РадиоКот >Схемы >Аудио >Усилители >
УНЧ с управлением по второй сетке - продолжение следует
УНЧ с управлением по 2 сетке. Часть 4 или продолжение следует...
Добрый день, уважаемые радиолюбители.
В предыдущих частях данной статьи я начал знакомить Вас с управлением лампами выходного каскада по нестандартной методике. Сегодня я хотел бы продолжить данную тематику и сравнить предыдущие варианты усилителя с усилителем, выполненным по классической схеме, а так же сделать несколько существенных замечаний по усилителям, опубликованным в предыдущих частях данной статьи. Но обо всём начнём по порядку…
Итак, схема электрическая принципиальная сконструированного усилителя показана на схеме ниже.
Как я уже сказал выше, данный усилитель выполнен по классической схеме, поэтому рассматривать подробно устройство и работу каскадов не будем т.к. это многократно делалось в различной литературе. Остановимся кратко на общем устройстве и настройке каскадов данного усилителя.
Сигнал с выхода Вашего аудиоустройства, через разделительный конденсатор С1 и антипаразитный резистор R2 поступает на вход предварительного усилителя-фазоинвертора [1, 2], выполненного на двойном триоде Ла1 [3]. Усиленный сигнал, с выхода предварительного усилителя-фазоинвертора, через разделительные конденсаторы С5, С6 поступает на вход выходного каскада, выполненного на строчных лучевых тетродах Ла2, Ла3 [4, 5] по схеме с автоматическим смещением в тетродном включении. Нагрузкой выходного каскада служит трансформатор Tr1 с подключённой ко вторичной обмотке акустической системой сопротивлением 4 Ома.
Автоматическое смещение ламп выходного каскада задаётся резисторами R13, R14. Шунтирующие конденсаторы С7, С8 устраняют влияние отрицательной обратной связи (ООС) со стороны катода, возникающей при протекании переменной составляющей анодного тока через резисторы автоматического смещения.
Резисторы R15, R16 – развязывающие RC-фильтры напряжения питания вторых сеток ламп выходного каскада. Они служат для задания тетродного режима работы ламп выходного каскада.
Резисторы R9, R12 – резисторы межанодной отрицательной обратной связи.
Резистор R18, конденсаторы С2, С3 – дополнительный развязывающий RC-фильтр напряжения питания предварительного усилителя.
Конденсаторы С11, С12 – дополнительный фильтр питания выходного каскада. Данные конденсаторы необходимо установить как можно ближе к точке соединения средней точки выходного трансформатора и провода питания +400 Вольт.
Резистор R17 – резистор общей отрицательной обратной связи.
Настройка данного усилителя так же не представляет сложности. После включения усилителя и прогрева его в течении 3-5 минут необходимо подстройкой сопротивления резисторов R3, R7 выставить напряжение на анодах лампы Ла1 равное 140 Вольт. На этом настройку предварительного усилителя по постоянному току можно считать законченной. Переходим к настройке выходного каскада. Для настройки выходного каскада необходимо попеременной подстройкой сопротивления резисторов R13, R14 выставить токи анодов ламп Ла2, Ла3 равные 45 мА. На этом настройку по постоянному току выходного каскада можно считать законченной.
Настройка усилителя по переменному току производится балансировочным резистором R5 по минимуму 2-ой гармоники на эквиваленте нагрузки любым известным способом (по осциллографу, анализатору спектра, либо виртуальному измерительному комплексу на базе ПК) [6,7].
На этом настройку усилителя можно считать законченной.
Все использованные детали указаны на схеме. Стоит только сказать пару слов о шунтирующих конденсаторах С7, С8. В качестве данных конденсаторов рекомендуется использовать конденсаторы с низким ЭПС (ESR), предназначенные для работы в импульсных режимах. Ёмкость данных конденсаторов может лежать в диапазоне от 1000 до 2000 мкФ, рабочее напряжение не менее 63 Вольт. Так же неплохой результат даёт использование в качестве шунтирующих конденсаторов типа CD60, а так же плёночных CBB60 (К78). Если же используются конденсаторы общего назначения, то их необходимо зашунтировать плёночными конденсаторами, ёмкостью 5-10% от основной ёмкости.
После настройки усилителя и проработки в течении 50-ти часов с целью проконтролировать стабильность параметров был произведён замер основных характеристик усилителя.
На скрине далее показана АЧХ спроектированного усилителя при максимальной выходной мощности.
По скрину видно, что полоса пропускания усилителя по уровню -3 дБ простирается от 20 Гц, до 32-33 кГц. Замерить полосу частот выше не позволяют параметры используемой звуковой карты.
На скрине ниже показан спектр сигнала на выходе усилителя при максимальной выходной мощности равной 12 Вт.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.24%. Уровень самой высокой гармоники 3-ей равен -50.4 дБ.
На скрине ниже показан спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности, равной трети от максимальной.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.11%, а уровень самой высокой гармоники 2-ой грубо равен -59 дБ.
После превышения выходной мощности в 12 Вт усилитель начинает плавно входить в ограничение сигнала (клиппинг). В таком режиме усилитель способен развивать на выходе мощность равную 15-18 Вт.
На скрине далее показан спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности равной 15 Вт.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.56%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей грубо равен -40 дБ.
После замера основных параметров усилителя было произведено контрольное прослушивание усилителя. Усилитель даёт на выходе чистый звук, гитарный оттенок отсутствует, детальность воспроизведения инструментов достаточно высокая. Звучание данного усилителя ближе всего к варианту усилителя, собранного по рекомендациям из 2-ой части данной статьи. Кроме того не проявляется эффект подчёркивания инструментов в верхней части звукового диапазона (например, тарелок). Данный эффект, хотя и незначительно, присутствует в усилителе, описанном в 3-ей части данной статьи (хотя данный эффект в незначительной мере может понравиться многим любителям ламповой техники. В частности мне он пришелся по вкусу). Таким образом, звучание данного варианта усилителя можно охарактеризовать как более нейтральное, с более правильным тональным балансом, по сравнению с усилителем, описанным в 3-ей части статьи.
Если сравнить скрины спектров, приведённые в данной части статьи с предыдущими, то можно заметить, что данный вариант усилителя, в целом, обладает более высоким уровнем гармоник высших порядков (особенно по сравнению с усилителем из 3-ей части статьи), но при этом искажения нарастают более плавно. Частично это связано с небольшим, но принципиальным конструкторским просчётом, о котором я расскажу Вам далее.
Итак, если Вы обратили внимание, то в некоторых вариантах усилителей из предыдущих частей данной статьи в качестве способа задания смещения ламп выходного каскада использован источник тока на интегральном стабилизаторе LM317T. В режиме покоя (без подачи сигнала на вход) требуемое напряжение смещения ламп выходного каскада лежит в районе 30 Вольт, что находится в рабочем диапазоне данного стабилизатора. Тем не мене, в рабочем режиме, при приближении выходной мощности к 8-ми Ваттам, напряжение на концах интегрального стабилизатора приближается к 40 Вольтам. Это напряжение является предельным для стабилизатора данного типа. Соответственно при приближении к нему нормальная работа стабилизатора нарушается, на осциллограмме возникают искажения типа ступенька, уровень искажений резко возрастает. При уменьшении выходной мощности работоспособность стабилизатора восстанавливается.
Данная проблема была выявлена при замене стабилизатора на LM317T цепочкой автоматического смещения, при конструировании данного варианта усилителя. Изначально в данном варианте так же планировалось использовать такой же метод задания смещения. Это во-первых.
Во-вторых, автору данных строк попалась партия ламп 6Н2П-ЕВ с более высоким разбросом характеристик. В связи с этим, реальное значение катодного резистора автосмещения может лежать в диапазоне от 330 до 1500 Ом для задания одного и того же режима по току. Соответственно, при использовании разных экземпляров ламп изменяется величина подаваемой обратной связи с выхода усилителя в катод лампы т.к. меняется величина катодного резистора. Поэтому приходится постоянно подстраивать кроме всего прочего величину ООС. Вместе с этим изменяется и величина местной ООС, создаваемой протекающим током анода по резистору автоматического смещения – изменяется чувствительность каскада в широких пределах.
Выход из данной ситуации только 1, а именно: в выходном каскаде следует заменить источники тока на интегральных стабилизаторах на источники тока способные работать в диапазоне напряжений смещения от 10-15 до 50-60 Вольт или же использовать автоматическое смещение.
Катодные цепи предварительного усилителя из 1 и 3-ей частей данной статьи рекомендуется выполнить по схеме ниже.
При этом величина ООС будет всегда величиной постоянной, а ООС, возникающая при протекании анодного тока через резистор автоматического смещения будет устранена (что несколько повысит нелинейность предварительного усилителя, но суммарный рост искажений при возрастании выходной мощности уменьшится), чувствительность усилителя повысится и на практике будет лежать в районах 1-2 Вольт амплитудного значения напряжения на входе. При этом несколько возрастёт выходная мощность. Настройка предварительного усилителя при этом производится резисторами RK1*. Требования к шунтирующим конденсаторам аналогичны требованиям к конденсаторам выходного каскада, за исключением ёмкости и рабочего напряжения.
Я глубоко извиняюсь перед всеми радиолюбителями, повторявшими данные конструкции на практике за свой просчёт. Но как говорится, кто не ошибается, тот обычно ничего не делает. Важно эти ошибки вовремя поймать и устранить.
Тем не менее данный вариант задания смещения ламп выходного каскада можно использовать в менее токовых лампах. При этом напряжение на концах стабилизатора не должно быть выше 80% от максимально допустимого во время работы при максимальной выходной мощности.
Далее на видео показана работа макета варианта усилителя, описанного в данной статье.
Не стоит судить о качестве воспроизведения по данным видеозаписям т.к. микрофон фотоаппарата обладает посредственным качеством + ужасная акустика помещения со множеством эхо (по видео это прекрасно видно). Видео предназначено исключительно для демонстрационных целей.
Список использованной литературы:
1. Реинкарнация 6П21С.
2. Н. Трошкин. Фазоинверторы, журнал Class A, Апрель 1997 г, стр. 16-21.
3. Параметры 6Н24П
4. Параметры 6П44С
5. Параметры 6П44СМ
6. УНЧ с прямонакальным выходом
7. Официальный сайт Visual analyser
Вот так закончились эксперименты с классическим управлением строчными лампами в выходном каскаде. Неплохо, но чуть хуже, чем в 3-ей части данной статьи с нестандартным управлением... После проведения длительных экспериментов я вновь вернулся к нестандартному управлению. Ну что же, продолжим...
УНЧ с управлением по 2 сетке. Часть 5 - углубимся в эксперименты!!!
На схеме ниже представлена схема электрическая принципиальная спроектированного усилителя.
Разберёмся кратко как он работает. Итак, сигнал с выхода Вашего аудиоустройства через разделительный конденсатор С1 и антипаразитный резистор R2 поступает на вход первого каскада предварительного усилителя, выполненного на триоде высокой частоты Ла1 [1] по классической схеме с общим катодом и резистивной нагрузкой.
С выхода первого каскада предварительного усиления сигнал через разделительный конденсатор С2 поступает на вход второго каскада предварительного усиления, выполненного на генераторном триоде Ла2 [2]. Нагрузкой данного каскада является фазоинверсный трансформатор Tr1 т.е. каскад выполнен с трансформаторной нагрузкой. Величина приведённого к первичной обмотке сопротивления (величина нагрузки) определяется величиной резисторов R7, R8, шунтирующих вторичные полуобмотки трансформатора и вычисляется аналогично выходному каскаду.
Назначение данного трансформатора – получение двух противофазных сигналов равной амплитуды, аналогично любому фазоинвертору. Применение в качестве фазоинвертора трансформатора даёт возможность независимо выбирать режим предварительного усилителя и выходного каскада по постоянному току, что дает большой простор для творчества и экспериментов, а так же позволяет выбрать наиболее оптимальный режим для каждого каскада в отдельности (о чем я упоминал в предыдущих частях данной статьи).
С выхода фазоинверсного трансформатора сигнал поступает на вход выходного каскада, выполненного на строчных лучевых тетродах Ла3, Ла4 [3, 4] в нестандартном включении. Нагрузкой выходного каскада служит трансформатор Tr2 с подключённой ко вторичной обмотке акустической системой.
Конденсаторы С3, С4 – дополнительный фильтр питания каскадов предварительного усиления.
Конденсаторы С6, С7 – дополнительный фильтр напряжения смещения ламп выходного каскада усилителя.
Резистор R11 – резистор межанодной ООС предварительного усилителя.
Резистор R10 – резистор общей ООС, охватывающей усилитель полностью.
Все использованные детали указаны на схеме.
Настройка данного усилителя не представляет сложности. Перед первым включением балансировочный резистор R9 выставляется в среднее положение после чего напряжение смещения ламп выходного каскада выставляется равным 0 Вольт. Так как лампы выходного каскада в данном включении работают в положительной области напряжений на сетке, то при отсутствии смещения ток анодов ламп будет минимален. После этого можно включить усилитель и дать ему прогреться несколько минут.
После прогрева усилителя резистором R3 необходимо выставить напряжение на аноде лампы Ла1 равное 150 Вольт. Далее резистором R6 выставляется ток анода лампы Ла2 равный 20 мА. На этом настройку предварительного усилителя по постоянному току можно считать законченной. Переходим к настройке выходного каскада.
Для настройки выходного каскада, изменением напряжения смещения на средней точке трансформатора Tr1 и балансировкой токов анодов ламп резистором R9 необходимо выставить ток покоя ламп Ла3, Ла4 равный 30 мА. На этом предварительную настройку выходного каскада по постоянному току можно считать законченной.
Настройка же усилителя по переменному току сводится, по сути, к настройке однотактного предварительного усилителя путём выбора более оптимального режима работы ламп Ла1, Ла2 по постоянному току, а так же ламп выходного каскада для более точного согласования внутреннего сопротивления ламп Ла3, Ла4 с сопротивлением нагрузки. При этом важно контролировать рассеиваемую на анодах ламп мощность, а так же соблюдение баланса токов ламп выходного каскада. Настройка производится по минимуму КНИ на эквиваленте нагрузки любым известным способом. На этом настройку можно считать законченной.
После настройки усилителя и проработки в течении 50-ти часов с целью проконтролировать стабильность параметров были произведены измерения основных параметров усилителя.
На скрине ниже представлена АЧХ данного варианта усилителя.
По скрину видно, что полоса усилителя по уровню -3 дБ лежит от 50 Гц до 32 кГц. Замерить АЧХ выше не позволяют параметры звуковой карты ПК. Полоса усилителя же снизу, определяется индуктивностью первичной обмотки фазоинверсного трансформатора Tr1. К данному трансформатору мы ещё вернёмся чуть позже.
На скрине ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при максимальной выходной мощности равной 7 Вт.
По скрину видно, что суммарный коэффициент гармоник равен 4.97%, а уровень самой высокой, 2-ой гармоники равен -24.7 дБ.
На скрине далее представлен спектр сигнала на выходе усилителя при половинной выходной мощности.
По скрину видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 4.5%, а уровень самой высокой, 2-ой гармоники равен -26.55 дБ.
По скринам можно сделать вывод, что усилитель обладает относительно высоким уровнем искажений, несмотря на более линейное включение ламп выходного каскада. Параметры УНЧ по уровню искажений и полосе частот можно значительно улучшить, если применить в качестве фазоинверсного трансформатора специализированный трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1:1 и индуктивностью обмоток не менее 60-70 Гн. Трансформатор должен быть рассчитан на работу с током подмагничивания около 50-70 мА (т.е. должен быть выполнен с зазором). При этом сопротивление резисторов R7, R8 необходимо увеличить до 20-30 кОм. Кроме того необходимо как можно более точно подобрать в пару лампы выходного каскада усилителя. Подбор необходимо осуществлять в том же включении, в котором лампы будут использоваться в усилителе. Т.е. данному усилителю присущи все сложности настройки и недостатки однотактного усилителя.
Отчасти проблему фазоинверсного трансформатора можно решить применением в качестве предварительного усилителя фазоинвертора с разделённой нагрузкой. При этом в анод и катод повторителя включаются одинаковые обмотки. Так же можно перейти к двухтактной раскачке с использованием фазоинверсного трансформатора, о чем мы поговорим в следующей, заключительной части данной статьи.
Если Вы предпочитаете однотактные усилители, то в качестве линейного и хорошо звучащего усилителя можно использовать однотактный предварительный усилитель. При этом фазоинверсный трансформатор необходимо заменить на выходной. Приведённое сопротивление выходного трансформатора должно лежать в районе 10-15 кОм, а минимальная индуктивность первичной обмотки должна быть не менее 60-70 Гн. Выходная мощность данного варианта усилителя может достигать 1.5-2 Вт.
После испытания варианта усилителя, изображённого на исходной схеме данной части статьи был испытан выходной каскад, описанный в 3-ей части данной статьи – с дополнительными резисторами в цепи первой сетки ламп т.к. данный вариант выходного каскада при проведении испытаний в 3-ей части статьи неплохо себя зарекомендовал.
Для начала в цепь первой сетки ламп выходного каскада был установлен резистор сопротивлением 4.7 кОм. Настройка данного варианта усилителя аналогична настройке исходного усилителя, описанной выше. После установки резистора был произведён обмер основных параметров усилителя.
Так как установка резистора практически не повлияла на форму АЧХ, приводить повторно её не будем.
На скрине ниже представлен спектр сигнала при максимальной выходной мощности равной 18 Вт.
По скрину видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 3.96%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей равен -24.09 дБ.
На скрине далее представлен спектр сигнала на выходе усилителя при половинной выходной мощности.
По скрину видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 3.27%, а уровень самой высокой, 2-ой гармоники равен -28.96 дБ.
На скрине далее представлен спектр сигнала на выходе усилителя при четверти выходной мощности.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 1.86%, а уровень самой высокой гармоники 2-ой равен -33.52 дБ.
Если сравнить полученные результаты измерений параметров данного варианта усилителя с результатами исходного усилителя, то можно заметить, что суммарный коэффициент гармоник значительно уменьшился, особенно это заметно по уровню гармоник высших порядков. Это объясняется действием ООС, создаваемой протекающим током сетки по добавочным резисторам.
Кроме того возросла значительно выходная мощность усилителя. Вы можете задать справедливый вопрос: Почему же выходная мощность наоборот не уменьшается, а возрастает, ведь обратная связь отрицательная? Возрастание выходной мощности объясняется тем, что при введении дополнительного резистора в цепь первой сетки значительно уменьшается суммарное токопотребление сеток (график зависимости тока анода и суммарного тока сеток из 3-ей части данной статьи) т.е. улучшается токораспределение в лампе. ( После введения резистора меньшее количество электронов, летящих с разогретого катода к аноду перехватывается густой первой сеткой лампы). Таким образом, во-первых, мы выигрываем значительно в необходимой мощности раскачки, а во-вторых, в максимальном токе анода. Полученный выигрыш значительно больше увеличивает выходную мощность, чем её уменьшает отрицательная обратная связь.
После проведения измерений сопротивление добавочных резисторов в цепи первой сетки ламп выходного каскада было увеличено с 4.7 ком до 10 кОм. Измерения основных параметров усилителя были повторены.
На скрине ниже показан спектр сигнала на выходе усилителя при максимальной выходной мощности равной 14 Вт.
По скрину видно, что суммарный коэффициент гармоник равен 3.58%, а уровень самой высокой 3-ей гармоники равен -24.43 дБ.
На скрине ниже показан спектр сигнала на выходе усилителя при половинной выходной мощности.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник равен 2.77%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей равен -31.9 дБ.
По результатам повторных измерений можно сделать вывод, что выходная мощность усилителя несколько упала из-за более сильного действия ООС, при этом сильного уменьшения суммарного тока сеток не наблюдается, соответственно и роста тока анода так же не наблюдается (график зависимости тока анода и суммарного тока сеток из 3-ей части данной статьи). Если сравнить величину искажений на выходе усилителя, то в последних 2-ух вариантах искажения примерно сопоставимы по величине т.к. основным источником данных искажений, по мнению автора, является нелинейный фазоинверсный трансформатор. Рекомендации к выполнению данного трансформатора приведены чуть выше.
Так же были проведены эксперименты по управлению выходным каскадом усилителя по второй сетке как с дополнительными ультралинейными обмотками так и без. Результаты данных измерений в статье не привожу т.к. объём данной статьи и так уже не маленький и не позволяет описывать всего многообразия интересных полученных практических результатов.
В подборке фото ниже представлен макет предварительного усилителя без фазоинверсного трансформатора во время испытаний, а так же свечение проходной лампы анодного стабилизатора напряжения, использованного для питания данного усилителя.
В подборке видео ниже представлено испытание макета данного усилителя с установленными дополнительными резисторами в цепи первой сетки ламп равными 4.7 кОм.
Не стоит судить о качестве воспроизведения по данным видеозаписям т.к. микрофон фотоаппарата обладает посредственным качеством + ужасная акустика помещения со множеством эхо (по видео это прекрасно видно). Видео предназначено исключительно для демонстрационных целей.
Список использованной литературы:
1. Параметры 6С2П
2. Электровакуумные приборы, Госэнергоиздат, 1956 год, Бройде А.М., стр. 242.
3. Параметры 6П44С
4. Параметры 6П44СМ
После проведения данной серии экспериментов с нестандартным управлением лампами выходного каскада перейдём к заключительной части данной статьи, а именно к двухтактной раскачке выходного каскада с нестандартным управлением. Ну что же, начнём...
