Calcularea cascadei cu sarcină în anod
Deci, câștigul reostatic cascadă cu sarcina anodică.
Metoda cea mai grafică, simplă și convenabilă, dar în același timp și foarte precisă pentru calcularea cascadei lămpii, este o metodă grafică cu utilizarea caracteristicilor dinamice (DX).
Pentru o lampă care funcționează în stadiul amplificatorului, DC este dependența curentului de anodă de tensiunea rețelei în prezența rezistenței de sarcină în circuitul anodic și a tensiunii constante a alimentării cu anod. Tip caracteristicile dinamice depinde, printre altele, de natura sarcinii, dar în scopul de simplitate considerăm cazul în care sarcina este pur activă și rata de variație a tensiunii pe grila este foarte mică în comparație cu viteza proceselor în tubul [1].
Pentru a calcula cascada, este mai convenabil să utilizați caracteristica dinamică de ieșire.
În Fig. 1 prezintă o familie de caracteristici statice de ieșire ale triodei 6С5С. Pentru construirea caracteristicilor dinamice, este necesar să se precizeze doi parametri inițiali - tensiunea sursei de putere anodică și rezistența încărcării anodice. Tensiunea alimentării cu anod poate fi în principiu foarte mare, este important doar ca în modul de funcționare diferența de potențial dintre anod și catod să nu depășească valoarea maximă indicată în referințe. Rezistența încărcării anodice este determinată de mai multe condiții: amplificarea cascadei, distorsiunile permise, tensiunea maximă de ieșire și curentul maxim al anodului lămpii.
După setarea tensiunii sursei de alimentare (A) pe axa de tensiune, valoarea (B) pe axa curentă:
și prin conectarea acestor puncte printr-o linie dreaptă, obținem o caracteristică dinamică.
Punctul de funcționare a lămpii este selectat pe baza decalajului necesar pe rețea, care depinde de tensiunea de ieșire nedistorsionată dorită. Trebuie reamintit totuși că cu cât tensiunea rețelei este mai mică în raport cu catodul, cu atât mai multe caracteristici neliniare cu care lucrăm și cu cât este mai mare distorsiunea. Din experiența de proiectare a tehnicilor de amplificare, putem concluziona că deplasarea minimă necesară, adică astfel încât amplitudinea maximă a semnalului de pe rețea să nu depășească valoarea Uco -0,5V.
În etapele de pre-amplificare, rezistența încărcării anodice, încerc de obicei să stau în intervalul (3-10) Rj, unde Rj este rezistența internă a lămpii. În acest caz, distorsiunile nu sunt mari [1], iar factorul de amplificare este suficient de ridicat.
Circuitul cascadei reostatului pe o triodă 6С5С este prezentat în Fig. 2, iar caracteristica dinamică, calculată pentru valorile Ua = 300 V și Ra = 30 kOhm, este prezentată în Fig. 1 (linia AB).
Tensiunea de polarizare pe grila este selectată egală cu -4 V, în timp ce în punctul de repaus 0 al curentului anod este 5,1 mA, iar tensiunea de anod 147 V. Această caracteristică este adevărată pentru frecvențe infinit mici în domeniul audio Cp condensator de rezistență este neglijabilă (adică .e. se folosește o capacitate relativ mare, nu pentru a obține un roll-off la niveluri mai mici) și, prin urmare, AC cascadă este încărcată nu numai pe Ra, dar, de asemenea, în paralel, este rezistența Rc grila succede etapă. Amploarea acestei rezistențe poate fi diferită (de la zeci de megohmi pentru lampă de mică putere de până la zeci de kohmi pentru putere). Valoarea sa maximă este de obicei specificată în datele de referință și lămpi puternice să depășească, în orice caz, imposibil - din cauza ochiului de plasă de emisie termionică încălzit prin radiație de la catod, se poate dezvolta procesul de avalanșă crește curentul anodic și lampa eșuează. magnitudine mică a acestei rezistențe reduce CEM emisia thermionic, prevenind creșterea potențialelor de rețea, limitând astfel auto-încălzire a lămpii. Se pare că rezistența încărcării anodice va fi egală cu valoarea
Prin urmare, pentru curentul de semnal, caracteristica dinamică de ieșire își va schimba panta și va trece prin punctul de oprire 0 și punctul D de-a lungul axei de tensiune. Acest punct poate fi determinat din formula
În cazul nostru, la Rc = 100 kΩ, obținem UaD = 264 V (linie dreaptă OD figura 1).
Prin DH construite de noi, aproape toți parametrii cascadei pot fi determinați:
1. Amplitudinea maximă a tensiunii de ieșire:
a. pentru semnalul negativ:
b. pentru un semnal de undă pozitiv:
2. Creșterea cascadei reale:
3. Coeficientul aproximativ al armonicilor a 2-a și a 4-a la amplitudinea semnalului maxim:
unde E0, FO, EF sunt lungimile segmentelor pe AX [4]
4. Rezistența la polarizare automată în catodul lămpii:
Astfel, există toate datele inițiale pentru construirea cascadei. Valorile capacității sunt determinate după cum urmează.
unde fH este frecvența de limitare inferioară (-3 dB)
6. Condensator separator.
unde MH este decăderea absolută a răspunsului de frecvență la frecvența mai mică (în timp).
