения в анодных цепях обеих ламп равны (V1 = V2) и тогда:

    Рис. 7.17 Фазовращатель с катодной связью

    Если А2является усилением лампы V2, то катодное напряжение

    Ток сигнала, протекающий в катодном резисторе, является несбалансированным выходным током сигнала:

    Напряжение выходного сигнала на лампе V2 должно определяться выражением:

    После раскрытия скобок и группирования подобных членов выражение примет вид:

    После выполнения замены i1R1 = i2R2 и приведения подобных членов выражение примет вид:

    Данное выражение показывает, что даже если ни усиление, ни величина сопротивления общего резистора цепи питания не являются бесконечного большими величинами, подбором соотношения анодных нагрузок можно добиться выполнения условия баланса. Следует отметить, что величина А2является индивидуальным, без нагрузки, значением усиления по напряжению лампы V2, а не коэффициентом усилением всего каскада.

    В качестве примера исследовались характеристики фазоинвертора и входного каскада усилителя Leak TL12+. В нем используется лампа ЕСС81. Для лампы V2 зафиксировано усиление, равное 42 (коэффициент усиления μ = 53, анодное сопротивление rа = 26,5 кОм). Значение сопротивления резистора R1 для полученных параметров должно составить 91 кОм, что полностью совпало со значением резистора, использованного в усилителе Leak TL12+ (рис. 7.18).

    Рис. 7.18 Фазоинвертор с катодной связью, используемый в усилителе Leak TLI2+

    Выходное сопротивление у каждой половины каскада будет несколько отличаться по своему значению, так как они включены параллельно с несколько отличающимися по величинам анодными нагрузками, но исправление этого недостатка с целью сохранить ВЧ баланс сместит баланс на низких частотах. Единственным способом решения проблемы является включение резистора сеточного смещения в качестве анодной нагрузки при расчете необходимых изменений в схеме.

    Сопротивления соответствующих сеточных резисторов смещения равны 470 кОм. В соответствии с этим значение резистора RL2при параллельном включении резисторов 100 и 470 кОм определяется, как RL2= 100 || 470 (кОм) = 82,46 кОм. При этом значение усиления лампы V2снижается до 40. Необходимое значение сопротивления общей нагрузки для лампы V1, (учитывая резистор сеточного смещения с номиналом 470 кОм) составит 75,7 кОм, а значение RL2будет равно 90,2 кОм.

    Баланс на низких частотах определяется постоянной времени цепи, образованной развязывающим конденсатором сетки и последовательно включенным с ним резистором, так как отдельно он не в состоянии поддерживать на очень низких частотах потенциал сетки лампы V2относительно земли по переменному току.

    В противовес попыткам хоть как-то решить проблему с использованием резистора, расчет значения которого во многом определяется параметрами самой лампы, автор является сторонником введения в схему каскада элементов стабилизации тока катода, чтобы установить требуемый баланс для каскада.

    Схемотехническое решение Rk << RL, глубокая обратная связь

    Кроме рассмотренных выше способов достижения баланса в фазоинверсном каскаде на основе дифференциальной пары, существует еще возможность введения сильной глубокой обратной связи, влияющей на эквивалентные сопротивления каскада. Схема дифференциального фазоинверсного каскада с глубокой отрицательной обратной связью получила название плавающий парафазный фазорасщепитель или инвертирующий фазовращатель. Как правило, в таких схемах используются лампы, обладающие высоким значением усиления μ, например, ЕСС83. Пример принципиальной схемы такого фазоинвертора приведен на рис. 7.19.

    Рис. 7.19 Плавающий парафазный фазорасщепитель или инвертирующий фазовращатель (воспроизводится благодаря любезному разрешению фирмы Philips Components Ltd)

    Если несколько перечертить эту схему в другой вид, то становится видно, что лампа V2представляет просто инвертор, коэффициент усиления которого равен единице, и усиление которого определяется резисторами R1 и R 2(рис. 7.20).

    Рис. 7.20 Плавающий парафазный фазовращатель (схема видоизменена с целью выделить инвертор)

    Так как усиление с разомкнутой петлей обратной связи лампы V2не равно бесконечно большой величине, эти элементы требую подстройки, чтобы обеспечить усиление, равное —1. К сожалению, проведение необходимых расчетов весьма усложняются тем, что величина резистора R2 влияет на величину нагрузки каскада, а также на значение усиления с разомкнутой петлей обратной связи каскада. Для лампы V2также требуется использовать понижающий (балластный) резистор для того, чтобы уравновесить ее выходное сопротивление, которое было значительно уменьшено действием отрицательной обратной связи. После введения указанной коррекции, баланс такого фазоинвертора оказываются очень хорошим, так как режим работы лампы V2стабилизируется отрицательной обратной связью.

    На первом этапе анализа работы такой схемы проводится линия статической нагрузки, которая соответствует анодной нагрузке 220 кОм. Рабочая точка Мэллорда (Milliard) соответствует анодному напряжению Va = 163 В. Резистор обратной связи с сопротивлением 1 МОм включен параллельно, поэтому можно провести статическую линию нагрузки через рабочую точку, соответствующую сопротивлению 180 кОм. Отсюда следует, что усиление лампы равно 67.

    Далее необходимо определить значение параметра β, которое обеспечит требуемое значение усиления, равное единице. Из выражения:

     

    следует, что искомое значение β составляет 0,985. Самый простой способ достичь необходимого результата — это увеличить величину резистора обратной связи:

    Расчет дает значение сопротивления, равное 1015 кОм, следовательно, можно добавить резистор 15 кОм, включенный последовательно с имеющимся 1 МОм. До этого момента была выявлена погрешность, составляющая 1,5%, и считающаяся вполне допустимой, однако при рассмотрении влияния выходных сопротивлений величина погрешности значительно возрастает. Выходное сопротивление лампы V1складывается из параллельно включенных сопротивлений, составляющих сопротивление rа и сопротивление нагрузки RL, которые в сумме дают значение, примерно равное 53 кОм. Однако выходное сопротивление лампы V2было уменьшено в (1 + βA0) раз, то есть от значения 53 кОм, до значения примерно 790 Ом. Следовательно, значение сопротивления понижающего резистора должно составлять 52,3 кОм, но вполне успешно может быть применен стандартный и ближайший по номинальному значению резистор 51 кОм. Сопротивление нагрузки для каждого выхода, таким образом, составит по 680 кОм. В случае, если не проводить коррекцию, выходное сопротивление лапы V2 будет при этом примерно на 6% выше требуемого.

    На практике подобные коррекции никогда не используются, что возможно и является причиной сообщений о недостаточной эффективности работы каскада. Можно было бы подумать, что подключение катодов к общей точке исправило бы баланс, но лампа V2охвачена такой глубокой обратной связью, что может легко преодолеть любую попытку восстановления баланса на катоде.

     

    tubeamplifier-narod.ru

    «Согласованный» фазоинвертор

    Действие всех рассмотренных схем фазоинверторов, основанных на использовании дифференциального усилителя, приводило к увеличению общего усиления, но это воздействие производилось за счет выходного баланса, который в свою очередь определялся согласованием коэффициентов усиления m используемых ламп.

    Хотя «согласованный» фазоинвертор не приводит к усиления сигнала, его выходной баланс почти полностью определяется только пассивными элементами, а характеристики электронной лампы практически не влияют на общую картину. Принцип его работы очень прост. Модуляция сеточного напряжения вызывает прохождение переменного тока через лампу. Если значения анодной и катодной нагрузок равны, то значения токов, протекающих по ним, будут также равны и падения напряжения при прохождении тока сигнала, будут также равны, обеспечивая, тем самым превосходный баланс (рис. 7.21).

    Рис. 7.21 «Согласованный» фазоинвертор

    Усиление «согласованного» фазоинвертора

    Усиление «согласованного» фазовращателя может быть определено на основе обычных формул расчета усиления для триода при условии, что значения всех сопротивлений резисторов, не участвующих в организации развязки на землю через анодное сопротивление, должны быть увеличены на коэффициент, равный (μ + 1). Таким образом,

    Но для случая «согласованного» фазоинвертора RL = Rk, поэтому

    В силу того, что значение усиления сигнала почти не отличается от единицы, величина емкости Миллера также будет очень маленькой, а каскад будет иметь широкую полосу пропускания.

    Выходное сопротивление «согласованного» фазоинвертора при равных (сбалансированных) нагрузках

    Случай «согласованного» фазоинвертора является особым случаем (в силу того, что RL = Rk) нешунтированного усилителя с общим катодом, в котором выходами являются как анодная, так и катодная цепи. Основное уравнение для обратной связи имеет вид:

    Коэффициент передачи обратной связи К после упрощения будет иметь вид

    Знаменатель в уравнении обратной связи представляет множитель, на величину которого изменяются значения сопротивлений. Зная усиление «согласованного» фазоинвертора и усиление обычного триодного усилителя, можно подставить эти значения в уравнение для петли обратной связи выразить через это уравнение коэффициент передачи обратной связи К, который будет иметь вид:

    Выходное сопротивление цепи анода при отсутствии обратной связи выражается следующим образом:

    После сокращения членов (RL + ra) выражение примет вид:

    Действие обратной связи проявляется в снижении сопротивления анодной цепи, следовательно, полученное значение должно быть поделено на величину коэффициента передачи обратной связи:

    Прежде всего, наиболее удивительным результатом представляется то, что последовательная обратная связь (поскольку Rk = Ra), будет уменьшать выходное сопротивление анодной цепи таким образом, что оно будет выражаться приблизительным соотношением roul ≈ 1/gm. Данный факт легче понять при рассмотрении внешней емкостной нагрузки на каждом выходе. Точно так же, как равенство активных сопротивлений Rk = Ra определяет усиление сигнала значением, равным на низких частотах единице, равенство емкостных сопротивлений ХС(k)=Х С(a)определяет величину усиления таким же, единичным, значением на высоких частотах. Изменение соотношений емкостных сопротивлений неотвратимо вызвало бы изменение усиления, либо частотной характеристики на высоких частотах, просто в силу того, что оно вызвало бы изменение значения параметра β для обратной связи.

    Так как комплексные сопротивления равны, Zk = Za частотная зависимость каждого выхода вынуждена оставаться неизменной, в силу чего выходные сопротивления должны также оставаться равными, то есть rout(k)= rout(a)

    Выходное сопротивление «согласованного» фазоинвертора при несимметричной нагрузке

    При работе выходных каскадов усилителя в режиме класса АВ или В с сеточными токами, нагрузка в катодной и анодной цепях будет резистивной в разные моменты времени и только часть периода.

    Внимательно рассмотрев отдельно схему цепи катода, можно увидеть, что включение резистора Rk на землю образует параллельное с выходной цепью лампы (включая ее внутренне сопротивление rа) соединение на землю:

    После упрощения и с учетом выполнения соотношений Rk = Ra = RL равенство преобразуется к виду:

    После сокращения подобных членов выражение примет вид:

    После выполнения подстановки:

    При практическом использовании формулы следует учесть, что член (μ + 2) значительно больше по величине, чем отношение ra/RL, следовательно, можно использовать приближенное выражение:

    Хотя для сопротивления выходной катодной цепи может быть рассчитано и точное значение, использование приближенного соотношение является вполне приемлемым и дает значение сопротивления порядка одной тысячи Ом.

    После проведения подстановки выражение примет вид:

    После раскрытия скобок и приведения подобных членов:

    Аналогично, рассмотрев отдельно анодную цепь, можно увидеть, что по цепи питания высоким напряжением, включение резистора Ra образует по переменной составляющей подключение на землю и так же образует параллельное соединение на землю с цепью катода:

    Из выражения следует, что определяющими являются члены, содержащие т; при больших значениях т можно считать, что (μ + 1) = (μ + 2), тогда rout ≈ RL

    Если существует вероятность, что резистивная нагрузка в катодной и анодной цепях будет существовать попеременно (при работе ламп последующего каскада с отсечкой тока), то в схеме «согласованного» фазоинвертора лучше было бы использовать лампу с малым значением μ, так как это снижает fout(anode) и, следовательно, разбаланс. Использование ламп типа ЕСС88 и Е182СС дает неплохой результат, но применение ламп типа 6АН4 или 12В4-А оказывается еще лучше. Как правило, точкой подключения фазоинверсного каскада является анод входного каскада; этим обычно и задаются динамические характеристики «согласованного» фазоинвертора, сохраняя разделительный конденсатор связи и учитывая постоянную времени входной цепи на низких частотах.

    Хотя «согласованный» фазоинвертор достаточно часто подвергается критике за отсутствие усиления при непосредственной связи с входным каскадом, резисторно-емкостное подключение дает, как правило, почти удвоенное значение усиления по сравнению с вариантом использования тех же самых двух ламп, используемых по схеме фазоинвертора на дифференциальном усилителе.

     

    tubeamplifier-narod.ru