УНЧ с управлением по 2 сетке. Часть 6 - вместо заключения...
На схеме ниже представлена схема электрическая принципиальная спроектированного усилителя.
Данный усилителя является трёхкаскадным. Разберёмся кратко как он работает.
Сигнал, с выхода Вашего аудиоустройства, через разделительный конденсатор С1 и антипаразитный резистор R2 поступает на вход предварительного усилителя-фазоинвертора, выполненного на триодах высокой частоты Ла1, Ла2 [1]. Данный фазоинвертор является практически классическим и множество раз был описан мной в предыдущих статьях, поэтому не будем его рассматривать подробно [2].
С выхода предварительного усилителя сигнал, через разделительные конденсаторы С5, С10 поступает на вход промежуточного каскада усиления, выполненного на генераторных триодах Ла3, Ла4 [3]. Нагрузкой данного каскада является трансформатор Tr1 т.е. каскад выполнен с трансформаторной нагрузкой. Величина приведённого к первичной обмотке сопротивления (величина нагрузки) определяется величиной резисторов R14, R15, шунтирующих вторичные полуобмотки трансформатора и вычисляется аналогично выходному каскаду.
Основное назначение данного трансформатора – симметричная двухтактная раскачка ламп выходного каскада с нестандартным управлением. Применение трансформаторной связи каскадов позволяет устанавливать режим ламп промежуточного усилителя и выходного каскада по постоянному току раздельно, что упрощает (в какой-то мере) проектирование данного усилителя и даёт большой простор для экспериментов [4].
Усиленный по мощности сигнал, со вторичных обмоток трансформатора Tr1 поступает на вход выходного каскада, выполненного на строчных лучевых тетродах Ла5, Ла6 в нестандартном включении [5, 6]. Нагрузкой выходного каскада служит трансформатор Tr2 с подключённой ко вторичной обмотке акустической системой.
Конденсаторы С3,С4,С6,С7, резистор R9 – дополнительный развязывающий фильтр питания предварительного усилителя.
Резисторы R10, R16 – резисторы межанодной отрицательной обратной связи.
Резистор R21 – резистор общей отрицательной обратной связи, охватывающей усилитель полностью.
Резисторы R12, R18 – дополнительные антипаразитные резисторы промежуточного каскада усиления.
Все использованные детали указаны на схеме.
Настройка данного усилителя не представляет сложности. Перед первым включением балансировочный резистор R20 выставляется в среднее положение после чего напряжение смещения ламп выходного каскада (на средней точке вторичной обмотки трансформатора Tr1) выставляется равным 0 Вольт. Так как лампы выходного каскада в данном включении работают в положительной области напряжений на сетке, то при отсутствии смещения ток анодов ламп будет минимален. После этого можно включить усилитель и дать ему прогреться несколько минут.
После прогрева усилителя, резисторами автоматического смещения R3, R7 необходимо выставить напряжение на анодах ламп Ла1, Ла2 равное 150 Вольт. На этом настройку предварительного усилителя по постоянному току можно считать законченной. Переходим к настройке промежуточного каскада усиления.
Для настройки промежуточного каскада усиления необходимо выставить токи анодов ламп Ла3, Ла4 резисторами автоматического смещения R13, R17 равные 20 мА. На этом настройку промежуточного каскада усиления можно считать законченной. Переходим к настройке выходного каскада усилителя.
Для настройки выходного каскада, изменением напряжения смещения на средней точке трансформатора Tr1 и балансировкой токов анодов ламп резистором R20 необходимо выставить ток покоя ламп Ла3, Ла4 равный 30 мА. На этом предварительную настройку выходного каскада по постоянному току можно считать законченной. Тут следует отметить, что источник питания, используемый для подачи смещения на лампы выходного каскада должен иметь путь для прохождения переменной составляющей во всём диапазоне воспроизводимых частот т.е. его выход должен быть зашунтирован конденсатором достаточной ёмкости и качества.
Настройку усилителя по переменному току производят резистором R6 по минимуму искажений на выходе усилителя любым известным способом.
На этом настройку усилителя можно считать законченной.
После настройки усилителя и проработки в течении 50-ти часов с целью проконтролировать стабильность параметров были произведены измерения основных параметров усилителя.
На скрине далее представлена АЧХ данного варианта усилителя.
По скрину видно, что полоса усилителя по уровню -3 дБ лежит от 30 Гц до 32 кГц. Замерить АЧХ выше не позволяют параметры звуковой карты ПК. Полоса усилителя же снизу, определяется индуктивностью первичной обмотки межкаскадного трансформатора Tr1. К данному трансформатору мы ещё вернёмся чуть позже.
На скрине ниже показан спектр сигнала на выходе усилителя при максимальной выходной мощности равной 9 Вт.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 2.75%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей равен -22.75 дБ.
На скрине ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности равной 5 Вт.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 1.2%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей равен -32.5 дБ.
По скринам можно сделать вывод, что усилитель обладает относительно высоким уровнем искажений, несмотря на более линейное включение ламп выходного каскада. Параметры УНЧ по уровню искажений и полосе частот можно значительно улучшить, если применить в качестве межкаскадного трансформатора специализированный трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1:1:1 (т.е. с 4-мя одинаковыми обмотками) и индуктивностью обмоток (каждой обмотки) не менее 60-70 Гн. При этом сопротивление резисторов R14, R15 необходимо увеличить до 20-30 кОм. Кроме того необходимо как можно более точно подобрать в пару лампы выходного каскада усилителя, а так же промежуточного каскада усиления. Подбор необходимо осуществлять в том же включении, в котором лампы будут использоваться в усилителе.
Кроме того, после замены выходного трансформатора придется произвести корректировку режимов предварительного усилителя, промежуточного каскада усиления и выходного каскада по постоянному току, а так же произвести повторную балансировку резистором R6 для получения минимального уровня искажений.
В качестве линейного и хорошо звучащего усилителя можно использовать предварительный усилитель в совокупности с промежуточным каскадом усиления. При этом межкаскадный трансформатор Tr1 необходимо заменить на выходной. Приведённое сопротивление выходного трансформатора должно лежать в районе 10-15 кОм, а минимальная индуктивность первичной обмотки должна быть не менее 60-70 Гн. Выходная мощность данного варианта усилителя может достигать 2-4 Вт.
После испытания варианта усилителя, изображённого на исходной схеме был испытан выходной каскад, описанный в 3-ей части данной статьи – с дополнительными резисторами в цепи первой сетки ламп т.к. данный вариант выходного каскада при проведении испытаний в 3-ей части статьи неплохо себя зарекомендовал.
Для начала в цепь первой сетки ламп выходного каскада был установлен резистор сопротивлением 4.7 кОм. Настройка данного варианта усилителя аналогична настройке исходного усилителя, описанной выше. После установки резистора был произведён обмер основных параметров усилителя.
Так как установка резистора практически не повлияла на форму АЧХ, приводить повторно её не будем.
На скрине ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при максимальной выходной мощности равной 18 Вт.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 2.86%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей равен -25.6 дБ.
На скрине далее представлен спектр сигнала на выходе усилителя при половинной выходной мощности.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.56%, а уровень самой высокой гармоники 5-ой равен -29 дБ.
На скрине ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности равной четверти от максимальной.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.48%, а уровень самой высокой гармоники 2-ой грубо равен -46 дБ.
После превышения мощности 18 Вт в усилителе начинается сильное ограничение сигнала (клиппинг). В таком режиме усилитель способен развивать на выходе мощность равную 36 Вт. При этом суммарный коэффициент гармоник будет равен 7.59%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей грубо равен -17.4 дБ. Спектр сигнала на выходе усилителя в данном режиме работы усилителя показан на фото далее.
После проведения измерения основных параметров усилителя при разной выходной мощности добавочные резисторы в цепи первых сеток ламп выходного каскада были увеличены до 10 кОм, после чего измерения были повторены.
На скрине ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при максимальной выходной мощности равной 20 Вт.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 1.84%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей равен -29.54 дБ.
На скрине ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности равной 14 Вт.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.6%, а уровень самой высокой гармоники 5-ой равен -35.2 дБ.
На скрине ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности равной 7 Вт.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.53%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей грубо равен -45 дБ.
На скрине далее представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности равной 4 Вт.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.41%, а уровень самой высокой гармоники 2-ой равен -47.1 дБ.
После превышения мощности 20 Вт в усилителе начинается сильное ограничение сигнала (клиппинг). В таком режиме усилитель способен развивать на выходе мощность равную 36 Вт. При этом суммарный коэффициент гармоник будет равен 8.4%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей грубо равен -16.3 дБ. Спектр сигнала на выходе усилителя в данном режиме работы усилителя показан на фото ниже.
В подборке видео ниже представлена работа макета данного варианта усилителя во время испытаний.
Не стоит судить о качестве воспроизведения по данной видеозаписи т.к. микрофон фотоаппарата обладает посредственным качеством + ужасная акустика помещения со множеством эхо (по видео это прекрасно видно). Видео предназначено исключительно для демонстрационных целей.
Если сравнить полученные результаты измерений параметров данного варианта усилителя с результатами исходного усилителя, то можно заметить, что суммарный коэффициент гармоник значительно уменьшился, особенно это заметно по уровню гармоник высших порядков. Это объясняется действием ООС, создаваемой протекающим током сетки по добавочным резисторам.
Кроме того возросла значительно выходная мощность усилителя. Причины роста выходной мощности описаны в предыдущей части данной статьи.
Если сравнить результаты измерений из данной части статьи с результатами измерений из предыдущей части статьи, то можно увидеть, что двухтактная раскачка, кроме повышения выходной мощности, приводит к уменьшению суммарного коэффициента гармоник т.к. четные гармоники частично компенсируются на межкаскадном трансформаторе дополнительно к выходному плюс трансформатор работает в более линейном режиме без тока подмагничивания.
Тем не менее, без межкаскадного трансформатора высокого качества (с нужной индуктивностью обмоток, полосой пропускания и линейностью) данный вариант раскачки (как и вариант из предыдущей части данной статьи) считаю нецелесообразным для высококачественного воспроизведения при высоких выходных мощностях, близких к максимальным, а при малых нецелесообразно использовать лампы с высокой мощностью анода. Для получения низкого значения коэффициента гармоник так же необходимо подобрать лампы выходного каскада, промежуточного каскада усиления и предварительного усилителя более точно в пары. Подбор нужно осуществлять в том же режиме и включении, в котором лампы будут использоваться в усилителе. После этого необходимо повторить настройку и подобрать режимы всех каскадов усиления более точно по наименьшему коэффициенту гармоник, повторить балансировку.
Несмотря на высокий коэффициент гармоник, тем не менее данный усилитель вполне можно без особой переделки использовать в качестве гитарного усилителя, сузив полосу пропускания до достаточной величины.
Если же обобщить все полученные практические результаты, то самым оптимальным является усилитель, описанный в третьей части данной статьи с дополнительными резисторами в цепи первой сетки ламп выходного каскада. Данный вариант усилителя является оптимальным при небольших выходных мощностях (до 10-15 Вт).
Рекомендации же для использования варианта раскачки описанного в данной части статьи и предыдущей приведены выше. Данный вариант раскачки, при наличии высококачественного трансформатора оптимален для высоких выходных мощностей (12-15 Вт и выше).
Менее эффективным является управление выходным каскадом усилителя по второй сетке с дополнительными ультралинейными обмотками и без таковых т.к. обладает более высоким коэффициентом гармоник. В таком включении целесообразно использовать лампы линейность которых по второй сетке выше, чем по первой (например 6П44С, 6П41С).
Проектирование усилителей с подобным методом управления, хотя и не является трудновыполнимой задачей, требует некоторых навыков работы с измерительным оборудованием, навыков настройки и налаживания усилителей, умения снять характеристики ламп в заданных режимах работы, навыков подбора ламп в пары.
На этом я заканчиваю эксперименты с нестандартным управлением лампами выходного каскада по второй и двум сеткам. С уважением, Sobiratel_sxem.
P.S. Есть ещё одна идея по поводу усилителя, описанного в третьей части данной статьи. Возможно, когда-нибудь я обязательно ей с Вами поделюсь.
Список использованной литературы:
1. Параметры 6С2П
2. Реинкарнация 6П21С
3. Электровакуумные приборы, Госэнергоиздат, 1956 год, Бройде А.М., стр. 242.
4. УНЧ с управлением по 2-ой сетке. Часть 2.
5. Параметры 6П44С
6. Параметры 6П44СМ
Файлы:
Схема 2 варианта УНЧ в формате SPlan
Схема 3 варианта УНЧ в формате SPlan
Схема 1 варианта УНЧ в формате SPlan
Схема исправления в формате SPlan
Все вопросы в
Форум.
|
Как вам эта статья?
|
Заработало ли это устройство у вас?
|
|
|
|
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
