Справочная книга oldradio мастера

"Азбука" начинающего аудиофила.

Использованы материалы: Цыганова Л. Электронные лампы. "Радио", 1959. - N6. - P.31-35.    

Электронные лампы

Работа электронной лампы основана на движении электронов в вакууме - под действием электрического поля в пространстве между электродами.

Каким же образом получаются в электронной лампе свободные электроны и под действием каких сил они движутся?

Источником свободных электронов в лампе является один из ее электродов, называемый катодом; в простейшем случае катод представляет собой тонкую металлическую проволоку. В металле имеется много слабо связанных с атомами электронов, которые находятся в постоянном хаотическом движении. Однако при обычных температурах скорость электронов, а значит и их кинетическая энергия, недостаточны для преодоления сил, препятствующих их вылету из металла во внешнее пространство.

При нагревании металла скорость хаотического движения электронов увеличивается и при известной температуре, вполне определенной для каждого металла, она становится достаточной для преодоления силы притяжения положительно заряженного ядра и электроны получают возможность покидать поверхность металла. Поскольку не все электроны имеют одинаковые скорости, при каждой температуре только некоторая часть электронов разгоняется до скорости, достаточной для вылета. Чем выше температура металла, тем большее количество электронов способно покинуть его поверхность. Чтобы начался вылет электронов в заметных количествах, чистые металлы необходимо нагревать примерно до 2000° К (рис. 1)

 

Явление испускания электронов раскаленными металлами называется термоэлектронной эмиссией. Величина ее характеризуется током эмиссии Ie, который зависит от числа электронов, вылетающих с поверхности катода в течение одной секунды. Это явление используется в работе электронных ламп, ионных приборов (газотроны и тиратроны) и электронно-лучевых трубок.

Электроны могут уйти с поверхности катода, только если они обладают необходимой для этого энергией. Если электрон не обладает такой энергией, то он не может уйти от поверхности катода и снова падает на катод. Таким образом вокруг катода образуется электронное облако, снижающее его потенциал. Электронам, вылетающим из поверхности катода, приходится двигаться в тормозящем поле и на это затрачивается определенная энергия. Кроме того, каждый электрон, покинувший катод, вызывает появление положительного заряда на поверхности катода. То есть в непосредственной близости от поверхности катода образуется электростатическое поле, которое удерживает вылетевший электрон, стремится вернуть его в начальное положение. Обе силы являются сугубо поверхностными и действуют лишь в непосредственной близости от поверхности катода (первая на расстоянии 3*10 -8 см, а вторая - 10 -7 см). Чтобы преодолеть их действие и покинуть поверхность катода электрон должен совершить работу вылета, равную для большинства металлов 2-5 э. В. (электрон - вольт).

Катоды.

Качество любого катода определяется следующими его параметрами: эффективностью, удельной эмиссией и долговечностью.

Эффективностью катода Н называется отношение полного тока эмиссии Ie к мощности, расходуемой на накал катода Рн:

Удельной эмиссией катода называется электронная эмиссия с 1 см2 поверхности. Измеряется она в A/см2 и мА/см2.

Долговечность (срок службы) катода t определяется временем его работы, в течение которого эмиссионный ток обеспечивает нормальное действие лампы. Гарантированный заводом срок службы различных приборов колеблется в пределах от 500-2000 до нескольких десятков тысяч часов.

Все перечисленные параметры катода имеют резкую зависимость от температуры его поверхности. Зависимость эффективности и долговечности катода (вольфрамового) от температуры показана на рис. 2.

 Применяющиеся в настоящее время катоды можно разделить на три группы.

К первой группе относятся чистометаллические катоды. Чаще всего для большинства чистометаллических катодов применяют вольфрам, реже тантал и ниобий. Учитывая зависимость H и t от температуры (рис. 2) рабочую температуру вольфрамового катода из тонкой проволоки выбирают равной 2400° К, а из проволоки большого диаметра (1-2 мм) -2600" К. При таком режиме работы эффективность вольфрамовых катодов колеблется от 2 до 10 мА/Вт при долговечности свыше 1000 час. Основным недостатком вольфрамовых катодов является их низкая экономичность.

Ко второй группе относятся активированные металлические катоды (торированные, карбидированные). Торированные катоды работают при меньшей температуре (1700-1900°К) и обладают значительно большей эффективностью (25-40 мА/Вт) чем вольфрамовые.

Более современным, чем торированный является карбидированный катод. Рабочая температура карбидированных катодов 1950-2000° К, а эффективность их достигает 50-70 мА/Вт.

Наиболее совершенными в настоящее время считаются катоды третьей группы, в которую входят оксидные и бариевые катоды.

В большинстве электровакуумных приборов применяются оксидные катоды. Рабочая температура оксидного катода равна 1000-1200° К, а эффективность его - 60-100 мА/Вт.

Высокой эффективностью (70-120 мА/Вт), обладает и бариевый катод, причем рабочая температура его не превышает 750-900° К. Однако, он очень чувствителен к ионной бомбардировке, и поэтому не может работать в лампах с высоким анодным напряжением.

 

Ликбез о виниле.

В. Зимаков (“Z-AUDIO” Ultra-Fi systems)

Все, что написано в этой статье является самым неприкрытым плагиатом с различных аудиоизданий и является моим изложением давно известных мировому аудиосообществу знаний. Часто задаваемые нашими клиентами “дурацкие” вопросы побудили меня сесть за компьютер и набрать кое-что для Вас – аудиофилов. Тем более, что явно ощущается недостаток знаний в этой области, особенно у молодого поколения, выросшего на механике нулей и единиц.

Часть I.

Технические вопросы.

Система воспороизведения виниловых грампластнинок (далее LP) состоит из комбинации устройства вращения диска (turntable), тонарма (tonearm) и звукоснимателя (phono cartridge) , который преобразует механические колебания иглы в электрический сигнал, который может быть в дальнейшем усилен Вашей звуковоспроизводящей системой. Каждый из этих элементов в отдельности и их взаимодействие играют ключевую роль в получении качественного звуковоспроизведения на Вашей системе. Даже самые совершенные цифровые источники звуковоспроизведения не могут сравниться в музыкальности с хорошим LP проигрывателем, и в этом уверены тысячи аудиофилов со всех концов нашей планеты. Если в Вашей системе CD играет лучше винила, значит что-то не так в Вашей системе. Скорее всего Вы неправильно выбрали отдельные компоненты тракта или не смогли правильно отрегулировать Ваш LP проигрыватель. Возможно, что сочетание звукосниматель-тонарм-вертушка также неудачно.

Вообще замечу, что достигнуть хороших результатов с LP проигрывателем несравненно труднее и занимает куда больше времени нежели с каким-либо цифровым источником звука.

Кроме эзотерического подбора кабелей и художественной окраски CD диска зеленым фломастером придется напрячь мозги и для начала изучить несколько технических вопросов, знание которых позволит Вам осознано производить магические пасы руками над Вашим LP проигрывателем. И помните - Вам воздастся !!!

1. Основание, стол вертушки (Turntable)

Является основным элементом вертушки, на котором устанавливаются практически все узлы и механизмы. От жесткости, массы и конструкции основания в значительной мере зависит уровень механических шумов (рокот) и качество воспроизведения. Часто применяются различные методы демпфирования и механической развязки между мотором, приводом диска и тонармом, а также применяются специальные амортизаторы для виброизоляции стола от воздействия внешних вибраций. Само основание часто выполняют очень массивным, а все поверхности покрывают специальными виброгасящими материалами. Иногда даже изготовляют корпус из акрила. В высококачественной вертушке как правило существует массивный корпус и субшасси, подвешенное к корпусу на амортизаторах. При этом часто двигатель крепится к корпусу а диск к субшасси. Такая схема применяется в пассиковых вертушках, позволяя виброизолировать диск и мотор. При этом субшасси может как опираться на дно основного корпуса, так и быть подвешенным на пружинах. Сам корпус так же стоит на виброгасящих опорах. Более того резонансные частоты амортизаторов выбираются различными не только по месту назначения, но и в различных направлениях (горизонтальном и вертикальном), позволяя тем самым максимально уменьшить механическую добротность системы подвеса. Сделать качественный стол – это сложная инженерия и искусство одновременно.

2. Диск, привод диска, подвес диска. (Platter, Platter bearing)

От качества изготовления диска в значительной степени зависит коэффициент детонации. Также очень важен материал, из которого выполнен сам диск. В лучших современных конструкциях это часто акрил или лексан. В более дешевых моделях применяют стекло или сплавы алюминия. Иногда диск изготовляют из нескольких частей, каждая из которых сделана из различных материалов с различными частотами собственных механических резонансов, что позволяет в значительной степени устранить призвуки самого диска. Так например в профессиональном проигрывателе EMT-930 сам маховик выполнен из специального сплава, сверху на него “одет” стальной диск, поверх которого пластиковый диск с мягким ворсистым матом. Кстати о матах – для тех кто не знает – это не ненормативная лексика, а всего лишь тонкий диск из резины или другого материала, обеспечивающий надежный механический контакт между диском и непосредственно пластинкой, что необходимо для передачи вращающего момента от диска - пластинке. Также мат в значительной степени поглощает собственные механические колебания пластинки, возникающие в материале из которого она изготовлена. Иногда для лучшего контакта пластинки с матом на шпиндель сверху одевают специальный груз-защелку (clamp) или даже притягивают ее вакуумной присоской. И о шпинделе – его диаметр должен быть 7,24 мм с допуском +0,05 –0,15мм. Также очень важно минимизировать биения диска, что обеспечивается за счет повышения класса точности сопряжения подшипник – ось диска и за счет удлинения втулки подшипника и оси. Вот почему в профессиональной технике и топ моделях бытовой прошлых лет можно найти огромный стакан высотой до 20 см залитый чуть ли не поллитром специального масла. А о качестве изготовления подшипников скольжения можно слагать легенды. Не каждый агрегат турбонаддува (автомобильного) может похвастаться такой точностью изготовления. Существует два основных типа подвеса диска – с нижней опорой (большинство моделей) и с верхней (SOTA) . Также иногда встречается магнитная (La Platine Verdier) или даже воздушная подушка.

Акробатика ламповых каскадов

Артур Фрунджян 

Все, кто хоть немного знаком с ламповой схемотехникой, знают, что ламповые усилительные каскады отличаются, как правило, предельной простотой и малым количеством элементов. Этот фактор наряду с природной линейностью ламп обычно и приводится в качестве аргумента при попытке объяснить феномен превосходства лампового звука над транзисторным. Надо признать, что подобное объяснение весьма убедительно с точки зрения здравого смысла. Кроме того, оно настолько часто подтверждается на практике при схемотехническом анализе самых лучших ламповых аудиокомпонентов, что мало кому приходит в голову пытаться его оспаривать. Основной девиз у разработчиков ламповой техники таков: чем проще, тем лучше и надежнее (к сожалению, понятие "дешевле" сюда не входит, хотя по логике вещей вроде бы напрашивается само собой). Итак, посмотрим на обычный маломощный резистивный усилительный каскад на триоде с общим катодом. Резистор анодной нагрузки, резистор катодного автосмещения, резистор утечки сетки да сам триод - вот, собственно, и весь каскад. Точнее, его базовый вариант (рис.1).

 

Остальное - это уже либо элементы связи с другими каскадами, либо блокировка местной отрицательной обратной связи по току (шунтирование катодного резистора конденсатором), либо делитель в катодной цепи для более сложной организации смещения, либо развязывающие фильтры по цепям питания, либо цепи коррекции. Обычно даже наличие всех этих дополнительных компонентов не делает ламповый каскад усиления намного сложнее, чем то, что мы видим на рис.1.

Все предельно понятно и просто (на первый взгляд). Известно, что коэффициент усиления каскада в середине частотного диапазона равен (при отсутствии местной отрицательной обратной связи): K=-Ra/(Ri+Ra) (с учетом входного сопротивления следующего каскада Rвх.2 вместо Ra используется Rн.экв=Ra||Rвх.2, а выходное сопротивление Zвых=Ri, где =SRi - коэффициент усиления лампы по напряжению; S - крутизна; Ri - внутреннее сопротивление лампы; Ra - сопротивление анодной нагрузки.

Известно, что для такого триодного каскада реальный коэффициент усиления обычно составляет ( 0,6-0,8 ) и зависит от величины Ra, как и другие параметры каскада: ток покоя, полоса частот, скорость нарастания выходного напряжения, линейность, максимальное неискаженное выходное напряжение, максимальный выходной ток. Обычно Ra в несколько раз превышает Ri, при этом удается получить приемлемые величины перечисленных параметров. Но возможности каскада на триоде ограничены, и поскольку в погоне за каким-то одним параметром обычно страдают другие, не менее важные, то степень свободы варьирования величинами сопротивлений анодной нагрузки и катодного автосмещения невелика. То же самое можно сказать в отношении напряжения анодного питания и тока покоя, поскольку почти все лампы лучше всего "звучат" на грани допустимой мощности рассеяния на аноде (хотя и не всегда). Впрочем, даже в этих относительно узких "пределах творчества" не так легко бывает найти оптимальный режим работы конкретной лампы в конкретном каскаде с учетом предыдущего и последующего каскадов. Под оптимальным в данном случае понимается тот режим, который обеспечит наилучшее звучание, а не рекордные параметры или красивые осциллограммы. Может быть, именно взаимное противоречие различных параметров усилительного каскада и неоднозначность их зависимости от одних и тех же факторов и являются причиной слабой корреляции между цифровыми значениями этих параметров и качеством звука. Так, если гнаться за максимальной линейностью, приходится повышать величину анодной нагрузки, что, начиная с некоторого ее значения, будет отрицательно сказываться на ширине полосы частот, динамических свойствах каскада, да и коэффициенте усиления, который при непомерно большом сопротивлении нагрузки начинает уменьшаться, поскольку уменьшается ток покоя и крутизна лампы. Кроме того, и перегрузочная способность каскада при этом резко падает. Таким образом, цена за сверхвысокую линейность оказывается также непомерно высокой, поскольку приходится платить качеством звучания устройства в целом. Получается, что мы платим качеством звука за линейность, а не наоборот, как это должно быть. Это напоминает басню Крылова "Лебедь, рак и щука", только лебедь в данном случае - не птица (и не генерал), а коэффициент усиления, рак - линейность каскада, а щука... Одним словом, воз и ныне там. Там, где эти несговорчивые персонажи находятся в относительном мире и согласии. Поэтому если один каскад на триоде не может обеспечить необходимого усиления, приходится ставить второй. А с целью получения хороших динамических свойств иногда приходится довольствоваться скромным усилением, уменьшая величину анодной нагрузки и увеличивая ток покоя каскада. Даже в самом простом усилительном каскаде всплывает очень много тонкостей и трудно объяснимых явлений, когда дело доходит до "страшного суда" - прослушивания.

Итак, обобщим: в усилительном каскаде на ламповом триоде различные параметры, каждый из которых оказывает ощутимое влияние на качество звука всего устройства, находятся во взаимном противоречии, и излишнее рвение при "вытягивании" какого-то одного из этих параметров неизбежно приводит к ухудшению других. Однако есть способ вырваться из этого замкнутого круга. Ведь до сих пор речь шла о каскаде усиления на одном триоде. А если объединить два триода в одном и том же каскаде? Это, конечно, идет в разрез с концепцией максимальной простоты, но иногда вместо того, чтобы пойти на увеличение количества простейших каскадов, можно решить ту же проблему путем усложнения (причем не очень значительного) одного каскада. В зависимости оттого, какая именно ставится задача, можно выбрать один из вариантов такого усложненного каскада на двух триодах. Надо сказать, что всего их существует достаточно много и придумали их давным-давно. Например, каскод (рис.2) позволяет резко повысить усиление и одновременно широкополосность, в связи с чем, наряду с пентодами, нашел широкое применение в теле- и радиоприемных устройствах. Отдельные известные во всем мире High End' фирмы применяют каскоды и в устройствах усиления звуковых частот (например, Sonic Frontiers). 

Можно спорить о целесообразности применения каскодов в аудиоаппаратуре, и противники этого обычно ссылаются на то, что выходные характеристики каскодов вырождаются из триодных в пентодные. Да, это так. Но ведь и пентоды не всегда плохи - это вопрос скорее не что применять, а как, и где. Несомненно, что в большинстве случаев триод предпочтительнее, но в отдельных цепях (чаще всего вспомогательных) пентод не имеет себе равных. Так, например, благодаря высоким и Ri пентод не имеет себе равных в источниках стабильного тока, если не считать полевые транзисторы с изолированным затвором. Но это уже совсем другой мир, и хотя такие фирмы, как Audio Research, достигли определенного успеха в разработке и внедрении гибридной топологии, у меня лично нет сомнений по поводу того, что если бы вместо MOSFET'ов применялись пентоды, многие изделия этой фирмы звучали бы намного музыкальнее. А вспомним профессиональные магнитофоны золотой эры магнитной звукозаписи 50-х и 60-х годов (например, Telefunken). Многие из них в первом каскаде усилителя воспроизведения имели пентод EF86 (аналог 6Ж32П).

Но вернемся от попыток амнистирования осужденных пожизненно многими аудиофилами пентодов к непорочным триодам. Следующий каскад, который мы рассмотрим, во многом напоминает каскод. Это также два триода, один из которых "взгромоздился" на плечи другого. Да, этот "ламповый цирк" вызывает у многих скептическую ухмылку, и, наверное, за ней может последовать поток нравоучительных реплик типа "человек - прошу прощенья, триод - по земле ходить должен!" Но так или иначе, каскад этот заслуживает внимания, поскольку он обеспечивает одновременное ощутимое улучшение нескольких важных параметров: стабильности режима, линейности, выходного сопротивления, широкополосности, перегрузочной способности и чувствительности к помехам и пульсациям анодного напряжения питания. А что касается звука, то все знают, что усилители Audio Note и Сагу Audio Designs совсем не так уж плохо звучат! Именно эти фирмы чаще других применяют в качестве входного или драйверного каскад, изображенный на рис. 3а. Называется он чаще всего СРПП (SRPP - Shunt Regulated Push Pull). 


ДВУХТАКТНЫЕ ЛАМПОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ

© А.И.Шихатов (составление и комментарии) 2001 

Сразу оговорюсь - данная антология никоим образом не претендует на звание пособия по ламповой схемотехнике. Схемы (в том числе исторические) отбирались по сочетанию технических решений, по возможности с "изюминками". А вкусы у всех разные, так что не взыщите, если не угадал... В старых схемах ряд номиналов приведен к стандартным.

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.

Основные типы фазоинверсных каскадов

  • отдельный инвертирующий каскад в одном из плеч усилителя 
  • автобалансный фазоинвертор
  • фазоинвертор с катодной связью
  • фазоинвертор с разделенной 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 те годы был первоочередным. И радиолюбителей, и конструкторов очень смущала лишняя лампа. 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 по ту сторону они были в ходу еще долго.

Предельно простая схема такого усилителя, предназначенная для повторения любителями, приведена ниже (спасибо Клаусу, приславшему схему - без нее картина была неполной). Обратите внимание на дату...

 рис.1

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 (ибо снижает интермодуляционные искажения в динамике), а для всех остальных применений противопоказано. Глубокую ООС в усилитель можно ввести только при непосредственной связи каскадов.

 Усилители в режиме A обеспечивают высокое качество звучания, однако переход к режиму AB при той же мощности рассеяния на аноде позволяет получить в два-три раза большую выходную мощность. Выходной каскад в режиме AB уже не может работать с катодной связью, поэтому без отдельного фазоинверсного каскада не обойтись.

Если нельзя, но очень хочется или использование трансформаторов типа ТВЗ.

В сокращении. Полный текст статьи в приерепленном файле

В статье приведен краткий анализ параметров триодного однотактного каскада с выходным трансформатором типа ТВЗ и определены его реально достижимые параметры. Предложен способ переделки трансформаторов типа ТВЗ, не связанный с его перемоткой, позволяющий улучшить его параметры. Приведена схема лампового усилителя, предназначенного для работы с переделанным трансформатором, и приведены результаты его испытаний.

Эта статья носит прикладной характер и предназначена для достаточно опытных радиолюбителей. Я не буду вдаваться в подробности выбора элементов – рекомендаций, хоть пруд пруди - и подробности монтажа, а ограничусь только сведениями, дающими возможность повторить усилитель всем желающим.

Множество разговоров про чудо лампового звука, естественно, вызывает желание это чудо услышать; и первое, с чем столкнутся желающие – проблема выходного трансформатора. Проблема решается тремя путями.

Первый путь – изготовление трансформатора самостоятельно, это вполне возможно, но совсем не просто.

Второй путь – купить хороший выходной трансформатор, это просто, но совсем не дешево.

Третий путь – использовать то, что наиболее доступно, как в физическом, так и в финансовом плане.

Так как большинство людей идет третьим путем, я решил его изучить более подробно и проследовал на радиорынок. Зрелище, как говаривал ослик Иа, было душераздирающим. Фактически, оказались доступными только выходные трансформаторы от старых телевизоров. Зато можно было выбрать разные типы, и цена могла согреть даже душу скряги: она колебалась от 0.3 до 0.6 доллара, в зависимости от количества алкоголя, выпитого продавцом. Чаще всего встречались трансформаторы типа ТВЗ-1-9, их я и приобрел для экспериментов. Купил я и трансформаторы других типов для сравнения. Как оказалось, лучшими по параметрам оказались трансформаторы ТВЗ-1-1 и ТВ-2А-Ш наиболее почтенного возраста, но ТВЗ-1-9 было больше, именно с ними я решил бороться дальше.

Задача была поставлена следующим образом – попытаться улучшить параметры трансформатора его переделкой, но не перемоткой, а потом спроектировать выходной каскад так, чтобы максимально скомпенсировать его недостатки.

Переделка трансформатора.

Переделка трансформатора заключается в изменении способа сборки сердечника. Исходно сердечник собран с зазором (реально, и Вы это увидите, прокладки в сердечнике нет, используется конструктивный зазор). Давайте удалим зазор сборкой сердечника вперекрышку и посмотрим, что получится.

Для переделки трансформатор надо вынуть из металлической обоймы, предварительно разогнув крепежные лапки. Далее, изъяв из катушки магнитопровод, аккуратно отделите пластины друг от друга и соберите сердечник вперекрышку. Сборку сердечника делайте тщательно, для уменьшения конструктивного зазора, и обязательно используйте все имеющиеся в наличии пластины. Скорее всего, замыкающих пластин не хватит, поэтому желательно иметь еще один трансформатор с аналогичным сердечником. Если Вы переделываете два трансформатора, число пластин в обоих должно быть одинаковым. Вид переделанного трансформатора без обоймы показан на рисунке 5.

После сборки трансформатор желательно вставить в обойму. Легче всего это проделать, используя большие слесарные тиски, но особенно не усердствуйте – большие механические напряжения ухудшают магнитные свойства стали.

Я проделал все вышеуказанные операции и измерил параметры трансформатора.

Получилось следующее:

Индуктивность первичной обмотки 12.3 H;

Индуктивность рассеяния 57 mH;

Емкость 0.3 µF.

Коэффициент трансформации и сопротивления обмоток, естественно, не изменились.

Как Вы видите, параметры трансформатора существенно улучшились – индуктивность первичной обмотки выросла почти в два раза, а паразитные параметры не изменились. Вы можете справедливо отметить: в трансформаторе нет зазора, следовательно, нет его линеаризующего воздействия – согласен, но заметьте, отсутствие подмагничивания дало нам уменьшение амплитуды магнитной индукции в сердечнике на 0.3 Т при одинаковой выходной мощности. В итоге, коэффициент искажений, вносимый трансформатором, уменьшился. Совершенно очевидно, что возросшая индуктивность первичной обмотки позволяет расширить полосу воспроизводимых частот.

Теперь, конечно, трансформатор не может работать с подмагничиванием, и для его возбуждения необходимо использовать другой тип выходного каскада.

Выходной каскад

Наиболее очевидный путь - использовать дроссельный выходной каскад [2] и отделить трансформатор от цепи анода лампы емкостью (рисунок 6).

Это решает основную задачу - исключить подмагничивание выходного трансформатора, но требует использования дросселя в анодной цепи. Требования к дросселю предъявляются не менее жесткие, чем к выходному трансформатору (по величине индуктивности, амплитуде индукции и паразитным параметрам). Поэтому, этот вариант для нас неприемлем. Хочу сразу предупредить читателей, что использование дросселей фильтров в этой схеме абсолютно недопустимо.

Наиболее подходящей для наших целей является схема с источником тока в цепи анода [3] (рисунок 7).

Такая схема имеет ряд преимуществ по сравнению с дроссельным каскадом. Высокое выходное сопротивление источника тока позволяет получить от лампы максимальное усиление, каскад имеет более широкую полосу воспроизводимых частот, снижаются требования к источнику питания, вся конструкции имеет гораздо меньшие габариты.

Хочу более подробно коснуться вопроса полосы воспроизводимых частот и качества источника питания. Если в дроссельном каскаде принять индуктивность дросселя, равной бесконечности, а паразитные параметры равными нулю, то каскады будут иметь одинаковые параметры по коэффициенту усиления и полосе воспроизводимых частот. Но реализовать такой дроссель невозможно с реальным дросселем, так как конечная индуктивность ограничит полосу частот снизу, а паразитные параметры сверху. А вот источник тока с параметрами, близкими к идеальным, реализовать вполне возможно. Большим плюсом каскада с источником тока является отсутствие жестких требований к элементам источника питания, через него не протекает переменная составляющая тока нагрузки, а замыкается в контуре, образованном лампой, разделительной емкостью и первичной обмоткой трансформатора. Это дает возможность использовать в источнике любые типы емкостей и, в общем, не особенно важна амплитуда пульсаций.

Существуют и минусы.

Самым неприятным является то, что требуемое напряжение питания гораздо выше (как минимум в полтора раза по сравнению с дроссельным каскадом). Эффективность каскада, соответственно, меньше. И схема каскада гораздо сложнее.

Источник тока можно выполнить по любой схеме, как на лампе, так и на транзисторах. Я склонился к варианту на транзисторах по следующим причинам. Транзисторная схема позволяет получить более высокое качество стабилизации тока, минимальное рабочее напряжение гораздо ниже (итак, требуется весьма высокое анодное напряжение), не требуется дополнительная накальная обмотка для верхней лампы.

Предметом Вашей особой заботы должна стать разделительная емкость Cc. Ее качество будет влиять на выходной сигнал, так как через нее протекает выходной ток лампы. Про электролитические конденсаторы сразу следует забыть, можно использовать бумажные и пленочные емкости. Эта проблема не так страшна, как кажется, так как емкость относительно не велика и вполне может быть набрана даже из емкостей типа К73-17, 1.0х400V.

Схема усилителя

Полная принципиальная схема усилителя приведена на рисунке 8, там же указаны режимы ламп по постоянному току. Выбор активных компонентов схемы, в основном, определился возможностью их приобретения широким кругом радиолюбителей.

 Усилитель двухкаскадный: первый каскад выполнен на триодной части лампы VL1, выходной каскад на пентодной части, которая включена триодом. В обоих каскадах в анодной цепи используются источники тока. Преимущества использования источника в выходном каскаде мы обсудили выше, использование источника тока в каскаде предварительного усиления также вполне обосновано.

Во-первых, это дает возможность получить от лампы максимальное усиление. Во-вторых, работа лампы при фиксированном токе позволяет снизить коэффициент гармоник каскада в два - два с половиной раза. Хорошая частотная характеристика обеспечивается выбором достаточно большой величины тока покоя лампы. В каскаде используется автоматическое смещение, образующееся на резисторе R4, также через него вводится не глубокая местная отрицательная обратная связь. При желании, усилитель можно охватить общей обратной связью, подав в цепь катода триода часть сигнала с выхода усилителя, через резистор R8.

В выходном каскаде используется фиксированное смещение, величина которого регулируется резистором R12. Основное назначение резистора R13 - обеспечить удобное измерение тока покоя выходного каскада, здесь желательно использовать однопроцентный резистор.

Для защиты компонентов выходного каскада от перенапряжений используется варистор RU1 с квалификационным напряжением 180V (SIOV-S05K180). Малые паразитные параметры варистора практически не оказывают влияния на выходной сигнал. В место варистора можно использовать газовые разрядники легкой серии или телекоммуникационные супрессоры с малой емкостью на подходящее напряжение.

Применение сложных каскодных источников тока обусловлено большим размахом переменного напряжения на анодах ламп [4] (особенно в выходном каскаде). Использование простых схем на одном транзисторе (это относится и к варианту источника тока на полевом транзисторе с резистором в цепи истока), рекомендуемых некоторыми авторами, не позволяет обеспечить приемлемый уровень стабилизации тока в широком диапазоне частот. В выходном каскаде даже использование каскодной схемы не решает всех проблем. На частотах, превышающих 25.30 kHz, начинает становиться заметным спад усиления за счет влияния емкостей транзистора VT4. Несколько расширить полосу частот каскада можно, заменив пару транзисторов VT4, VT5 на один высокочастотный, высоковольтный PNP транзистор подходящей мощности (например, типа 2SB1011). Однако такие транзисторы не являются широко доступными, поэтому приведена схема на более доступных компонентах.

Я хочу коснуться еще одного вопроса, связанного с применением источников тока и их влиянием на качество звука. Идеальный источник тока, естественно, не окажет никакого влияния, но реальные схемы могут оказывать. Прежде, чем рекомендовать эту схему, я ее достаточно подробно исследовал, и существенного ухудшения спектра выходного сигнала в диапазоне звуковых частот не обнаружил. Для исследований использовался спектроанализатор с динамическим диапазоном 120db и селективный вольтметр с еще более впечатляющими параметрами – 140db. Конечно, отличия от резистивного каскада существуют, но на уровне -80.-90 db. Во многих случаях, это уже ниже собственных шумов каскада. Действительно на что надо обратить внимание, это уровень шумов каскада с источником тока. Применение активных элементов в цепи анода приводит к некоторому возрастанию шумов, это в равной мере относится и к источникам, выполненным на лампах, но для каскадов, работающих с уровнями входных сигналов в сотни милливольт, принципиального значения не имеет. Во входных каскадах высокочувствительных усилителей это надо иметь в виду.

Я не сторонник подхода борьбы “за чистоту рядов” ради самой борьбы и отрицания реальных преимуществ гибридных схем. Результатом такого подхода, на мой взгляд, будет топтание вокруг решений 50-х годов прошлого века и рассуждения о необходимом составе используемого припоя. Самым пикантным в нашем случае является то, что сигнал усиливается именно лампами (через источник тока переменная составляющая практически не протекает).

Налаживание усилителя

При использовании заведомо исправных деталей и правильном монтаже проблем с налаживанием не возникает. Для налаживания усилителя, как минимум, необходим тестер, очень желательно наличие генератора и осциллографа. Перед включением усилителя установите движки переменных резисторов R5, R14 в верхнее по схеме положение (соответствует минимальному току), R12 - в нижнее положение. Это не ошибка, лампу надо полностью отпереть. Вход усилителя должен быть закорочен. Сначала установите ток покоя первого каскада (R5), потом выходного (R14). Нужное напряжение на аноде VL1:2 (R12) устанавливается в последнюю очередь. Точную подстройку напряжения смещения VL1:2 выполняют, подав на вход усилителя сигнал (выход, естественно, должен быть нагружен на эквивалент нагрузки). Необходимо добиться максимального размаха напряжения на аноде выходной лампы при минимальных искажениях.

Следует заметить, что ограничение верхней полуволны выходного напряжения происходит довольно резко. Это связано с выходом источника тока из режима стабилизации. При использовании лампового источника тока этот эффект менее заметен.

В схеме выходного каскада существует интересная возможность. Разделительная емкость C4 совместно с индуктивностью первичной обмотки образуют низкодобротный, последовательный резонансный контур. Резонансная частота контура с номиналами элементов, указанных на схеме, приблизительно равна 10 Hz и существенного влияния на выходной сигнал не оказывает.

Уменьшая значение емкости C4, можно сдвинуть резонансную частоту контура в область более высоких частот, что приведет к подъему (расширению) частотной характеристики в низкочастотной области. Это теоретические предпосылки, реальные процессы, происходящие в этом контуре, гораздо сложнее, и результат не всегда однозначен. Я не берусь давать Вам по этому поводу рекомендаций (это надо слушать), и проведение такого эксперимента оставляю на Ваше усмотрение.

Компоненты

Конкретные типы компонентов я перечислять не буду, но хочу обратить Ваше внимание на некоторые моменты.

Подстроечные резисторы, очень желательно, применить многооборотные. Вполне подойдут типы – СП3-37, СП3-39, СП5-2, СП5-3, СП5-14

В качестве разделительной емкости C4 желательно использовать металлобумажные типы емкостей (МБГЧ, МБГО, МБГТ) с рабочим напряжением не менее 400 V.

Транзистор VT4 необходимо установить на радиатор, способный рассеять 5.6 W мощности (необходимая площадь радиатора - 120.150 см2).

Заключение

Получившийся усилитель – это не “Ongaku”, но и не говорящая консервная банка китайского производства за 20 долларов. У него чистый певучий звук. Конечно, маленькая выходная мощность накладывает определенные ограничения на его использование. Для озвучивания комнаты среднего размера эта мощность явно маловата, но как телефонный усилитель он будет совсем не плох.

Я бы сравнил этот усилитель с флакончиком пробных духов, Вы сможете сами оценить особенности лампового звука и решить, насколько он Вам нравится, а не полагаться на мнение других людей.

Усилитель можно совершенствовать дальше. Весьма перспективным направлением является использование более линейных ламп. Результаты моделирования показали, что использование на выходе триодов средней мощности позволяет уменьшить коэффициент гармоник на полной мощности еще в полтора - два раза. Но это неизбежно приводит к увеличению числа ламп (которые еще и дефицитны) и усложнению схемы.

Не сошелся свет клином и на трансформаторах ТВЗ. Опытные радиолюбители на основе описанного подхода, используя более качественные трансформаторы, могут реализовать свои конструкции с гораздо лучшими параметрами. Потенциальные возможности выходного каскада с источником тока довольно велики.

В заключение, я хочу заметить, что использование трансформаторов типа ТВЗ - это большой компромисс между качеством и стоимостью. Для реализации высококачественного лампового усилителя необходимо использование хорошего выходного трансформатора.

Литература

  1. Г.С. Цыкин, Трансформаторы низкой частоты, Связьиздат, 1955
  2. Г.В. Войшвилло, Усилители низкой частоты, Связьиздат, 1939.
  3. А.П. Ложников, Е.К. Сонин, Каскодные усилители, Энергия, 1964.
  4. П. Хоровиц, У. Хилл, Искусство схемотехники, Мир, 1983.

(с) Евгений Карпов, 2002; (с) Энциклопедия ламповой радиоаппаратуры, 2002

 

Источник питания с регулировкой в диапазоне от 3,5 до 300 В

Евгений Карпов (ekar@next-power.net)

Описываемый источник питания имеет плавную регулировку выходного напряжения в диапазоне от 3,5 до 300 В при полном номинальном токе 300 мА и до 500 В при меньшем токе.

В источнике применен обычный двухполупериодный выпрямитель на двух лампах 5V4 с конденсатором на входе фильтра; этот выпрямитель дает напряжение 480 В. В схеме стабилизатора в качестве регулирующего элемента используются четыре лампы типа 807, соединенные параллельно. В усилителе постоянного тока стабилизатора используется одна лампа типа 6АС7 (рис. 1).

Схема стабилизатора напряжения, обеспечивающего регулировку выходного напряжения от 3,5 до 500 В.

Значение мощности, рассеиваемой регулирующими лампами, должно определяться при максимальном рабочем токе и минимальном выходном напряжении. Это значение мощности можно подсчитать по наибольшему падению напряжения на лампах и по току, проходящему через них. В этом источнике питания наибольшее падение напряжения равно приблизительно 470 В и наибольший ток - около 0,3 А. Таким образом, четыре лампы типа 807 должны рассеивать мощность порядка 140 Вт.

Поскольку высокое выходное напряжение получается при малом падении напряжения на регулирующем элементе, его внутреннее сопротивление должно быть минимальным. Оба требования - большая рассеиваемая мощность и низкое внутреннее сопротивление - удовлетворяются более экономично за счет параллельного включения нескольких ламп, а не за счет одной лампы, имеющей малое внутреннее сопротивление. Лампа типа 807 была выбрана потому, что она допускает без перегрузки мощность рассеивания порядка 35 Вт.

Отрицательное напряжение смещения - 300 В для усилителя постоянного тока, необходимое в случае регулировки выходного напряжения в широких пределах, обеспечивается однополупериодным выпрямителем и я стабилизируется двумя стабилитронами типа ОА2. Напряжения смещения на катод и на м экранную сетку лампы 6АС7 подаются от этого же источника смещения. Потенциал сетки лампы 6АС7 понижается при увеличении тока нагрузки; при этом потенциал сеток ламп 807 увеличивается, в результате чего и осуществляется стабилизация выходного напряжения.

Наибольшее выходное напряжение в источнике этого типа равно максимальному допустимому напряжению регулирующих ламп, поскольку при низком выходном напряжении почти все падение напряжения в системе приходится на эти лампы.

Данный источник питания имеет внутреннее сопротивление 8 Ом при выходном напряжении менее 300 В и токе 300 мА и около 12 Ом при более высоком напряжении и меньшем токе. Такое сравнительно малое внутреннее сопротивление получается за счет большого коэффициента усиления использованного однокаскадного усилителя постоянного тока.

Использован материал с сайта "NextTube" - http://www.next-power.net/next-tube. 

Источники питания для ламповой Hi-Fi аудио аппаратуры

 

Любая конструкция начинается с источника питания
Мы хотим предложить Вашему вниманию цикл статей
посвященных этой проблеме.
В первой статье мы предлагаем ознакомиться с общими
правилами построения источников питания,выборе
трансформатора,выпрямителя и фильтров.
Мы надеемся,что эта статья поможет Вам при конструировании
источника питания усилителя..

Источники питания для ламповой Hi-Fi аудио аппаратуры

Евгений Карпов (ekar@next-power.net)

Введение

Источник питания усилителя, которому в многочисленных публикациях, описывающих конструкции ламповых усилителей, часто посвящается три слова “особенностей не имеет”, может оказывать существенное влияние на качество звука. Можно выделить четыре основных фактора, объясняющих это влияние при неудачной конструкции источника:

  1. Источник питания может способствовать проникновению в питаемое устройство помех из сети и возникновению сетевой мультипликативной помехи.
  2. Элементы источника питания сами могут генерировать помехи в очень широком диапазоне частот (от звукового диапазона до радио частот).
  3. Через нелинейные элементы источника питания протекают сигнальные токи.
  4. В нестабилизированных источниках изменение нагрузки может приводить к значительным колебаниям выходного напряжения, приводящих к нарушению работы усилительных каскадов.

Перечисленные выше причины не являются новостью и давно известны (как и методы их устранения) проектировщикам высокочувствительной и измерительной аппаратуры, но часто не учитываются при проектировании источников питания для аудио аппаратуры.

В Hi-Fi аудио технике мелочей не бывает. Поэтому в данной статье я хочу напомнить вам об этой проблеме и попытаюсь показать механизм возникновения искажений и помех, обусловленных источником питания, и методы их уменьшения.

Некоторые рекомендации, приведенные ниже, целиком справедливы и для транзисторных устройств, хотя основное внимание будет уделено ламповым схемам. Рассматривать источник питания мы будем по направлению распространения мощности – начнем силовым трансформатором и закончим выходным фильтром.

(продолжение следует)

 

Лампы для новых радиоприемников и телевизоров

Азатьян А. Лампы для новых радиоприемников и телевизоров. - "Радио" - 1960. -C.46-48.

Электронные лампы, которые, несомненно, будут широко применяться в радиовещательной аппаратуре еще в течение многих лет, в значительной степени определяют технические и экономические показатели радиоприемников и телевизоров. Непрерывное улучшение параметров и повышение экономичности ламп (в том числе и сетевых), в также снижение их стоимости является необходимой предпосылкой к выпуску хороших приемников и телевизоров, имеющих невысокую стоимость.

В настоящее время почти все современные приемно-усилительные лампы изготовляются в пальчиковом оформлении, которое хорошо отвечает комплексу производственных и эксплуатационных требований и поэтому является перспективным. Исключение допускается только для таких кенотронов и выходных ламп, внутри которых выделяется мощность более 18-20 Вт.

За последние годы определилось несколько направлений развития радиовещательных приемников и телевизоров. Некоторые из них в той или иной степени определяют требования к лампам, как, например, введение в приемники УКВ диапазона (частоты до 100 МГц) с ЧМ сигналом; повышение частот, используемых для телевизионных передач (в Западной Европе до 223 МГц, в Америке до 890 МГц; у нас в настоящее время граничная частота пятого канала равна 100 МГц, но в 1957 году для телевизионной передачи будет использоваться также диапазон частот от 178 до 230 МГц); снижение мощности, потребляемой от сети (например, для семилампового приемника 53 Вт, а при переключении на экономичный режим 33 Вт, для телевизоров многих типов 115-130 Вт); отказ от применения кенотронов и использование полупроводниковых вентилей (селеновых и германиевых); получение эффекта объемного звука в приемниках, а также телевизорах высшего класса; стремление к сокращению числа ламп путем выполнения одной лампой двух или более функций.

Эти тенденции нашли свое отражение при разработке новых ламп. Так, для эффективной работы на УВЧ были разработаны специализированные триоды и двойные триоды для усиления по схеме "заземленный катод - заземленная сетка", а также специально предназначенные для преобразования УВЧ двойные триоды и триод-пентоды. Для повышения эффективности ламп при широкополосном усилении предусмотрены лампы с повышенным отношением крутизны характеристики к сумме входной и выходной емкостей. Для снижения мощности, потребляемой приемниками от батарей и от сети, разработаны лампы с пониженной мощностью накала и большим отношением крутизны характеристики к току катода. Были разработаны чувствительные, т.е. с большой крутизной характеристики, выходные пальчиковые пентоды, способные приводить в действие систему объемного звучания, состоящую из нескольких громкоговорителей. Был проведен ряд разработок по объединению нескольких простых ламп в одном баллоне. Построение такой пальчиковой лампы, как тройной диод-триод, содержащей три отдельных блока, подтвердило перспективность пальчикового оформления ламп также и в этом отношении.

Применение комбинированных ламп с улучшенными параметрами сделало возможным снижение общего количества ламп в радиоприемниках и телевизорах. В современных западноевропейских радиоприемниках 12-13 функций выполняются всего лишь семью - восемью лампами. В дешевых телевизорах фирмы "Грундиг" 17 ламп, 2 германиевых диода и 4 селеновых столбика выполняют 31 функцию. Можно считать, что комбинированные лампы оправдали свое существование, так как преимущества, получаемые благодаря их применению, перекрывают их основной недостаток, заключающийся в том, что при плохом изготовлении или выходе из строя только одной секции оказывается негодной вся лампа.

Особо следует остановиться на выборе величины напряжения накала ламп с косвенным подогревом катода. В Западной Европе нашли широкое применение пальчиковые лампы серии "Р", предназначенные для последовательного соединения нитей накала. Величина напряжения накала, приходящегося на каждую лампу, находится в соответствии с той мощностью, которая необходима для нормального накала катода. Широкое распространение в Европе ламп серии "Р" объясняется существованием сетей постоянного тока, что определяет спрос на приемники и телевизоры с универсальным питанием. Конечно, лампы с повышенным напряжением накала и, что еще важнее, с повышенной изоляцией нити и диэлектрической прочности промежутка катод-нить несколько дороже в производстве и менее надежны в эксплуатации. Однако способ накала катодов приемно-усилительных ламп непосредственно от сети, безусловно, более целесообразен, чем при помощи вибропреобразователей или других устройств, для понижения напряжения сети постоянного тока.

(продолжение следует) 

Налаживание усилителей низкой частоты

(статья написана в 1958 г.)

Усилители низкой частоты предназначены для усиления электрических колебаний звуковых частот в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Как и каждый усилитель, усилитель низкой частоты должен иметь входные зажимы, к которым подводится усиливаемое напряжение от генератора, выходные зажимы, с которых снимается усаленное напряжение, и источники питания накальных, анодных и сеточных цепей.

Генератором колебаний может служить микрофон, адаптер, воспроизводящая головка магнитофона, выход радиоприемника или телевизора после детекторной лампы, фотоэлемент или фотосопротивление в звуковом кино, или другой источник переменного напряжения звуковой частоты.

Работа усилителя обычно характеризуется его основными параметрами, к которым относятся: коэффициент усиления, выходная мощность, диапазон частот, искажения, вносимые усилителем.

Коэффициент усиления - это величина, показывающая, во сколько раз выходное напряжение усилителя больше напряжения, поданного на его вход. Если усилитель имеет не одну, а несколько ступеней, то общий коэффициент усиления будет равен произведению коэффициентов усиления всех ступеней.

Выходная мощность - это величина мощности переменного тока звуковой частоты, которую создает усилитель в выходной нагрузке. В нашем случае мы будем рассматривать мощность, создаваемую усилителем в звуковой катушке громкоговорителя.

Диапазон частот. В зависимости от назначения усилителя он может быть рассчитан для усиления напряжения различных частот. Государственный стандарт для усилителя низкой частоты в радиовещательных приемниках в зависимости от их класса устанавливает следующую минимальную полосу воспроизведения частот: (ГОСТ 5651-51): приемники I класса 50 - 6500 Гц, приемники II класса 100-4000 Гц, приемники III класса 150-3500 Гц, приемники IV класса 200-3000 Гц. (Н.К. - имеются ввиду приемники с АМ модуляцией без УКВ диапазона).

Искажения, вносимые усилителем. Практически невозможно сделать усилитель, одинаково усиливающий напряжение во всей полосе частот, на которую он рассчитан. Неодинаковое воспроизведение колебаний различных частот называется частотными (или линейными) искажениями. Показателем этих искажений служит частотная характеристика усилителя. Ниже мы познакомимся с методами снятия ее с усилителя.

Кроме частотных искажений, в усилителе возникают нелинейные искажения, вызываемые нелинейностью ламповых характеристик.

Использованы материалы:

  • Куприянов Г. Налаживание усилителей низкой частоты. - В помощь радиолюбителям. - 1958. - Вып. 6. - С.82-90. 

 

Отбор ламп

Материалы с сайта "NextTube"  

Евгений Карпов (ekarNOSPAM@next-power.net)

 

Зачем это нужно?

Существует несколько причин, по которым не удастся обойти этот этап работы, если Вы хотите построить ламповый усилитель с хорошим качеством звука.

Причина первая.

К сожалению, любители часто используют лампы из случайных источников с неизвестным качеством. И даже если Вы взяли несколько новых ламп из одной коробки, это не является полной гарантией качества.

Я был крайне удивлен, когда отбирая новые лампы 6П36С в триодном включении и беря их из заводской коробки, обнаружил отклонение характеристик у некоторых ламп процентов на 300 от остальных. Общее соотношение получилось следующее – один "инвалид" на двенадцать нормальных ламп. Может, мне крупно не повезло, но навело на мысли, в результате которых появилась эта статья.

Поэтому не пожалейте времени и снимите характеристики имеющихся у вас ламп. Это позволит отбраковать лампы, которые неисправны или имеют существенно отличающиеся от типовых характеристики, что избавит Вас от массы хлопот в будущем.
Не имея соответствующего оборудования, эта работа может занять довольно много времени, но в результате у Вас образуется база данных имеющихся ламп. Далее я покажу (и предложу инструмент), что наличие такой базы данных существенно поможет Вам при подборе ламп для конкретных устройств и расчете их параметров.

Причина вторая.

Для двухтактных и полностью балансных усилителей процедура снятия характеристик становится обязательной, не надейтесь получить высокое качество, не подобрав лампы в пары. В какой-то степени, вопрос подбора ламп затрагивает и схемы, где используется их параллельное включение. Возникающая изломанность проходной характеристики при не подобранных лампах мало способствует хорошему звуку. Редко, когда включают больше двух, трех ламп параллельно, поэтому эффект стохастического сглаживания характеристик больше относится к области теории [1].

В большинстве статей, посвященных двухтактным усилителям, упоминается о необходимости подбора выходных ламп, но по каким критериям их подбирать и с какой точностью, ничего не говорится. Поэтому на вопросе подбора ламп я хочу остановиться более подробно.

В статье Джона Атвуда [2] (John Atwood) (перевод этой статьи был опубликован в журнале "Вестник АРА") достаточно подробно рассмотрена процедура подбора пар, но, на мой взгляд, некоторые затронутые там вопросы требуют уточнения и разъяснения.

По каким параметрам следует проводить отбор.

Характеристики для подбора должны быть объективными и поддаваться точным количественным измерениям. Такие параметры лампы, как крутизна S и усиление µ, мало подходят как критерий подбора. Эти величины измеряются для одной точки на характеристиках и существенно зависят от режима работы лампы.

В выше упомянутой статье были введены такие дополнительные характеристики подобранных ламп, как выходная мощность и ток покоя. Однако оба эти параметра косвенно характеризуют идентичность ламп.

Наиболее полно лампа характеризуется анодными характеристиками.

Рассмотрим реальную ситуацию. 

 реальные анодные характеристики двух триодов, предназначенных для работы в двухтактном каскаде в режиме "АВ1"

На рисунке 1 показаны реальные анодные характеристики двух триодов, предназначенных для работы в двухтактном каскаде в режиме "АВ1". Ток покоя каскада, например, составляет 20мА, и для этой точки вычисленные значения S и µ следующие:
Tube 1 - Ug=-20.0V Ip=19.6mA Ri=2.22kOhm S=3.3mA/V Mu=7.3
Tube 2 - Ug=-20.0V Ip=19.7mA Ri=2.46kOhm S=3.2mA/V Mu=7.9. 

Отклонение значения S в этой точке составит 3.1%, а µ - 7.5%. Численные параметры выглядят приемлемо, но, посмотрев на характеристики, вряд ли можно назвать эти лампы хорошей парой.

Источник - http://www.next-power.net/next-tube/articles/Tube/tube.html 

Преувеличения и Усилители

Анализ Американских Требований к Повышению Линейности и Эффективности

D. T. N. WILLIAMSON и P. J. WALKER

Перевод Евгения Карпова

Содержание этой статьи я оставлю без комментариев, единственное, что я хочу сказать: перевод этой статьи доставил мне удовольствие.

Точно и четко сформулированные мысли характеризуют авторов, писавших эту статью, как профессионалов высочайшего класса.

Хочу выразить благодарность Денису Афанасьеву за предоставленный исходный материал.

Евгений Карпов

 Недавно изданные статьи, особенно в Соединенных Штатах, показали, что существует некоторая неопределенность понятия "высокое качество" для звуковых усилителей. Это тенденция привела к снижению требований к качеству усилителей. Использование в описании параметров усилителя терминов в превосходных степенях приводит к тому, что параметр, имеющий точное значение, в этом случае, теряет смысл. Эта статья предназначена для разъяснения сложившейся ситуации, в ней обсуждается вопрос требований к качественному усилителю, и сделана попытка разъяснить некоторые неправильные представления.

Как правило, для усилителя указывают коэффициент нелинейных или интермодуляционных искажений. Соответственно, эта тенденция привела к тому, что эти параметры стали расценивать как главное требование "высокого качества". В 1944 году в одной из публикаций было предложено считать нормой высокого уровня эксплуатационных показателей суммарный коэффициент гармоник в 0.1 процента и стремиться к этой величине при максимальной выходной мощности. Такое низкое содержание гармоник легко достижимо современными методами проектирования и, фактически, не обнаруживаемо в самых утонченных тестах прослушивания.

Это произвольное значение было выбрано не потому, что это допустимый максимум, а потому, что, будучи гораздо меньше абсолютно необходимого уровня, дает хороший запас для компенсации любого ухудшения качества оборудования в процессе эксплуатации.

Требования к параметрам высококачественного усилителя уже определялись в предыдущих статьях, но стоит их повторить и расширить.

Они следующие:

(1) Незначительные нелинейные искажения при максимальной нормируемой выходной мощности.

(Термин " нелинейные искажения " включает в себя как нежелательные гармоники, так и интермодуляционные составляющие сигнала.) Для выполнения этого требования динамическая характеристика выход/вход должна сохранять линейность вплоть до максимальных выходных уровней для сигнала с произвольной формой, который может поступить на вход усилителя, и содержащего частотные компоненты, лежащие как внутри, так и вне полосы звуковых частот. Также эти условия должны выполняться при изменении импеданса нагрузки в диапазоне, который может реально встретиться на практике.

(2) Линейная частотная характеристика в пределах слышимого диапазона частот - 10-20,000 Гц.

(3) Незначительный сдвиг фазы в пределах слышимого диапазона частот.

Фазовые сдвиги между гармоническими составляющими сложного, установившегося сигнала не влияют на слышимое качество звука, но в динамике оказывают существенное влияние на натуральность воспроизведения.

(4) Хороший импульсный отклик.

Для точного воспроизведения звука в динамике, в дополнение к малым фазовым и частотным искажениям, следует исключить и другие факторы, ухудшающие импульсный отклик. Должны быть исключены изменения эффективного усиления вследствие перехода любых каскадов в режимы отсечки (как по току, так и по напряжению), особое внимание необходимо уделить конструкции элементов со стальными сердечниками и стремиться к сведению их количества к минимуму. Следует помнить, что выходные каскады, работающие в классе АВ с автоматическим смещением, существенно меняют значение эффективного усиления в течение низкочастотных переходных процессов. Это приводит к значительным искажениям, которые не наблюдаются в установившихся режимах. Переходный процесс приводит к возрастанию тока в выходном каскаде, это сопровождается изменением напряжения смещения с постоянной времени, определяемой RC-цепочкой автоматического смещения, следовательно, изменится режим работы лампы и коэффициент усиления усилителя.

(5) Низкое выходное сопротивление.

Это требование вытекает из необходимости обеспечения хорошего электрического демпфирования акустической системы и обеспечения ее хороших частотных и переходных характеристик. На ограничение перемещения диффузора электромагнитного громкоговорителя будет влиять акустическая нагрузка, жесткость подвески, сопротивление катушки и электромагнитное демпфирование. Эффективность нагруженного экраном громкоговорителя редко превышает 5-10 процентов, и акустическое демпфирование в этом случае незначительно. Поэтому электромагнитное демпфирование оказывает существенное влияние на перемещение диффузора. Эффект электромагнитного демпфирования пропорционален току, протекающему через катушку и, следовательно, пропорционален полному сопротивлению в цепи катушки громкоговорителя. Поэтому выходное сопротивление усилителя должно быть намного ниже, чем полное сопротивление катушки.

(6) Достаточный запас мощности.

Естественное воспроизведение оркестровой музыки в комнате средних размеров требует пиковой выходной мощности порядка 15-20 ватт, если в качестве электроакустического преобразователя используется нагруженный экраном громкоговоритель с нормальной эффективностью. Использование рупорной или другой, более эффективной, акустической системы снижает требуемую пиковую мощность до 10 ватт. В высококачественном усилителе, конечно, максимальная пиковая выходная мощность должна быть больше, чем требуемая практически. Даже в этом случае хорошая конструкция должна гарантировать, что при мгновенных перегрузках будет отсутствовать блокирование усилителя.

(7) Уровень фона и шумов должен быть, по крайней мере, не хуже -60db.

Нельзя считать, что любой усилитель, специфицированный как "high quality", соответствует этим обширным техническим требованиям. Однако при условии, что эти требования выполнены полностью, и паразитные компоненты в звуковом диапазоне (генерируемые внутри или вне этого диапазона) не превышают доли процента, любой усилитель будет звучать столь же хорошо, как любой другой, и "улучшить" усилитель мощности, в смысле улучшения качества звука, становится невозможно.

Эффективность. С другой стороны, конечно, абсурдно утверждать, что усилители не могут быть улучшены в любом смысле. Эффективность, компактность и надежность весьма важны, и именно эти факторы можно улучшить во многих случаях. Важность каждого из этих факторов определяется назначением и заданными габаритами усилителя.

В усилителях небольшой выходной мощности (менее 20 ватт) эффективность не является определяющим параметром, и другие соображения, типа простоты конструкции и высокой повторяемости, могут стать главенствующими. В усилителях большой мощности эффективность становится доминирующим фактором. Иногда ограниченное значение мощности, рассеиваемое анодом лампы, не позволяет получить необходимую выходную мощность при низкой эффективности выходных каскадов.

Контроль Качества Продукции. Основной целью проектировщика является (или должна являться) задача получения наилучшего качества звука, в конечном счете, у тех, кто воспользуется этой разработкой.

Если проектируемое устройство будет производиться без контроля со стороны проектировщика, то необходимо приложить максимальные усилия, чтобы гарантировать, что каждый изготовленный усилитель обеспечит заданные параметры без чрезмерных затрат труда на наладку и при использовании ограниченного количества измерительного оборудования.

В этом случае отказ от использования сложной "косвенной" схемотехники или технических решений с повышенной чувствительностью к отклонениям номиналов и конструкции компонентов, приводящим к существенному ухудшению качества изделия, является первостепенной задачей.

Производство оборудования под контролем проектировщика порождает совершенно другие проблемы. В этом случае имеется большая свобода выбора в применяемых решениях и, вероятно, будет использована более разнообразная и совершенная схемотехника.

Усилитель, описанный в журнале Wireless World за апрель - май 1947г, является примером использования первого подхода к проектированию. Показательным является то, что усилитель был успешно реализован многими людьми с различной квалификацией, и простая настройка позволяла достичь отличных качественных показателей. Выходной каскад усилителя был реализован на триодах, использовался качественный выходной трансформатор. Для повышения качества работы усилитель охвачен петлей общей отрицательной обратной связи.

Единственным справедливо критикуемым недостатком этого усилителя является его эффективность. При выходной мощности приблизительно 15 Вт, мощность, потребляемая по анодным цепям, составляет 56 Вт, что соответствует эффективности только 27 процентов. При использовании в качестве выходных ламп тетродов эффективность может быть увеличена до 35-40 процентов, следовательно, при той же самой потребляемой мощности выходная мощность может составить 22 Вт, или можно снизить потребляемую мощность примерно на 20 Вт, не изменяя выходной. Стоит это делать или нет - вопрос проблематичный. С точки зрения проектировщика, дополнительный риск возникновения сложностей при повторении конструкции людьми с низкой квалификацией перевешивает преимущество достижения более высокой выходной мощности. Следует также учесть, что в большинстве случаев даже существующий уровень выходной мощности не может быть использован полностью. Уменьшение потребляемой мощности и анодного напряжения незначительно отражается на стоимости усилителя, хотя это и приводит к более легким режимам работы конденсаторов и, соответственно, большей надежности схемы. Однако не имеется каких-либо доказательств, что эти понятия неадекватны.

Схемы с Распределенной нагрузкой. В недавно изданных в Соединенных Штатах статьях2,3 утверждается превосходство так называемой "ультралинейной" выходной схемы, в которой выходные лампы используются как тетроды, охваченные нелинейной отрицательной обратной связью. Обратная связь вводится путем подключения экранирующих сеток выходных ламп к отводам на первичной обмотке выходного трансформатора. И утверждается, что это приводит к явному улучшению качества по сравнению с триодом, охваченным отрицательной обратной связью с той же глубиной.

Авторы, пишущие эти строки, не верят таким утверждениям. Подобная схемотехника, являющаяся основой американских требований к "ультралинейности" и высокой эффективности, фактически известна в Соединенных Штатах в течение нескольких лет. Была разработана методика расчета подобных схем, и они использовались в коммерчески выпускаемых высококачественных усилителях 4,5.

Основой этого подхода является распределение полного сопротивления нагрузки между электродами каждой выходной лампы для получения от нее оптимальных качественных показателей.

Наиболее простой вариант такой схемы показан на Рис. 1  

  

и используется фирмой Hafler and Keroes. Схема совершенно обычна, за исключением того, что экранирующая сетка тетрода может быть соединена с отводами первичной обмотки выходного трансформатора. Таким образом, возможно задать произвольный коэффициент связи между экранирующей сеткой и анодом и, соответственно, обеспечить произвольное разделение приведенного сопротивления нагрузки между обоими электродами. Если отвод подключен к точке A, то коэффициент связи равен единице, характеристики каскада соответствуют триодному включению и определяются динамическими характеристиками экранной и управляющей сеток, если отвод подключен к точке B, то коэффициент связи нулевой, и характеристики каскада соответствуют обычному тетродному включению. Если теперь перемещать точку подключения экранирующей сетки от точки B к A, будет происходить постепенное включение части нагрузки в цепь экранной сетки и постепенное изменение характеристик от тетродных в точке B к триодным в точке A.

 

Удобно рассматривать такой каскад, как каскад на тетроде, который охвачен отрицательной обратной связью через экранную сетку. Такой способ организации цепи обратной связи в каскаде на тетроде не является эквивалентным способу подачи напряжения обратной связи в цепь управляющей сетки. Во-первых, экранная сетка является нелинейным элементом в петле обратной связи. Во-вторых, потому что при увеличении глубины обратной связи происходит уменьшение размаха выходного напряжения вследствие отсечки анодного тока при провалах напряжения на экранной сетке, в конце концов, в пределе будут получены триодные характеристики. Соотношения, описывающие поведение такого каскада более точно, приведены в приложении.

 

На Рис. 2 приведены графики, иллюстрирующие влияние изменения распределения нагрузки между анодом и экранной сеткой лампы. При увеличении глубины обратной связи происходит уменьшение максимальной выходной мощности, относительного усиления и выходного сопротивления, причем, выходное сопротивление уменьшается очень быстро, потому что зависит не от относительного снижения усиления, а от его величины, которая существенно изменяется.

При постоянной выходной мощности доминирует вторая гармоника, которая медленно возрастает, пока не возникнет режим перегрузки. Так как максимальная выходная мощность прогрессивно уменьшается, то график, соответствующий уровню искажений при максимальной выходной мощности (или их процентное отношение к выходной мощности), иллюстрирует прогрессивный переход от тетродного включения к триодному. 

Из Рис. 2 видно, что коэффициент гармоник немного увеличивается, и создается впечатление нецелесообразности применения этой схемы. Похожие результаты можно получить, используя тетродное включение лампы и подав отрицательную обратную связь на управляющую сетку. Это приведет к аналогичному уменьшению выходного сопротивления и уменьшению коэффициента гармоник. Этот вывод совершенно справедлив для однотактного каскада.

 

(продолжение следует)

Использованы материалы с сайта (с) "NextTube" 

 

Приставка к приемнику для борьбы с импульсными помехами

По страницам журнала "Радио"

Приставка к приемнику для борьбы с импульсными помехами

Для борьбы с импульсными помехами может быть использована специальная приставка к радиовещательному приемнику. Она включается между предоконечным и оконечным каскадами усиления НЧ. Приставка имеет коэффициент передачи напряжения равный единице. Неравномерность частотной характеристики в полосе частот 100-8000 Гц не превышает 2,5 дБ. Амплитудная характеристика на низших частотах линейна в пределах 0-12 В. Приставка питается от выпрямителя приемника и потребляет по анодной цепи 8 мА и по цепи накала 0,6 А.

Принцип работы приставки основан на ограничении уровня импульсных помех. Его существенным отличием от обычных ограничителей является применение частотных преобразований спектра колебаний полезного сигнала и помех и использование следящего за уровнем громкости порога ограничения.

Общеизвестны ограничители с постоянным порогом ограничения и с порогом, следящим за уровнем несущей. Остаток помех на выходе таких ограничителей не прослушивается при сильных сигналах, однако при слабом сигнале оставшиеся помехи могут в несколько раз превышать уровень полезного сигнала.  

Если заставить порог ограничения следовать по огибающей громкости полезного сигнала (рис. 1), то эффект подавления помех повысится.

Работу ограничителя со следящим порогом можно улучшить, применив предложенные Д.В. Агеевым два взаимообратных частотных преобразования колебаний сигнала и помехи.

Рассмотрим, в чем заключается смысл этих преобразований.

Известно, что уровень громкости обычной радиовещательной передачи определяется главным образом низкочастотными составляющими, т. е. колебания высших частот имеют в среднем амплитуду, значительно меньшую, чем колебания низших частот. Это обстоятельство можно использовать для понижения порога ограничения. 

 

Обратимся к рис. 2, а. На нем показана осциллограмма полезного сигнала и помех. Полезный сигнал представлен здесь двумя частотами - низшей (допустим, 200 Гц) и высшей (2000 Гц). Амплитуда высшей частоты значительно меньше амплитуды низшей. Если подвергнуть такое колебание ограничению, то очевидно, что помехи 2 и 3 останутся неограниченными, так как уровень ограничения, определяемый главным образом уровнем низкочастотной составляющей, равен U11.

Если же в этом колебании ослабить низкочастотную составляющую, не ослабляя уровень высокочастотной составляющей и помех (а это легко сделать с помощью цепи из R/C), то уровень ограничения может быть взят ниже (U12). При этом будут ограничены все показанные на рисунке помехи (рис. 2,б). Последующим преобразованием (также с помощью RC) легко восстановить относительный уровень низкочастотной составляющей, при этом сигнал на выходе цепи примет вид, показанный на рис. 2, в. Таким образом, эта система позволяет снизить уровень импульсной помехи ниже уровня громкости сигнала.

Принципиальная схема приставки изображена на рис. 3. 

Напряжение колебаний, снимаемое через переходный конденсатор (на схеме он не указан) с анода лампы предоконечного каскада усилителя НЧ, подается через цепь из R1 и C1 на сетку левого (по схеме) триода лампы 6Н1П (Л1). Величины R1 и C1 выбраны так, что на сетке лампы колебания с частотой 100 Гц ослабляются в 10-12 раз сильнее, чем колебании с частотой 5000 Гц. Преобразованное таким образом колебание усиливается лампой. Усиление необходимо для того, чтобы сохранить коэффициент передачи приставки близким к единице, а также для улучшении работы ограничителя. Кроме того, в сеточной цепи лампы Л1 ограничиваются сильные импульсные помехи. С анода лампы колебания через конденсатор С3 и ограничивающее сопротивление R6 подаются на двусторонний диодный ограничитель, собранный на двух полупроводниковых диодах типа ДГ-Ц27, а с него через C4 и R7 непосредственно на сетку лампы оконечного каскада. Цепь из С4R7 и C5 осуществляет обратное частотное преобразование колебаний. Ее коэффициент передачи на высших частотах в 10-12 раз меньше, чем на низших. Таким образом, коэффициент передачи приставки оказывается равным единице, а ее частотная характеристика достаточно линейной в необходимой полосе частот.

Порог ограничения ограничителя, определяемый напряжением на конденсаторах С7 и С8, как уже указывалось выше, следует за уровнем громкости передачи. Для создания напряжения порога срабатывания колебания с потенциометра R5 подаются на сетку второго (правого по схеме) триода лампы Л1, усиливаются им и затем детектируются двумя полупроводниковыми диодами ДГ-Ц27. На нагрузках диодов (R11C7 и R12С8) получаются два равных противоположной полярности напряжения огибающей громкости полезного сигнала. Эти напряжения определяют уровни ограничения соответственно отрицательных и положительных амплитуд полезного сигнала.

Монтаж и регулировка. Приставка монтируется на отдельном шасси. К приемнику она может быть присоединена с помощью переходной колодки, которая вставляется в гнездо оконечной лампы, а лампа устанавливается на панельку колодки (подобный тип переходной колодки используется в магнитофонной приставке "Волна"). При таком способе включения приставки в приемник отрицательная обратная связь, имеющаяся в приемнике, может превратиться в положительную, так как приставка изменяет фазу колебаний на 180°. Для того чтобы избежать самовозбуждения приемника, необходимо поменять местами выводы вторичной обмотки выходного трансформатора (если напряжение обратной связи снимается с этой обмотки) или внести другие соответствующие изменения в цепь обратной связи. На задней стенке шасси можно поставить переключатель, выключающий приставку при отсутствии помех.

В приставке использована ламп в 6Н1П. Вместо нее можно поставить лампу 6Н8С. Указанные на схеме диоды ДГ-Ц27 могут быть заменены лампами 6Х6С или 6Х2П. При подборе деталей необходимо обратить внимание на то, чтобы бумажные конденсаторы С3 и С6 имели возможно большее сопротивление для постоянного тока. Необходимо также так подобрать сопротивления R11 и R12 (а также конденсаторы C7 и С8), чтобы величины их возможно меньше отличались друг от друга. Ось потенциометра R5 следует вывести под шлиц, так как ею придется пользоваться только при регулировке приставки.

Регулировка приставки производится в следующем порядке. Приставка подключается к приемнику. С помощью вольтметра проверяется режим работы лампы. Затем отключают ограничитель (разрывают цепь в точке а, отмеченной на схеме) и, настроив приемник на какую-либо станцию, устанавливают средний уровень громкости. При этом прием не должен сопровождаться заметными на слух искажениями. Громкость приема после включения приставки в приемник не должна уменьшаться. После этого приступают к регулировке ограничителя.

Ползунок потенциометра R5 устанавливают в нижнее положение (напряжение на сетку лампы не подается). Подключают в точке а ограничитель. Громкость приема после этого должна резко упасть, так как порог ограничения близок к нулю. Потенциометром R5 постепенно увеличивают напряжение порога, следя за увеличением громкости и уменьшением нелинейных искажений. Как только искажения перестанут быть заметными, дальнейшее увеличение напряжения порога следует прекратить, так как излишне высокий уровень порога снижает эффект подавления помех. На этом регулировка может быть закончена. Если приставка хорошо отрегулирована, при переключении диапазонов трески должны прослушиваться слабо.

Описанная приставка испытывалась с приемником "Балтика". Эффект подавления импульсных помех зависит от их вида. Те индустриальные и атмосферные помехи, которые представляют собой отдельные короткие, хотя и очень большие, импульсы, практически устраняются почти полностью (по слуховому восприятию). Некоторые же индустриальные, а также и атмосферные помехи, состоящие из последовательности большого числа почти сливающихся импульсов, подавляются, но не полностью.

Гладкие помехи, т. е. помехи в виде сплошного шума, приставка практически не ослабляет.

Опытным радиолюбителям предоставляется широкая возможность дальнейшего совершенствования приставки; схему ее можно упростить; так, при наличии достаточного запаса усиления в тракте низкой частоты приемника может оказаться излишним использование левого триода лампы Л1. Изменив несколько схему, можно исключить один из диодов ДГ-Ц, работающий в детекторе уровня порога.

Если несколько усложнить схему приставки и выбрать более оптимальный режим работы, можно получить лучшие результаты. Недостатком дайной системы ограничения является повышение порога ограничения группой быстро следующих друг за другом импульсов, что иногда уменьшает эффективность работы схемы.

Это явление можно значительно ослабить, если постоянная времени цепи заряда конденсаторов C7 и С8 будет больше постоянной времени их разряда (при действии импульсной помехи). Лучшее подавление помех наблюдается при подаче на сетку лампы уже ограниченного напряжения колебаний (напряжения между шасси и точкой а), но в этом случае при малых уровнях громкости проявляется нелинейность начального участка характеристик диодов, что выражается в запаздывании повышения порога ограничения.

В описываемой приставке напряжение порога ограничения изменяется в пределах лишь 0-30 В. Вследствие этого амплитудная характеристика всей системы на частоте 5000 гц линейна в пределах 0-2,5 В. При высококачественном воспроизведении этот недостаток может оказаться заметным. С точки зрения работы частотных преобразователей нежелательными элементами являются R6 и С4, образующие интегрирующую цепочку. Характер импульсных помех зависит от места радиоприема и определяется характером находящихся вблизи источников этих помех. Работу приставки еще можно улучшить, сообразуясь с характером помех, подобрать экспериментально в пределах от 1 до 15 мкФ емкости конденсаторов C7 и С8. Дальнейшее увеличение этих емкостей приводит к тому, что порог ограничения не успевает следовать за огибающей полезного сигнала. а уменьшение их приводит к заметному увеличению уровня порога в момент действия помехи и тем самым к созданию условий для прохождения ее на выход радиоприемника

Горбачев А. Приставка к приемнику для борьбы с импульсными помехами. "Радио". - 1956. - #11. - С.42-43.

От редакторов:

Мы опробовали данную приставку (и ее транзисторный вариант) с радиоприемником "УС-9": одиночные импульсные помехи подавляются сравнительно неплохо, а вот гладкие равномерные помехи и интерференционные свисты практически не подавляются. Лучшее подавление импульсных помех можно получить, используя вместо диодов КП-3, КП-4 - фриттер от старых телефонных аппаратов либо более современные диоды - Д218, Д-311, Д-18, Д-20. Ручку регулятора порога лучше не укорачивать, т.к. в процессе работы с приставкой возникает необходимость в оперативном изменении порога в зависимости от характера передачи и помех. В целом приставка заслуживает внимание, особенно у жителей городов, где больше индустриальных помех.

Радиоэлектронщики и лирики.

Пестриков В.М. Радиоэлектронщики и лирики//Радиохобби. - 2001.- #2. - С. 2-3.

"А, если этой ночью ты в дороге,
Если путь еще далек.
Пусть прогонит твои тревоги,
Радио ночных дорог."

( Валерий Сюткин. "Радио ночных дорог".) 

 Поэзию и науку объединяет непрерывный творческий поиск творцов, новаторство мыслей и нестандартное решение проблем. Перефразируя академика В. И. Вернадского, можно сказать, что ученые есть такие же фантазеры, как и поэты. Без фантазии нет творчества ни в чем. В поэзии свои условности, своя специфика. Доказанная научная истина излагается в основном в учебниках. Любая гипотеза требует доказательства. В поэзии, связанной с наукой не только научная истина, но и мечта парит на крыльях фантастики. Фантастику, где необычное создается нематериальными, сверх естественными силами, в нашем литературоведении называют "фантазией" или чистой "фантастикой". Фантазия дает полет мысли, она делает нашу жизнь лучше, зовет к Всемирной любви, пронизывает мечтой и любовью, своеобразными радиоволнами. Окружающий Космос, в котором происходят различные события, оказывает влияние на жизнь человека на маленьком острове во Вселенной, называемом Землею. Научные открытия ученых расширяют границы познания природы и дают вдохновение поэтам.

В 1902 г. английский физик Оливер Хевисайд одновременно с американским электротехником Кеннели предсказали существование высоко над поверхностью Земли ионизированного слоя, который должен отражать радиоволны. Только в 1924 г. за 2 месяца до смерти О. Хевисайда, было получено подтверждение существования слоя. Открытый слой атмосферы получил название слоя Хевисайда. Поэт Сергей Орлов через 42 года после открытия написал удивительные стихи об этом:

 
"За слоем Хивасайда, за легкой пылью
Земной атмосферы безмолвье звучит.
Холодная вечность, дремучие крылья,
Расправив в мирах, беспредельно парит."

Если вверху безмолвие, то внизу атмосферы гремят грозы. Работают природные передатчики радиоволн. Сигналы, которые впервые в мире принял на радиоприемник русский ученый А. С. Попов. Поэт трудных и спорных метаморфоз Николай Заболоцкий не остался в стороне от воспевания этого природного явления и посвятил ему такие поэтические строки:

"Сколько раз она меня ловила,
Сколько раз, сверкая серебром,
Сломанными молниями била,
Каменный выкатывала гром!"

("Гроза идет", 1957 г.)

(продолжение следует)

Расчет выходных трансформаторов

 Комаров Е. Расчет выходных трансформаторов. - В помощь радиолюбителю. - 1959. - №8. - 10-29. 

Назначение выходного трансформатора

 Выходной трансформатор радиоприемника или усилителя нужен для согласования выходного сопротивления оконечной лампы каскада с нагрузкой, т. е. громкоговорителем.

Качество работы выходного каскада в основном характеризуется величиной частотных и нелинейных искажений.

Частотные искажения появляются вследствие непостоянства величины сопротивления нагрузки для различных частот.

Вследствие нелинейности характеристик ламп оконечного каскада возникают нелинейные искажения. Большой коэффициент нелинейных искажений в усилителе нетерпим, так как влечет за собой резкое ухудшение качества звучания.

Как величина полезной мощности, так и значение коэффициента нелинейных искажений в большой степени зависят от величины нагрузочного сопротивления оконечного каскада. При неправильном выборе величины нагрузки уменьшается полезная мощность, отдаваемая лампой, и растет коэффициент искажений. Наивыгоднейшие значения сопротивлений нагрузки для типовых режимов конкретных ламп будут приведены в табл.1 в следующем выпуске рассылки.

Нужная величина сопротивления нагрузки для большинства ламп составляет несколько тысяч Ом. Величина же сопротивления звуковых динамических громкоговорителей выражается в единицах ома. Поэтому непосредственное включение катушки громкоговорителя в анодную цепь лампы нецелесообразно.

Для согласования этих сопротивлений я применяют выходные трансформаторы.

Расчет выходных трансформаторов

На рис.1

Упрощенная схема
приведена принципиальная упрощенная схема выходного каскада, на рис.2

Эквивалентная схема
изображены эквивалентные схемы этого каскада для различных частот усиливаемого сигнала. Здесь R1 - внутреннее сопротивление лампы; r1 - активное сопротивление первичной обмотки; r2 - активное сопротивление вторичной обмотки; Ls - индуктивность рассеяния трансформатора; R1 - приведенное сопротивление нагрузки (сопротивление со стороны первичной обмотки при включении во вторичную нагрузку); La -индуктивность первичной обмотки.

Расчет выходного трансформатора можно разделить на две части: электрический расчет и конструктивный расчет (по данным электрического расчета).

При электрическом расчете определяются такие параметры трансформатора, как коэффициент трансформации, индуктивность первичной обмотки, индуктивность рассеяния и активные сопротивления обмоток.

При конструктивном расчете находятся числа витков обмоток, диаметр проводов, габариты и сечение стального сердечника.

Заданными величинами при расчете обычно являются: внутреннее сопротивление лампы, наивыгоднейшее сопротивление нагрузки. Величина постоянной составляющей анодного тока лампы (тока покоя), мощность громкоговорителя и сопротивление его звуковой катушки, а также граничные частоты полосы пропускания (частоты, для которых усиление должно быть не меньше 0,7 от максимального уровня).

(продолжение следует)

СХЕМЫ ПРИЕМНИКОВ И УСИЛИТЕЛЕЙ.

Мы продолжаем публиковать материалы из книги "Справочник радиолюбителя" под редакцией инж. И. Кляцкина и инж. А. Шнейдермана, 1931 год.

ГЛАВА VI. СХЕМЫ ПРИЕМНИКОВ И УСИЛИТЕЛЕЙ.

А. Классификация схем.

Назначение любого радиоприемника - воспринять с помощью антенного устройства из окружающего его пространства энергию той именно частоты, с какой работает принимаемая радиостанция и с помощью этой энергии заставить звучать телефон.

Все радиоприемные схемы разделяются на два основных класса: схемы детекторные и схемы ламповые, (к последним относятся также приемники комбинированные, в которых одновременно с лампой работает и детектор. 

1. Детекторные схемы.

Детекторными схемами приемников называют такие, в которых энергия высокой частоты, попадающая от передающей станции в приемный контур, частично превращается кристаллическим детектором в энергию звуковой частоты, которой и питается телефон. Основной отличительный признак детекторной схемы - использование принимаемой энергии для работы теле фона, т.е. отсутствие местного источника энергии.

2. Ламповые схемы.

В ламповых схемах обязательно наличие местного источника энергии (батарей, аккумуляторов, электрической сети).

Принимаемая от передающей станции энергия служит исключительно для управления с помощью электронных ламп питания телефона от местного источника. Вся необходимая для работы телефона энергия доставляется от местного источника (анодной батареи). Превращение колебаний высокой частоты в колебания (низкой) звуковой частоты совершается электронной лампой, работающей в качестве детектора. Слабые колебания высокой и звуковой частоты усиливаются также лампами, работающими в качестве усилителей высокой или звуковой частоты.

В зависимости от числа применяемых в приемной схеме ламп, приемники называются: одноламповыми, двухламповыми, трехламповыми и так далее.

В ламповых схемах одна лампа обязательно должна работать в качестве детектора, к которой могут быть добавлены, в зависимости от необходимости, лампы для усиления высокой частоты и звуковой (низкой) частоты. Другими словами, всякая ламповая схема состоит обязательно из части (элемента) детекторной, к которой могут быть добавлены элементы усилительные.

Обозначение. В радиотехнической литературе приняты обозначения ламповых схем, состоящие из трех знаков: двух цифр и буквы V между ними, например: 0-V-0, 1-V-2. Буква V - обозначает наличие в схеме лампы, работающей в качестве детектора (детекторного элемента). Стоящая впереди V цифра показывает, сколько ламп в схеме усиливают высокую частоту, а последняя цифра - сколько ламп усиливают звуковую частоту.

Так, например: 0-V-0 значит - одноламповый приемник; 1-V-2 - четырехламповый приемник, в котором одна лампа является усилителем высокой частоты, одна - детектором и две - усилителями звуковой частоты.

3. Комбинированные схемы.

Комбинированные схемы относятся в сущности, к ламповым схемам т.к. имеют местные источники энергии, но отличаются от них применением кристаллического детектора, вместо лампового. К таким схемам относится детекторные приемники, с усилением высокой или звуковой частоты, или той и другой частоты вместе, а также рефлексные схемы.

Обозначение. В отличие от ламповых схем, комбинированные схемы обозначаются следующим образом: 0-Д-1, 1-Д-2 и т.п., где цифры обозначают число ламп, усиливающих высокую и звуковую частоту, а Д - кристаллический детектор.

4. Простые и сложные схемы.