7. Capacitatea de intrare a cascadei:
unde Sm este capacitatea instalației (de obicei 10-20 pF)
Сcк - capacitatea catodului grilă-intrare a lămpii
Cca - capacitatea de anod de grilă a lămpii,
K este câștigul cascadei.
De fapt, am obținut o imagine completă a funcționării cascadei câștigătoare a reostatului pe un triod.
Dacă o lampă ecranată (tetrod sau pentod) este folosită ca element de amplificare, ordinea și principiul de calcul rămân aceleași. Este necesar să se ia în considerare numai faptul că pentru funcționarea lămpii ecranate este necesar să se aplice o anumită tensiune pozitivă la cea de-a doua rețea. Pentru stadiul de pre-amplificare, această tensiune este ușor furnizată prin rezistorul de la sursa de alimentare cu anod, calculându-i valoarea prin formula:
unde Uc2 este tensiunea pe a doua rețea pentru modul selectat (pentru pentodele cu putere redusă este de obicei 50-150 V)
Ic2 - curentul celei de-a doua rețele la punctul de funcționare (determinat de caracteristicile lămpii, date în manuale).
Pentru buna funcționare a tensiunii pentodă pe a doua grila ar trebui să fie relativ constantă la catod, dar din moment ce, atunci când schimbă tensiunea la anodul doilea curent grila variază semnificativ, este necesară pentru a șunta condensator la sol
Rețineți că formula (6) pentru a estima etapa denaturare a pentodă dă o eroare semnificativă din cauza diferențelor puternice ale caracteristicilor sale de la neliniarități pătratice și, prin urmare, calculul ar trebui făcute de „cinci ordonata“ [1] și [2]. De altfel, rezultatele acestei evaluări au un grad foarte ridicat de fiabilitate și de bună concordanță cu numeroase date practice obținute de mine.
Când se calculează cascada, nu va fi superfluă să verificați dacă lampa funcționează în cel mai greu mod.
Despre tensiunea maximă la anod, am menționat deja, așa. Uao trebuie să fie mai mică decât Ua max specificată în cărțile de referință. Este adevărat că aici există o subtilitate. Dacă se utilizează diode semiconductoare în redresorul dvs. de putere, tensiunea de alimentare completă apare aproape imediat după ce aparatul este pornit. Catodul lămpii, în special cel încălzit, nu are timp să se încălzească la temperatura normală și în primul moment după pornirea rezistenței interne a lămpii este foarte mare. Și aceasta înseamnă că toată tensiunea sursei de alimentare va fi aplicată anodului lămpii, care nu a fost încă încălzit. Această "cruzime față de animal" scurtează dramatic durata de viață a dispozitivului.
Prin urmare, dacă nu aveți întârziere în pornirea sursei de alimentare anodă timp de 1-2 minute. după oprirea căldurii, nu selectați alimentarea cu anod deasupra tensiunii anodice maxime a lămpilor aplicate. În caz contrar, în ceea ce privește lămpile, va fi doar barbaritate.
Disiparea puterii la anod poate fi determinată de formula:
Această valoare nu trebuie să depășească în niciun caz valoarea maximă, care este indicată în mod obligatoriu în datele de referință. Chiar și un ușor exces duce la o creștere accentuată a temperaturii anodului și a balonului, separarea gazului de sticlă și armarea interioară și, ca rezultat, otrăvirea catodului și moartea lămpii.
De asemenea, este recomandat să verificați regimurile termice ale rezistențelor în cascadă. Disiparea de putere pe rezistorul anodic este:
Pentru tehnologia de sunet, este de dorit să se utilizeze rezistențe cu 2-5 ori marja de putere, deoarece încălzirea suplimentară mărește zgomotul indus al rezistențelor și neliniaritatea rezistenței la tensiunea aplicată. Aceste efecte sunt cele mai tipice pentru rezistoarele de film metalic, cel puțin pentru carbon și sârmă.
Dacă cascadă reostat este folosit ca drivere pentru putere mare treaptă de ieșire în moderne de tip lămpi modulatoare RB300-3CX, având valori ridicate ale câștigului și panta q S, pentru evaluarea capacității șoferului de a lucra cu circuit grilă astfel de lămpi la frecvențe mai mari este necesară construirea DH, cu calcularea amplitudinea maximă a tensiunii de ieșire pentru a lua în considerare următoarele: capacitate ridicată de intrare dinamică a unei astfel de lămpi (80 la 120 pF pentru cazuri diferite) creează o sarcină suplimentară pentru circuitul de anod. Prin urmare, atunci când se construiește AX, se consideră că valoarea lui Rc se apropie
unde C Bx este capacitatea dinamică de intrare a unei lămpi puternice și, pe baza acestei valori aproximative, construiți un DX. Strict vorbind, în acest caz DX nu mai este o linie dreaptă, dar o elipsă și un calcul exact al tensiunilor și curenților în acest caz este mai complicată și detaliată în [1-3].
Determinarea poziției optime a punctului de funcționare al lămpii ridică și multe întrebări. Pe de o parte, nu este de dorit pentru a selecta offset este prea mare, deoarece, în acest caz, lampa va funcționa în caracteristicile neliniare ale câmpului; iar pe de altă parte - este inacceptabilă pentru amplitudinea semnalului depășește valoarea de offset, ca care apare în acest caz, curentul grila, denaturează foarte mult forma de intrare. În același timp, crește lampa de liniaritate cu creșterea curentului anodic sau se apropie de tensiune de polarizare la OV Cu excepția cazurilor speciale, atunci când este necesar pentru a crește în mod artificial non-linearitatea cascada, de exemplu, pentru a compensa denaturarea tubului de ieșire, am recomanda cea mai mică deplasare posibil, dar astfel încât curentul rețelei să nu apară în condiții de funcționare.
Câteva cuvinte despre modalitățile de reducere a fundalului în cascade, căldura căreia este alimentată de curent alternativ. Există o serie de scheme (Figura 3a, b) concepute pentru a reduce fundalul. Diagrama din Fig. ZA este utilizat pentru lucrul cu lămpi incandescente directe (VO186, 300V, 2AZ, SV-572, etc.). În acest caz, deplasarea rezistenței (în mod necesar sârmă, de înaltă calitate, deoarece închide circuitul de semnal la masă) atinge cea mai mică valoare de fundal la ieșirea din cascadă.
Diagrama din Fig. 3b este recomandat pentru etapele de intrare, iar Fig. Sv pentru șofer. Astfel, este posibilă atingerea tensiunii de fond, redus la numai 5-12mkV grilă tub, ceea ce este suficient pentru majoritatea circuitelor amplificator (cu excepția RIAA-corectoarele si cascade microfon).
Și, în sfârșit, la problema deplasării lămpilor. Există două moduri de organizare părtinire la rețea: (. Figura 4) fix de compensare, atunci când o tensiune negativă se pune pe grila de la o sursă separată și automată datorită căderii de tensiune de curent care circulă în circuitul de rezistență anod-catod în circuitul catodic (Fig 2. ). După cum se știe, a doua metodă este cel mai des utilizată. El este bun pentru toată lumea, cu excepția a două lucruri:
a) De fapt, rezistența în catodul organizează EP-ul local pentru curent, ceea ce reduce câștigul în cascadă și mărește rezistența la ieșire. Uneori acest lucru este util, dar nu în toate cazurile. În plus, ca și în orice dispozitiv OS, pot stresa (poate, dar nu ar trebui) probleme cu stabilitatea și variația spectrului de distorsiuni introduse de cascadă. Atât de larg ca și acest OSS nu a fost, el are un efect mai mic asupra armonicelor mai mari decât asupra armonicelor inferioare. Acest lucru este deosebit de vizibil în cascadele cu lămpi cu rezistență internă ridicată.
b) De obicei, pentru îndepărtarea unora dintre problemele (reducerea câștig și o creștere a rezistenței de intrare) slab catod de șunt rezistor de mare capacitate. Totul ar fi bine, dacă nu este o mică problemă - în această calitate are loc toată componenta variabilă a curentului de semnal și, astfel, o mulțime de proprietăți negative ale condensatori afectează în liniște sunetul. Inclusiv de ce Sir H. Kondo și N. RIECHERT în proiectele lor (Ongaku, Niero, etc) nu șunt rezistențe de intrare lămpi cu catod.
Dar metoda de părtinire fixă, deși mai puțin comună (datorită neplăcerii cauzate de o sursă suplimentară de tensiune negativă), nu are astfel de dezavantaje. În plus, permite o gamă foarte largă de schimbare a modului de funcționare a lămpii, adică deplasați punctul de lucru de-a lungul întregii lungimi a DX-ului. Singurul dezavantaj al prejudecăților fixe (desigur, în afară de o sursă suplimentară) este utilizarea unui condensator suplimentar în circuitul de rețea al lămpii. Dar este mult mai ușor să găsiți un condensator bun de o capacitate mică decât același în calitate - mare și cel mai adesea electrolitic.
Aceasta este o imagine foarte schematică și concisă a etapei reostatică de muncă nu se pretinde a fi completă și academică, dar puținul pe care a fost spus, vă va convinge că, chiar și un astfel de dispozitiv simplu, poarta o mie de capcane și probleme, neglijare și ignoranței care sunt în capetele moarte întunecate iad audio.
1. Voishvillo GV. Amplificatoare cu frecvență joasă pe tuburi electronice.
M. Svyaziizdat, 1963
2. Mark M.G Amplificatoare de înaltă și joasă frecvență. Editura de Stat de Energetică, 1932
3. Amplificatoare de lămpi, v.1. t.2, trans. cu engleza. M. Soviet Radio, 1950, 1951
4. Berg A.I. Fundamentele calculelor de radioteleviziune, partea 1, partea 2. L. Izd. WMA, 1928
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: