|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Minimalizacja zniekształceń harmonicznych we wzmacniaczu lampowym. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Wzmacniacze lampowe W artykule omówiono wyniki badań liniowości stopnia lampy ze źródłem prądu w obwodzie anodowym. Podano parametry modów elektrycznych dla szeregu triod wzmacniających zapewniających największą liniowość oraz pokazano charakterystyczne widma zniekształceń sygnału w tych modach pracy. Podano zalecenia dotyczące stosowania badanych lamp. Badanie potencjalnej liniowości stopnia lampowego miało kilka celów. Miało to obiektywnie potwierdzić możliwość wykorzystania źródeł prądowych jako obciążenia anodowego lampy, a tym samym zachwiać zaufanie przeciwników tego podejścia i wzmocnić wiarę jego zwolenników. Chciałem jeszcze raz sprawdzić poprawność szeregu zaleceń dotyczących wyboru trybu pracy stopni wstępnych podanych w [1], gdzie szczegółowo opisano kaskadę ze źródłem prądu oraz sposób obliczania samej kaskady i źródła prądu jest podawany. Mam nadzieję, że wyniki mojej pracy ułatwią wszystkim radioamatorom i audiofilom wybór rodzaju lampy i trybu jej pracy. W odróżnieniu od poprzedniego artykułu [2], gdzie badania wielu lamp przeprowadzono w trybach odbiegających od rzeczywistych, uzyskane wyniki można od razu zastosować w praktyce. W trakcie prac zoptymalizowano tryby pracy lampy w kaskadzie ze źródłem prądu w obwodzie anodowym, zapewniając maksymalną liniowość. Przypuszczalnym przeznaczeniem kaskady jest praca w obwodach przedwzmacniacza wzmacniaczy mocy; określało to listę lamp do przetestowania i napięcie wyjściowe, przy którym wykonano pomiary. Pomiary parametrów przeprowadzono kaskadowo według schematu pokazanego na rys. 1. Właściwie obwód został już opisany [3, 4], kaskadę uzupełniono o elementy regulujące prąd lampy i napięcie polaryzacji. Aby wyeliminować wpływ impedancji wejściowej sprzętu pomiarowego, stosuje się wzmacniacz buforowy pomiarowy, który charakteryzuje się bardzo dużą impedancją wejściową i liniowością. Zwracam uwagę na taki warunek: w rzeczywistych urządzeniach najlepsze rezultaty osiąga się stosując jako kolejny stopień wtórnik katodowy. Jako źródło sygnału wykorzystano generator GZ-118, a na wyjście wzmacniacza buforowego (A1) podłączono miernik zniekształceń nieliniowych S6-9 (NIM) i analizator widma HP-3585A. Zakres zmian prądów roboczych lampy jest ograniczony od dołu wymaganymi właściwościami częstotliwościowymi kaskady, a od góry dopuszczalną stratą mocy na anodzie. W ogólnym przypadku górną częstotliwość graniczną kaskady (w oparciu o poziom tłumienia wynoszący 3 dB) można określić ze wzoru fgr =1/(2πC∑R'). gdzie Su jest całkowitą pojemnością połączoną równolegle z obciążeniem (w tym pojemnością wyjściową lampy), R' jest całkowitą rezystancją zastępczą połączoną równolegle z obwodem anodowym lampy przy napięciu prądu przemiennego. Wyznaczono właściwości częstotliwościowe kaskady dla obciążenia w postaci wtórnika katodowego. W tym przypadku pojemność obciążenia jest bardzo mała, a całkowita rezystancja zastępcza R' jest prawie równa rezystancji wyjściowej lampy w punkcie spoczynku, która zależy od prądu spoczynkowego.
Pomiary przeprowadzono w następujący sposób: ustawiono minimalny (wstępnie wyliczony) prąd pracy lampy, dobrano napięcie na anodzie lampy w zakresie 100...150 V przy wartości skutecznej mocy wyjściowej kaskady napięcie 6 V. Następnie poprzez zmianę napięcia polaryzacji UCM zminimalizowano współczynnik harmoniczny napięcia wyjściowego. Procedurę znalezienia minimalnych harmonicznych powtórzono dla dużych wartości prądu pracy lampy, w wyniku czego uzyskano kilka punktów pracy uznawanych za optymalne; W tych punktach bardziej szczegółowo zbadano zachowanie kaskady. W przypadku lamp z modelami PSpise zakres poszukiwań trybu optymalnego był mniejszy ze względu na wstępne modelowanie trybów pracy na komputerze. Optymalny punkt pracy to taki, który zapewnia największą liniowość kaskady przy najniższym prądzie spoczynkowym. Oznacza to, co następuje: jeżeli minimalny poziom harmonicznych został zarejestrowany przy kilku wartościach prądu spoczynkowego, to najmniejszą z nich uznawano za optymalną. Stan spoczynku lampy, odpowiadający punktowi optymalnemu, wyznaczają dwa parametry: napięcie na anodzie lampy (UA0) i prąd katody lampy (Iк0 – mierzony był spadkiem napięcia na rezystorze precyzyjnym RK) w brak sygnału. W trakcie badania różnych typów lamp odkryto jeden ciekawy efekt, który, jak sądzę, nie został nigdzie wcześniej opisany. Okazało się, że dla różnych typów lamp charakter zmiany widma zniekształceń sygnału wyjściowego, w zależności od niewielkich zmian w trybie prądu stałego, znacznie się różni. Co więcej, nie mówimy o wejściu w obszar niskich prądów i napięć, gdzie lampa jest znacznie nieliniowa i takie różnice są całkiem spodziewane, ale w obszarze roboczym, gdzie nic nie zapowiada takich anomalii. Efekt jest stabilny i w niewielkim stopniu zależy od konkretnej lampy. Badano 18 rodzajów lamp (nie cały materiał został uwzględniony w tym artykule) i jeśli lampa zachowywała się w określony sposób, to badanie innej losowo pobranej próbki dawało w przybliżeniu ten sam obraz. Dlatego też zdecydowałem się na dodanie do charakterystyki lampy jeszcze jednego subiektywnego parametru, charakteryzującego stabilność widma harmonicznych sygnału wyjściowego w zależności od trybu DC lampy (zwanej dalej po prostu stabilnością). Konwencjonalnie wprowadzono trzy stopnie stabilności - „niską”, „średnią”, „wysoką”. Lampy o dużej stabilności charakteryzują się niewielką zmianą widma sygnału wyjściowego przy zmianie trybów prądu stałego w szerokim zakresie. Uderzającym przedstawicielem tej grupy lamp jest lampa 6N8S: zmiana trybu pracy na prąd stały powoduje jedynie niewielką (1,5...2,5 dB) zmianę poziomu drugiej harmonicznej, a wyższe harmoniczne nie pojawiają się. Być może jest to jeden z powodów, dla których audiofile kochają tę lampę; wybacza wszystkie możliwe i niewyobrażalne błędy projektowe. Lampy o średniej stabilności reagują na zmiany w trybie DC ostrzej, ale przewidywalnie. Przykładowo, gdy napięcie anodowe maleje, zmiany w widmie sygnału wyjściowego stają się zauważalne bardzo szybko: wzrasta poziom drugiej harmonicznej i pojawiają się wyższe harmoniczne. Im dalej mod odbiega od punktu optymalnego, tym wyższe są poziomy harmonicznych i większa ich liczba. Lampy o niskiej stabilności gwałtownie zmieniają charakter widma sygnału wyjściowego przy stosunkowo niewielkich zmianach w trybie DC i czasami mają kilka stref pracy ze stromym przejściem między nimi. Typowym przykładem jest lampa 6C3P. Gdy napięcie anodowe zmienia się zaledwie o 6%, lampa gwałtownie zmienia charakter widma: zanikają wyższe harmoniczne, wzrasta poziom drugiej harmonicznej, a wraz z dalszym wzrostem napięcia anodowego niewiele się zmienia. Gdy lampa znajduje się w strefie niskiej stabilności, zazwyczaj osiągane jest minimalne zniekształcenie harmoniczne, a lampa jest wyjątkowo wrażliwa na tryb prądu stałego, niewielka zmiana trybu może skutecznie kontrolować poziom i stosunek amplitudy harmonicznych. Dla niektórych typów lamp podano charakterystykę obu trybów pracy. Odrębnie zbadano możliwości pracy lampy przy niskim napięciu anodowym. Pojawiające się co jakiś czas zalecenia dotyczące stosowania lamp konwencjonalnych w kaskadzie rezystancyjnej przy niskim napięciu anodowym są, delikatnie mówiąc, bezpodstawne. Zastosowanie źródła prądowego w obwodzie anodowym jest jedną z możliwości realizacji takiego kaskadowego trybu pracy z wystarczającym wzmocnieniem i zadowalającymi właściwościami częstotliwościowymi, bez wchodzenia w tryb „mikroprądowy”. W przypadku lamp, które moim zdaniem działały akceptowalnie w takich trybach, wskazane są odpowiednie parametry. Na ryc. Rysunek 2 pokazuje widmo sygnału wyjściowego stopnia rezystancyjnego przy użyciu lampy 6N8S (konkretnie podaję przykład zmiany parametrów stopnia za pomocą tej lampy, ponieważ jest ona uważana za jedną z najbardziej liniowych). Lampa działa w przybliżeniu w tym samym trybie (ten sam egzemplarz), co w kaskadzie ze źródłem prądu (UA0 = 187 V, lK0 - 4,7 mA), rezystancja rezystora anodowego wynosi 20 kOhm. Wartość tę dobrano zgodnie z często spotykanymi zaleceniami: przyjąć jej rezystancję 2...3 razy większą od rezystancji wewnętrznej lampy w punkcie spoczynku. W przypadku tej lampy rezystancja wewnętrzna przy prądzie 4,7 mA wynosi 9150 omów. Porównajmy spektrogramy: zastosowanie źródła prądu (ryc. 3) doprowadziło do prawie dziesięciokrotnego obniżenia poziomu drugiej harmonicznej, trzeciej harmonicznej zanikła całkowicie! W związku z tym kaskadowe zniekształcenie harmoniczne zmniejszyło się z 0,608% do 0,078%, a sygnał wyjściowy ma korzystniejsze widmo. Wraz ze wzrostem poziomu wyjściowego korzyści płynące z bieżącego stopnia źródłowego stają się jeszcze bardziej wyraźne. W tabeli zbiorczej przedstawiono średnie parametry optymalnych trybów pracy wszystkich lamp, a spektrogramy (rys. 4-12) przedstawiają charakterystykę widm harmonicznych sygnału wyjściowego niektórych z nich.
Należy wziąć pod uwagę, że lampy mają znaczny rozrzut parametrów, a przy zastosowaniu różnych lamp nie będzie całkowitej zbieżności parametrów kaskady, ale różnice są niewielkie - 15...25%. Dlatego napięcie na siatce lampy jest charakteryzowane jako przybliżone i służy jako wartość wyjściowa do obliczeń. W przypadku lamp kombinowanych podano parametry części triodowej; Pentoda 6Zh38P jest włączana w trybie triodowym (zwróć uwagę na tę lampę!). W wyniku badań i pomiarów nieliniowości triod wzmacniających stosowanych ze źródłem prądowym w obwodzie mocy i stopniu buforowym autor doszedł do następujących wniosków. 1. Porównanie wyników uzyskanych z parametrami stopni rezystancyjnych przy użyciu tych samych lamp pokazuje, że zastosowanie źródła prądowego (nawet na tranzystorach!) znacznie zwiększa liniowość stopnia i poprawia skład widmowy napięcia wyjściowego. 2. Wysoka liniowość kaskady ze źródłem prądowym w obwodzie mocy oraz ulepszone widmo sygnału wyjściowego znacznie poszerzają gamę lamp nadających się do stosowania w wysokiej jakości wzmacniaczach audio. Tradycyjnie krytykowane lampy 6N2P, 6НЗП, 6Н23П wykazują doskonałe wyniki w zakresie liniowości i jakości dźwięku! 3. Wzmocnienie kaskady ze źródłem prądu dąży do wartości równej wartości μ lampy (przy wystarczająco dużej rezystancji wejściowej następnego stopnia). Ogólnie rzecz biorąc, umożliwia to zmniejszenie wymaganej liczby stopni przy zachowaniu określonej czułości. 4. Spadek napięcia anodowego lampy prowadzi do pogorszenia liniowości kaskady. Choć obecny stopień źródłowy pozwala na taką pracę większości lamp, nie zaleca się stosowania takich trybów we wzmacniaczach wysokiej jakości. Wniosek ten dotyczy nie tylko konwencjonalnych lamp radiowych, ale także tych zaprojektowanych do pracy przy niskim napięciu. Badania lamp 6S63N [1] i 6N27P (typowe napięcie anodowe – 28 V) wykazały, że najlepszą liniowość kaskady uzyskuje się przy znacznie wyższym napięciu anodowym. 5. Jeżeli wzmacniacz zasilany jest napięciem niestabilizowanym, należy zastosować lampy o dużej stabilności widmowej harmonicznych. Zastosowanie zasilaczy stabilizowanych usuwa to ograniczenie i umożliwia korzystanie ze wszystkich wymienionych tutaj lamp ze stabilnymi wynikami. 6. Jeśli lampa ma wyraźną strefę o niskiej stabilności widma, najwyraźniej należy jej unikać, ponieważ nie ma informacji o tymczasowej stabilności takiego trybu (przynajmniej od autora). Podczas strojenia wzmacniacza za pomocą samego INI istnieje niebezpieczeństwo wpadnięcia właśnie w tę strefę działania, ponieważ w tym trybie osiąga się najniższe całkowite zniekształcenie harmoniczne napięcia wyjściowego kaskady. literatura
Autor: E.Karpov, Odessa, Ukraina
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Internet jest szkodliwy dla drzew ▪ Nadajniki sygnału do 1,5 Gb/s ▪ Tworzenie idealnej tekstury czekolady ▪ Jowisz odwraca komety i wysyła asteroidy na Ziemię ▪ Odkurzacz do aparatów fotograficznych z wymiennymi obiektywami
▪ sekcja witryny Elektryczne urządzenia gospodarstwa domowego. Wybór artykułów ▪ artykuł Och, jak zabójczo kochamy! Popularne wyrażenie ▪ artykuł Który z żywych organizmów jest największy? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł z akonitu. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ Artykuł Różne kompozycje do usuwania plam. Proste przepisy i porady
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony