|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Kaskady transformatorów ze wzbudzeniem parafazowym. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Wzmacniacze lampowe W artykule przedstawiono oryginalne wersje obwodów kaskad lamp transformatorowych. Kombinacje dwóch kaskad jednocyklowych ze wzbudzeniem parafazowym pozwalają na uzyskanie ciekawych modyfikacji, podobnych do kaskad przeciwsobnych. Opisano ich zalety i wady, podano wzory obliczeniowe oraz wyniki badań parametrów. Omówione w artykule warianty stopni wyjściowych wzmacniaczy lampowych wywodzą swoją genealogię od zwykłego jednocyklowego stopnia wyjściowego [1,2]. Uzyskany wynik to wyraźny kompromis, ale każda z opcji opisanych schematów ma jakieś zalety i oceńcie sami, jak bardzo są one wartościowe. Stopnie transformatorowe z zasilaniem równoległym Początkowo wykorzystałem stopień wyjściowy we wzmacniaczu zgodnie z obwodem pokazanym na ryc. 1, na siłę, pomimo swoich braków [3]. W rzeczywistości jego główną zaletą jest brak stałego magnesowania transformatora wyjściowego. Pozwala to na poprawę parametrów kaskady poprzez zwiększenie indukcyjności uzwojeń i (lub) zmniejszenie pasożytniczych parametrów transformatora. W takiej kaskadzie z równoległym obciążeniem odwrócenie magnesowania obwodu magnetycznego następuje w pętli symetrycznej. To jest „dobre”, bo nie pojawiają się w nim nawet harmoniczne, a dopuszczalny zakres indukcji wzrasta; „złe”, ponieważ gdy indukcja przechodzi przez zero, krzywa magnetyzacji jest zasadniczo nieliniowa.
Jeśli transformator pracuje na symetrycznej pętli przemagnesowania, nic nie stoi na przeszkodzie, aby kaskadę przerobić na przeciwsobną, dodając swoje zalety i wady do tych już dostępnych. Oczywiście można zadać rozsądne pytanie: po co to robić? postaram się odpowiedzieć. Opracowując lampowe UMZCH, starają się osiągnąć najbardziej liniowe, pozbawione zniekształceń wzmocnienie, przede wszystkim metodami, które pozwalają tłumić niechcianą nieliniowość bez stosowania ogólnego sprzężenia zwrotnego. Kaskady przeciwsobne umożliwiają zwiększenie liniowości potężnych kaskad metodami parametrycznymi bez wprowadzania sprzężenia zwrotnego, wykorzystując symetrię struktury. Omówione w [4] metody tłumienia parzystych harmonicznych w kaskadach jednocyklowych poprzez dobór typów i trybów lamp są mniej uniwersalne w porównaniu ze strukturą przeciwsobną. W rezultacie harmoniczne nieparzyste dominują w widmie sygnału wyjściowego, ale ich poziom jest o rząd wielkości niższy niż stłumionych parzystych, więc znacznie łatwiej jest sobie z nimi poradzić innymi metodami. Kaskada pojedynczego cyklu jest zasadniczo asymetryczna. Konsekwencją tego jest to, że szybkości narastania i opadania frontów sygnałów o charakterze pulsacyjnym są zasadniczo różne. Prowadzi to również do zwiększonego poziomu zniekształceń fazowych. W kaskadach przeciwsobnych ta wada jest mniej wyraźna. Obwód kaskady przeciwsobnej z pierwotnego (zgodnie z ryc. 1) można uzyskać poprzez włączenie obciążenia między wyjściami dwóch kaskad jednocyklowych z zasilaniem równoległym i odpowiednio wzbudzenie tych kaskad sygnałem parafazowym ( Ryc. 2). W przypadku lamp o niskim napięciu polaryzacji obwód pokazany na ryc. 3, ponieważ w tym przypadku oddzielne źródło polaryzacji nie jest wymagane. W rzeczywistości obwód ten jest podobny do konwencjonalnej kaskady różnicowej. Normalna praca tych kaskad jest możliwa tylko w klasie A. Jeśli lampy są identyczne, to wzmocnienie takiego stopnia dla sygnałów dwufazowych
gdzie (μ to wzmocnienie lampy; R to jej rezystancja wewnętrzna; RH to rezystancja obciążenia i rezystancja wyjściowa
Kondensator izolujący Cp może być nieobecny w pewnych warunkach, ale bez utrzymywania równych napięć na anodach lamp należy go zastosować. Ponadto obecność tego kondensatora pozwala na niezależną iw szerokim zakresie zmianę trybu pracy każdej lampy w kaskadzie. Możliwe staje się ustawienie trybu pracy kaskadowej z pożądanym poziomem parzystych harmonicznych, nawet dla lamp o znacznie różniących się charakterystykach.
W wyniku tej modyfikacji uzyskuje się podwojenie mocy wyjściowej oraz kompensację parzystych harmonicznych lamp i transformatora. Możliwe staje się dostosowanie widma zniekształceń sygnału. Dopuszczalne jest zmniejszenie wymiarów transformatora lub przy tych samych wymiarach poprawa jego parametrów. W przypadku braku magnesowania transformatora jego konstrukcja jest uproszczona. W tym przypadku jednak wymagane będzie wyższe napięcie zasilania, choć sprawność nawet teoretycznie nie przekroczy 25%. Impedancja wyjściowa zmodyfikowanego stopnia jest dwukrotnie większa, a poziom harmonicznych nieparzystych wyższy, ponieważ prąd sygnału przepływa przez dwie lampy. Oczywiście najbardziej nieprzyjemną wadą są harmoniczne nieparzyste, dla których tłumienia wskazane jest wprowadzenie lokalnego sprzężenia zwrotnego do stopnia wyjściowego. Najbardziej optymalne jest tutaj zastosowanie katodowego sprzężenia zwrotnego, jak pokazano na ryc. 4. Zobaczmy, co się dzieje po wprowadzeniu sprzężenia zwrotnego na prawdziwym przykładzie Zgodnie z teorią sprzężenia zwrotnego [3] spadek poziomu składowych harmonicznych Un zniekształceń jest proporcjonalny do głębokości sprzężenia zwrotnego A:
gdzie Un os jest poziomem n-tej składowej harmonicznej we wzmacniaczu z OOS. W obszarze średnich częstotliwości całkiem do przyjęcia jest rozważenie nie złożonych wielkości, ale ich modułów, które będziemy nadal robić. FOS w obwodzie katodowym lampy to szeregowe sprzężenie zwrotne napięciowe, w tym przypadku wzmocnienie KOS wzmacniacza objętego sprzężeniem zwrotnym jest równe:
gdzie K jest wzmocnieniem wzmacniacza bez sprzężenia zwrotnego; β to wzmocnienie pętli sprzężenia zwrotnego. Mianownik wyrażenia (4) odpowiada wartości A, której potrzebujemy:
Na tym etapie pożądane jest użycie lampy o maksymalnym wzmocnieniu i minimalnym poziomie trzeciej harmonicznej. Wybierając tetrodę wiązki 6P1P, ustawiamy pożądane wzmocnienie Kos = 3 (ta wartość w prawdziwym wzmacniaczu jest zwykle określana przez możliwości przedniego stopnia inwertera fazowego). Podstawiając wartość Kos do równania (4), obliczamy głębokość sprzężenia zwrotnego A.
Teraz, zgodnie ze wzorem (3), ponownie obliczamy poziomy składowych harmonicznych, zakładając, że parzyste harmoniczne są w pełni skompensowane (patrz tabela 1).
Do eksperymentów wykorzystano stopień wyjściowy zmontowany według schematu z rys. 5. 3 (odpowiada strukturze obwodu na ryc. XNUMX).
na ryc. 6 pokazuje widmo jego sygnału wyjściowego. Eksperymentalne wyniki pomiarów zniekształceń różnią się od wartości obliczonych o 20...25% (w kierunku degradacji). Wyjaśnia to również niepełna kompensacja parzystych harmonicznych - zastosowano lampy bez wstępnej selekcji. Liniowość nowej wersji wzmacniacza jest znacznie wyższa; Szczególnie atrakcyjna jest kaskada z katodowym sprzężeniem zwrotnym [5, 6], w której wszystkie jej parametry ulegają poprawie.
Głównym ograniczeniem w praktycznym zastosowaniu takiej kaskady jest jej niska sprawność; ze zwykłymi lampami można uzyskać moc wyjściową do 2 ... 3 watów. Zastosowanie takiego schematu kaskadowego jest wskazane przede wszystkim, jeśli istnieją gotowe transformatory wyjściowe stosowane w kaskadach jednocyklowych starego sprzętu radiowego (należy wyeliminować lukę w transformatorze). Dobrze nadaje się również do stopnia wyjściowego wysokiej jakości wzmacniacza telefonicznego, zwłaszcza jeśli transformator jest do tego specjalnie wykonany. na ryc. Na rysunku 7 przedstawiono widmo sygnału wyjściowego takiego wzmacniacza, przy maksymalnej mocy 0,6 W całkowity współczynnik harmonicznych całego toru nie przekracza 0,06%. Zaproponowane podejście można zastosować w innych wersjach kaskady o zasilaniu równoległym, zastępując źródła prądu w anodach lamp dławikiem z dwoma magnetycznie sprzężonymi uzwojeniami. W wyniku wprowadzenia drugiego zespołu uzwojeń uzyskana zostanie kaskada symetryczna z obciążeniem dławiącym (rys. 8) i sprawność sięgającą już 50%.
Przeniesienie źródeł prądu lub dławika do obwodu katodowego lamp daje symetryczny wtórnik katodowy (ryc. 9). Ta ostatnia wersja obwodu ma praktyczne znaczenie do zastosowania w stopniach wyjściowych przedwzmacniaczy z wyjściem transformatorowym, a także we wzmacniaczach telefonicznych. W kaskadzie zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 4, pentody i tetrody wiązkowe mogą być z powodzeniem stosowane poprzez wyeliminowanie rezystora Rk i zastosowanie stałego polaryzacji. Stopień wyjściowy z dzielonym obciążeniem Poszukując użytecznej modyfikacji struktury symetrycznej, pożądane było połączenie zalet kaskad jednotaktowych i przeciwsobnych bez ich wad, a mianowicie: posiadanie kompensacji parametrycznej parzystych harmonicznych, gdy rdzeń magnetyczny transformatora dopasowującego pracuje na prywatna pętla przemagnesowania. W związku z tym zaproponuję czytelnikom nową wersję stopnia końcowego z podzielonym obciążeniem - z dwoma transformatorami wyjściowymi (ryc. 10, 11). Moim zdaniem zastosowanie dwóch transformatorów to rozsądna cena za wyjątkowo dobre właściwości i dużą elastyczność.
Strukturę kaskady przeciwsobnej uzyskuje się przez połączenie uzwojeń wtórnych transformatorów wyjściowych dwóch kaskad jednocyklowych i wzbudzenie tych kaskad sygnałem parafazowym. W efekcie, dzięki parafazowej pracy kaskady, tłumione są nawet zniekształcenia harmoniczne (oczywiście z uwzględnieniem rzeczywistego współczynnika asymetrii ramion). Można go wysterować z dowolnego typu stolika z odwróconą fazą, można stosować dowolne lampy i wprowadzać do każdego ramienia różnego rodzaju lokalne sprzężenie zwrotne, zarówno niezależnie, jak i poprzecznie. Normalna praca wzmacniacza jest możliwa tylko w klasie A. Jak widać z tych dwóch schematów, istnieją dwie opcje realizacji kaskady, które znacznie różnią się właściwościami. Jeżeli dla prądu stałego w obu wersjach lampy są połączone równolegle, to dla prądu przemiennego włączenie lamp zależy od sposobu podłączenia uzwojeń wtórnych transformatorów wyjściowych i obciążenia do nich. Wzmacniacz posiada dwa transformatory wyjściowe, a ich rdzenie magnetyczne pracują w prywatnej pętli zwrotnej. Wyrafinowany czytelnik powie - to wada. Tak, z punktu widzenia redukcji kosztów, gabarytów konstrukcji i złożoności to prawda, ale jeśli kwestia jakości jest na pierwszym planie, to jest to zaleta. Po pierwsze, eliminowane jest przejście indukcji w transformatorze przez zero i odpowiednio charakterystyczne nieliniowości transformatora przy niskich poziomach sygnału. Po drugie, prądy spoczynkowe w ramionach kaskady można celowo ustawić inaczej, aby móc regulować poziom parzystych harmonicznych w sygnale wyjściowym i stosować lampy o szerokim rozkładzie charakterystyk. Różnica w stosunku do zwykłej kaskady przeciwsobnej polega na tym, że kompensowane są nawet harmoniczne. W klasycznym wzmacniaczu przeciwsobnym kompensacja zachodzi w polu magnetycznym transformatora wyjściowego; aw takiej połączonej kaskadzie - bezpośrednio na rezystancję obciążenia. Aby uzyskać podstawowe zależności projektowe i lepiej zrozumieć właściwości kaskad, przedstawiamy je w postaci obwodów zastępczych, zakładając, że lampy i transformatory są takie same. Aby to zrobić, wyobraź sobie lampy jako równoważne źródło pola elektromagnetycznego E o rezystancji wyjściowej Ri lub jako równoważne źródło prądu I bocznikowane o rezystancji Ri
gdzie μ to wzmocnienie lampy; S to stromość lampy; Uc - napięcie na siatce sterującej lampy; Ri to impedancja wyjściowa lampy. Kaskada pokazana na rys. 10 odpowiada równoważnemu obwodowi na ryc. 12a, a kaskada na ryc. 11 - 13, a. Dalsze uproszczenie prowadzi do obwodów pokazanych na rys. odpowiednio 12,6, 13,6, 13.
Na schemacie pokazanym na ryc. 10, lampy są połączone prądem przemiennym szeregowo - nazwijmy to szeregiem kaskadowym (ze wspólnym prądem płynącym przez uzwojenia wtórne). Na schemacie na ryc. 11 lamp i prąd przemienny są połączone równolegle do obciążenia, nazwijmy to kaskadowo równolegle (ze wspólnym napięciem na uzwojeniach wtórnych). Z otrzymanych obwodów równoważnych dość łatwo jest uzyskać główne obliczone zależności [7], które podsumowano w tabeli. 2.
Wybór typu kaskady w dużej mierze zależy od zastosowanych lamp. W przypadku lamp wyjściowych o stosunkowo dużej impedancji wyjściowej i dużym μ wskazane jest zastosowanie stopnia równoległego. W przypadku triod o dużej mocy wyjściowej właściwe może być zastosowanie stopnia szeregowego. Ponieważ w tym przypadku μe jest dwukrotnie większe, ułatwia to wysterowanie lamp wyjściowych. W symetrycznych, współdzielonych stopniach obciążenia, z powodzeniem można zastosować standardowe transformatory wyjściowe przeznaczone do stopni single-ended. Informacje zwrotne w kaskadzie współdzielonego obciążenia Niewielka modyfikacja stopnia szeregowego pokazanego na rys. 14 pozwala poprawić jego ogólne parametry. Przeniesienie uzwojeń wyjściowych i obciążenia w obwodzie katodowym lamp zapewnia szereg korzyści. Całkowita indukcyjność magnesowania wzrasta, ponieważ uzwojenie wyjściowe jest dodatkowo włączane szeregowo z uzwojeniem pierwotnym. Transformator wyjściowy staje się autotransformatorem, co generalnie zmniejsza jego rozmiar. W tej kaskadzie można zastosować standardowe transformatory bez dodatkowego uzwojenia.
Ponadto w obwodzie katodowym kaskady pojawia się lokalne sprzężenie zwrotne z odpowiednią zmianą parametrów kaskady. Oczywiście stosując standardowe transformatory nie możemy dowolnie regulować głębokości tego sprzężenia zwrotnego, ale jest ono „darmowe”. Tutaj obiecujące jest zastosowanie transformatorów z dużą liczbą zaczepów na uzwojeniu wtórnym, następnie katody lamp są podłączone do zacisków przeznaczonych dla obciążenia o największej rezystancji, a rzeczywiste obciążenie, w zależności od jego rezystancji, do krany pośrednie o tej samej nazwie. W kaskadzie według tego schematu stała składowa napięcia na obciążeniu jest praktycznie bardzo mała. Wynika to z niskiej rezystancji czynnej uzwojeń wyjściowych (nie więcej niż kilka omów) i rzeczywistej różnicy prądu spoczynkowego lamp. W praktyce napięcie to nie przekracza 5 ... 15 mV. Innym produktem ubocznym tego przełączania obciążenia jest wyjście różnicowe, chociaż wersja szeregowa kaskady również zapewnia tę funkcję. Jak wspomniano powyżej, w kaskadach ze wspólnym obciążeniem można zastosować dowolny typ lampy i różne rodzaje lokalnego sprzężenia zwrotnego. Jako przykład na ryc. 15 pokazuje włączenie pentod ze sprzężeniem zwrotnym katody, a na ryc. 16 i 17 - warianty inkluzji ultraliniowej (tetrody wiązki) pentod [8, 9]. Dzięki lokalnemu sprzężeniu zwrotnemu w kaskadzie z ekranowanymi lampami można znacznie poprawić liniowość lamp i transformatorów.
Teoretyczne założenia przetestowano na trzech modelach złożonych według schematów przedstawionych na rys. 10, 11 i 14. Podstawowa kaskada jednocyklowa na lampie 6P1P odpowiada obwodowi pokazanemu na ryc. 1; we wszystkich przypadkach zastosowano te same lampy i transformatory wyjściowe. Impedancję obciążenia oraz tryb lampy dobrano na podstawie uzyskania minimalnego poziomu harmonicznych przy danej mocy. Liczbowe wyniki pomiarów podano w tabeli. 3, a widma sygnału wyjściowego - na ryc. 18-21 odpowiednio.
Jak widać z wyników, nawet zastosowanie losowo wybranych lamp i transformatorów może radykalnie obniżyć poziom parzystych harmonicznych i zwiększyć liniowość kaskady. Widmo sygnału wyjściowego stopnia transformatora z dzielonym obciążeniem jest podobne do widma konwencjonalnego stopnia przeciwsobnego. Najlepsze efekty, zgodnie z oczekiwaniami, daje stopień objęty lokalnym sprzężeniem zwrotnym, który skutecznie redukuje nieparzyste harmoniczne zniekształceń.
literatura
Autor: E. Karpow, 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
▪ Technologia trójwymiarowego obrazowania komórek i tkanek pod skórą ▪ Odwiedzających kawiarnię obsługują roboty ▪ Związek między zanieczyszczeniem powietrza a burzami z piorunami ▪ Farma słoneczno-wiatrowa będzie najwyższą budowlą w Ameryce
▪ sekcja witryny Film artystyczny. Wybór artykułu ▪ artykuł Pilarka spalinowa. Wskazówki dla mistrza domu ▪ Jakie były główne cechy epoki hellenistycznej? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Naparstnica zardzewiała. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Układ wzmacniacza TDA7245, 5 watów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Moneta przez rękaw. Sekret ostrości
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