Как детекторные, так и ламповые приемники могут быть построены по простой или сложной схеме.

Приемники по простой схеме (рис. 1) имеют один колебательный контур, состоящий из антенны н элементов настройки (конденсатор, катушка) приемника.

 

Рис.1

Приемники по сложной схеме (рис. 2) имеют минимум два колебательных контура.

Рис.2

5. Принцип работы детекторного приемника.

В виду того что в детекторных схемах мощность для приведения в действие телефона берется от энергии, принимаемой от передающей радиостанции, для детекторной катушки L, входящей также в детекторный контур (см. рис. 3), или путем изменения расстояния между катушками L и Lg (см. рис. 4) при индуктивной связи.

Рис.3

Рис.4

При сложной схеме, даже при самых благоприятных условиях, используется полезно значительно меньше мощности из приемной антенны, чем при простой схеме. Однако, все же приемники по сложной схеме пользуются большой популярностью и широко распространены, т.к. дают более острую настройку, т.е. увеличивают избирательность приемника и ослабляют атмосферные помехи.

При наличии переменной детекторной связи также возможно немного увеличить избирательность приемника, но за счет понижения слышимости, т.к. путем сильного ослабления связи между антенным и детекторным контурами нарушается условие отсасывания наибольшей мощности.

При приеме иа схему "короткие волны" (конденсатор и катушка включены последовательно) избирательность приемника увеличивается по сравнению с приемом по схеме "дл. волны". Дальнейшего увеличения избирательности можно добиться включением последовательно в антенну конденсатора емкостью 200-ЗО0 пФ. 

Так все-таки, какая лампа нужна и будет ли она?

В продолжение темы "Какая оампа нам нужна"

А. Белканов 

В середине 20-х мировой радиопромышленности настоятельно требовалась лампа с высоким коэффициентом усиления и низкой проходной емкостью, способная работать на радиочастотах. В лаборатории EMI / Marconi Osram был разработан первый пентод и назывался он DF 51. В 1932г. российские потребители буквально взмолились перед "Светланой": Разработайте и выпустите двухсетку с бариевым катодом для питания от сухих элементов. Что и было выполнено в том же году.
 Что же сейчас? Ситуация повторяется с той лишь разницей, что отечественные производители полностью ориентированы на зарубежный рынок. Внутреннего спроса нет и не предвидится (по их просвещенному мнению),а тот невеликий ассортимент, который ими выпускаем нынче, итак находит покупателя. Не у нас, а там, далеко... Все как всегда. Гром пока не грянул.

Помните наше обращение в прошлом номере к отечественным производителям с предложением сотрудничества? Так вот, следует признаться честно - это оказалось им абсолютно ненужным. То есть конечно мы встретились с разработчиками на "Светлане", представили свои мыслишки по модификации существующих и разработке новых, но ... никакой реакции и внимания. А ведь лампы нужны не только отечественным любителям, они могли бы стать ходким товаром "за бугром" и тем самым принести немалую прибыль неблестяще чувствующим себя производителям.
Заодно мы выяснили, что специфики применения звуковых ламп разработчики не ведают и видимо, не желают ведать. Им же хуже!

Итак, что же предлагалось?

1. В СССР была в свое время мощная лампа, не уступающая ничем 300В. Называлась она сначала МС-3, затем М-457, потом ГМ57 и наконец приобрела вполне бытовую маркировку - УБ180. Прямой накал, оксидное покрытие катода, Uн=4 В, Iн=2,1 А, мощность на аноде 50 Вт, m = 9 и Ri=1,6 кОм. Вполне реально было бы перевести лампу на октальный цоколь только не с гребешковой ножкой*, а с обычным донышком, как у EL34, 5881(6ПЗС-Е), 6550 и др. Причем цоколь применить от 6550 (с диаметром 43мм), на который можно поставить баллон тоже солидных размеров. Он вполне подойдет от 6550, либо несколько большей высоты. Чем не альтернатива 300В российской разработки? Один существенный минус - внутреннее сопротивление вдвое больше, чем у "трехсотки". Есть над чем подумать...

2.Если вы считаете 300В самой бескомпромиссной лампой всех времен и народов, то это не совсем верно. В довоенные и послевоенные времена те же английские фирмы - MOV (Marconi Osram Valve ), GEC (General Electric Company - England), Mullard,Mazda, а также Siemens и Telefunken выпускали лампы Da, Ed (Siemens),DA30, DA60, DA120, PX 4 (Marcony),PX 25 (Ever Ready) и т.д. по параметрам и звуку ничуть не хуже, чем 300В.Для справки: после того как трехсотка утратила значок WE (Western Electric) и стала производиться под маркой головной компании AT&T, назначение ее было вовсе не для звука. Она уходила на склады Пентагона для ламповых стабилизаторов напряжения. В звуке за нее работали прекрасные европейские лампы. Так вот, баллоны у них были прямые, цилиндрические, не похожие на "кобру" трехсотки. Поэтому мы предложили "втащить" 300В в баллон 6550 с родным октальным цоколем. На нем найдутся лишние ножки для вывода средней точки. То, что баллон выдержит максимальную мощность анода 45 Вт + тепло накала (5В х 1,2 А = 6 Вт) сомнений не вызывает. Такой же баллон рязанского триода 572 выдерживает более 100 Вт. Делается это не ради внешнего вида. Во-первых, при одинаковой цоколевке с 6B4G (6-ти вольтовый аналог 2АЗ), вышла бы очень неплохая замена на триод более мощный. Вопрос с совместимостью напряжений накала технических проблем не представляет (погасить лишние 1,6 В балластным резистором). Во-вторых, появляется возможность более жесткого закрепления в баллоне, применив слюдяные держатели от той же 6550. В-третьих, втискивать электродную систему в такой баллон куда проще, чем манипулировать с коброй, хотя прямого отношения к потребительским свойствам это не имеет. А вот дешевле, следовательно - доступнее из-за упрощения операции, лампа стать вполне может.

3. Наконец, всем известен лучевой тетрод, применяемый для строчной развертки в устаревших телевизорах - 6П45С. Его аналог Telefunken EL509/6KG6 очень популярен в усилителях. Кстати, Тим Паравичини (E.A.R. England) опубликовал схему KITa в Sound Practices на EL509 и производит их большим числом под названием YOSHINO 859 (раскачка выходной лампы происходит по второй сетке). Лампа имеет два недостатка: 1) подвод опасного анодного напряжения к макушке баллона; 2) цоколь Magnoval, требующий применения хрупкой и достаточно дефицитной 9-ти штырьковой панельки.

(продолжение следует)

Использованы материалы с сайта: "Вестник А.Р.А." 

Трансформаторы

Cправочные материалы по выходным трансформаторам от ламповых радиоприемников, радиол, магнитол, магниторадиол, электрофонов, автомобильных радиоприемников и телевизоров.

 

 

 Литература:

  1. Рехвиашвили Ю.Г., Бачинский А.А. "Радиоприемники, радиолы, магнитофоны, радиограммофоны". Издание 2-е. Москва: "Связь", 1967
  2. Элементы и детали любительских приемников". (Справочная книга) Под. общей редакцией В.В. Енютина МРБ. Выпуск 55. Москва-Ленинград: "Государственное энергетическое издательство", 1950

 

Халявный сыр бывает только в мышеловке (или заметки о том, что дешевой 300В не бывает)

Выходной триод 300В 

Стали нас донимать любители невыносимо качественного звука вопросами о том, где приобрести знаменитые триоды 300В. Послать их на завод "Рефлектор" в Саратове, вроде далеко, просто послать - неловко, все-таки свои ребята. Вот мы и посылаем их на радиорынки, что на Маршала Казакова в Питере и на Митинский рынок в Москве.

Робко спрашивают о цене. Отвечаем - 27-37. Чего? Долларов - отвечаем. Подавив комок замешательства, любитель не отстает и просит подтвердить, что это, наверное, за пару. А как с панельками быть? Теперь приходит наш черед подавлять комок ненависти к собственному раздражению и ласково так наставлять человека, будто сами вчера обедали с Биллом Гейтсом в гостинице Рэдиссон-Славянская. Мол, цена эта за штуку, без панельки и что штука это довольно кривая во всех смыслах, прямых и переносных. А за прямую нужно выложить вдвое больше. Чтобы поддержать разговор об уже не нужной ему "трехсотке", человек интересуется, отчего ж так дорого?

Хочется остеречь этих наивных молодых ребят. К примеру, наговорить кучу технологической чепухи о том, как трудно было В.А. Шадееву в "Совтеке" одному, без опытных соратников, разрабатывать вновь, по образцу, эту самую знаменитую лампу. Да как она потом внедрялась на заводе в Малой Вишере (под Петербургом, два часа на электричке), да как потом оказалась в Саратове и прочая и прочая... Все это окажется правдой и, одновременно, неубедительной ерундой. Аттила Балатон, молодой француз, взявший на себя труд написать историю ламповой техники и самих ламп, вышедших до WW2 (Вторая мировая война), побывал на последней площадке AT&T в Канзасе, перед самым закрытием производства, в 1988 г. Поведал об этом миру в A.W.A. Review, Vol.4,1989, а в ноябрьском номере JAES за 1989 г. появилась его статья в сильно кастрированном виде. Так выходит, что дураков редакторов у них тоже хватает, не только у нас им умный вид производить. Несмотря ни на что, статья замечательная, с полным перечнем ламп и их формальными параметрами, вышедших на ф. Western Electric вплоть до появления З00А в 1935. Через год с небольшим ее заменила 300В, вот тут-то все и началось...

Есть фотографии ее поэтапной сборки и достаточно подробное описание материалов, которые ушли на изготовление лампы.

Чувствуем, что и в этот раз мы не убедительны. Так вот, стоимость лампы обусловлена немалой трудоемкостью ее сборки и оправдана реальным спросом на нее на мировом рынке. А на этом самом рынке еще в 1988 г. за нее давали $ 180-200. Из-за того, что лампа дефицитная и главным образом за то, что звучит хорошо. Вывихнутому на звуке американцу отдать за лампу двести долларов, это как потерять и не заметить. Главное - получить предмет вожделения!
 Когда же, после закрытия производства 300В в Штатах, китайцы принялись ее делать, американцы встали в позу: во-первых, она хуже, а во-вторых, она рождена не под небом Америки, а значит должна быть дешевле. И наши трехсотки, слава Богу, тоже дешевле оригинальных, вестерновских. А то, что по нашим домашним понятиям дорого платить около сорока $, так на это можно ответить только одно: это не цена высокая, это денег мало. И говорим это без тени гнусной ухмылки. Отчего-то молодому человеку решительно подавай 300В. Потому как читал он в красивых околозвуковых журналах, что мол, на ней самый лучший звук выходит. Цена аппаратов с этой лампой его не смутила, он их и так не собирается покупать. Он решает самостоятельно сделать аппарат не хуже. Правда паяльник он видел только на картинке, но ради такой экономии средств, можно и этому делу обучиться. Если собрался делать, надо делать по-крупному. Сходу сваять усилитель на самолучшей лампе и делу конец. Это вот по нашему, по-бразильски! Довольно, однако, ехидства. Решили и мы, если не позабавиться, но судьбу испытать. Этакая русская рулетка без летального исхода, но с возможной потерей денег. Купили трехсотки у очень известного и уважаемого человека на нашем петербургском рынке. Где он их берет, под пыткой не выдаст, лазейки знает. Все 4(четыре) лампы были категорически не похожи друг на друга. Разным было все: размеры баллона, толщина стекла, количество боковых держателей верхней слюды, положение электродной системы внутри баллона. Чем они были похожи, так это кривой посадкой колбы на цоколь. Написано было на них "Made in Russia", кроме того на паре - красный такой птичка. Это знак Совтека.

(продолжение следует)

Использованы материалы с сайта: "Вестник А.Р.А."

Справочные данные на выходной триод 300В