Усилители нч на лампах схемы. Ламповые усилители НЧ: схемы, особенности конструкции и применение

Данная схема представляет собой двухкаскадный усилитель с трансформаторным выходом. Первая лампа работает в режиме предварительного усиления, вторая — как выходной каскад. Выходной трансформатор согласует высокое выходное сопротивление лампы с низкоомной нагрузкой (динамиком).

Заключение

Ламповые усилители низкой частоты, несмотря на свой почтенный возраст, продолжают оставаться востребованными в определенных областях аудиотехники. Их особое звучание, высокая перегрузочная способность и относительная простота схемотехники привлекают как профессионалов, так и любителей качественного звука. При правильном подходе к проектированию и изготовлению, ламповый усилитель может обеспечить высокое качество звучания, сравнимое с лучшими образцами современной транзисторной техники.

Ламповый усилитель НЧ

Схема лампового усилителя НЧ является результатом длительных проб и ошибок. При оценке экспериментальных образцов первостепенное внимание уделялось субъективным тестам на музыкальность, которые проводились квалифицированными экспертами. Простота схемы хорошо согласуется с основным принципом High-End: предельная краткость звукового тракта, как можно меньше реактивных элементов на пути звука. Поэтому проходные конденсаторы отсутствуют как на входе усилителя, так и между его каскадами.    Детали усилителя НЧ: R1,R1 от 47 кОм до 100 кОм переменные R2,R2′ 47 *кOм 2Вт RЗ,RЗ’ 360 Ом R4,R4′ 470 Ом R5,R5′ 6,2* кОм R6 10*кОм 2Вт R7 10 Ом 2Вт R8,R8′ 1 кОм R9,R9′ 100 Oм R10,R10′ 1,5*кОм 5Вт R11 220 Ом 2 Вт С1,С4 0,47мкФх630В С2 47 мкФ х 450 В СЗ 220 мкФ х 450 В С5,С5′ 220 мкФх160В Л1 6Н23ПЕВ (ЕСС85) Л2,Л2′ 6П14П (ЕL84) П1,П1′ МТЗ, ПТ8-7 Тр1,Тр1′ трансформатор выходной 4 кОм/4 Ом Номиналы,отмеченные * подбираются при налаживании    Блок питания УНЧ: R1 220 Om 5 Вт C1,C2 220 мкФ х 450 В Д1-Д4 КД226А 4 шт. Тр1 трансформатор силовой 220 В/310,6.3 В Пр1 предохранитель 0,315 А    Параметры лампового усилителя: Диапазон усиливаемых частот (-3 дБ): 20 Гц — 80 кГц. Чувствительность: 1,2 В. Выходная мощность одного канала, в тетродном режиме(переключатель П1 в положении 1): 4.5 Вт, в триодном режиме(переключатель П1 в положении 2): 2.75 Вт. Коэффициент нелинейных искажений (1 Вт): 0,25%. Отношение сигнал/шум: 96 дБ.    По сути здесь до выходного трансформатора реализована схема УПТ с малыми фазовыми и интермодуляционными искажениями. Но гальваническая связь между каскадами требует тщательного выбора рабочей точки первого триода, поскольку напряжение на ее аноде задает режим работы выходной лампы. Поэтому напряжения на электродах лампы входа не должны отличаться от указанных на схеме более, чем на 3% Из-за большого разброса характеристик при замене входной лампы усилитель придется настраивать заново. Первый каскад, усилитель напряжения, собран на двойном триоде 6Н23П-ЕВ, причем в каждом канале работает по одному триоду. Ток анода 5 мА выбран исходя из компромисса между допустимой мощностью, рассеиваемой на аноде (в данном случае 2 Вт) и полосой пропускания каскада, необходимой для хорошей музыкальности усилителя в целом. Как известно, чем меньше анодная нагрузка (и больше ток анода), тем меньше потери высших частот из-за межэлектродных и прочих паразитных емкостей. Как показали эксперименты, первый каскад должен пропускать полосу, на порядок шире слышимого человеческим ухом частотного диапазона, вплоть до 160 кГц. Напряжение на аноде +75В при смещении на сетке 1,5 В обеспечивает работу лампы на наиболее линейном участке рабочей характеристики. Для стабильности режима первого каскада в цепи анодов установлены двухваттные резисторы, и изменение их сопротивления вследствие нагрева незначительно.     В усилителе установлены два отдельных регулятора громкости — хотя это и не очень удобно, но при прослушивании отмечалось, что регулятор баланса приводит к изменению тонального баланса. Потенциометры должны быть как можно более надежными: при их обрыве усилитель может выйти из строя. В принципе, можно обойтись и без регулятора громкости, если он есть в предварительном усилителе. В этом случае R1 и R1′ заменяются на постоянные сопротивления номиналом 470 кОм. Немного подробнее стоит остановиться на способе снижения фона переменного тока. Как видно из схемы, оба вывода накала заземлены через сопротивления 470 Ом. Таким образом устраняется проникновение на катод тока с частотой 50 Гц, который, в свою очередь, создает на катодном сопротивлении напряжение фона. Такое решение позволяет питать цепи накала переменным током, при этом напряжение фона на выходе усилителя не превышает нескольких десятков микровольт. Выходной каскад выполнен на широко распространенном пентоде средней мощности 6П14П. Как уже говорилось, его режим задается напряжением на управляющей сетке и стабилизируется катодным сопротивлением R10. Такое комбинированное смещение позволило жестко «закрепить» рабочую точку — даже при использовании ламп с большим технологическим разбросом ток анода составлял 54 мА +- 1-2 мА. При фиксированном смещении рабочую точку пришлось бы подбирать для каждого экземпляра лампы индивидуально. К сожалению, за простоту пришлось заплатить — падение напряжения на катодном резисторе местную создает ООС, которую не удалось полностью нейтрализовать шунтирующими конденсаторами С5 и С5′. Кроме того, для данной схемы большое значение имеет стабильность напряжения питающей сети: оно должно быть 220+-5В. Небольшая общая (3-4 дБ) обратная связь создается подачей выходного напряжения в катод первого каскада через делитель RЗ/R5. В данном случае она необходима для уменьшения выходного сопротивления и снижения уровня нелинейных искажений, который в однотактных усилителях без ООС может достигать 8 — 10%. Без обратной связи могут работать усилители на триодах с малым внутренним сопротивлением, но это сложные схемы, требующие от радиолюбителя более высокой квалификации. В данном случае без ООС возникают интермодуляционные искажения, к которым человеческое ухо гораздо более чувствительно, чем к нелинейным. Особенностью выходного каскада является возможность работы как в пентодном, так и триодном режиме, что позволит вам на практике сравнить две концепции звукоусиления и найти наиболее подходящее звучание. Выбор осуществляется с помощью сдвоенного переключателя П1.    Ламповый усилитель НЧ смонтирован на шасси из дюралюминия. Сверху установлены лампы, входные и выходные клеммы, электролитические конденсаторы, а также входной и силовой трансформаторы. Все остальные детали — в подвале шасси. На передней панели размещены регуляторы громкости, выключатели питания и переключатель режимов «пентод — триод».    Ламповый усилитель можно собрать из широко распространенных и даже уцененных деталей, и при этом получить хорошие результаты. Но если вы хотите создать действительно качественный аппарат, детали придется подбирать. Прежде всего это касается регуляторов громкости — от их качества зависит надежность всего усилителя. Желательно применять потенциометры фирм ALPS или NOBLE. Не стоит экономить также на входных и выходных гнездах — нужно учитывать, что деградация сигнала происходит именно в точках механического контакта. Многое зависит и от качества монтажного провода и марки припоя. Желательно использовать проводники из бескислородной меди и пользоваться припоем с повышенным содержанием серебра. Эксперименты показали, что лучше всего звучат полипропиленовые и полимерные конденсаторы, а также сопротивления с углеродистым и металлопленочным проводящим слоем.    Основой усилителя является выходной трансформатор, который наматывается на сердечнике ШЛ 22 х 32 с зазором 0.2 мм. Первичная обмотка содержит 3000 витков провода ПЭВ-1 0.2, вторичная — 90 витков провода ПЭВ-1 0.47. Намотку нужно производить послойно в следующем порядке: 90 — 1500 — 90 — 1500 — 90. Секции первичной обмотки соединяются последовательно, вторичной — параллельно. После намотки трансфоматор следует проверить, включив первичную обмотку в сеть 220 В. Если все сделано правильно, то напряжения на выводах вторичной обмотки должны быть одинаковы (около 6.6 В). Сетевой трансформатор — стандартный, габаритной мощностью 90 — 120 ВА с повышающей обмоткой 310 В при токе 0.2 — 0.25 А и накальной 6.3 В при 2 А. Понравилась схема — лайкни! ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ Смотреть ещё схемы усилителей        УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ       УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ

Схема УНЧ на лампах 6Н2П, 2 х 6П14П (6Вт)

Усилитель, принципиальная схема которого приведена на рис. 1, обеспечивает на выходе мощность порядка 6 вт при коэффициенте нелинейных искажений не более 5%. Он рассчитан на воспроизведение полосы частот от 30 до 10 000 гц. Чувствительность усилителя — 125 мв.

Наличие плавных регуляторов частотной характеристики в области высоких и низких частот позволяет подобрать нужный тембр звучання в зависимости от характера воспроизводимой программы. 

Как правило для воспроизведения граммзаписей с небольшой громкостью используют однотактные УНЧ на одной или двух лампах, чего вполне достаточно, но эта схема выполнена в двухтактном варианте.

Подобный усилитель может быть использован для воспроизведения грамзаписи, а также в качестве низкочастотной части радиоприемного устройства.

Принципиальная схема

Как видно из принципиальной схемы, усилитель содержит предварительный усилитель, фазоинвертор и выходной двухтактный каскад. На входе усилительного устройства включены регуляторы тембра высоких (R1, С1) и низких (R2, С2) частот. В нижнем по схеме положении движка переменного резистора R1 частотная характеристика усилителя имеет подъем в области высоких частот (рис. 2, кривая 3).

В верхнем положении движка R1 высокие частоты ослабляются (кривая 4). Для регулировки низких частот служит переменный резистор R2: в левом по схеме положении движка частотная характеристика имеет подъем в области низших частот (рис 2, кривая 1).

Рис. 2. Частотная характеристика.

Усиленный сигнал с анодной нагрузки — резистор R7 — через разделительный конденсатор С6 подается на управляющую сетку лампы Л3 выходного каскада. Цепь утечки сетки этой лампы состоит из резисторов R10 и R11.

Переменное напряжение с резистора R11 подается на управляющую сетку правого триода лампы Л1. Этот триод усиливает напряжение сигнала и поворачивает его фазу на 180°, что необходимо для нормальной работы двухтактного выходного каскада.,

С нагрузки правого триода лампы Л1 — резистор R8 — переменное напряжение подается через конденсатор С5 на управляющую сетку, лампы Л2 выходного каскада. Утечка сетки этой лампы состоит из резисторов R9 и R11.

Резисторы R5, R6 создают в первых двух каскадах последовательную отрицательную обратную связь по току, повышающую качественные характеристики всего усилителя.

Как видно из схемы, на одном и том же резисторе R11, называемом балансирующим, происходит падение напряжения как под действием переменной составляющей анодного тока левого триода лампы Л1, так и под действием переменной составляющей анодного тока правого триода этой же лампы.

При этом, как указывалось выше, эти напряжения сдвинуты по фазе одно относительно другого на 180°.

Схема подобного каскада носит название самобалансирующегося фазоинвертора. В отличие от обычных инверсных схем, такой фазоинвертор при определенных соотношениях резисторов R9, R10 автоматически поддерживает равенство напряжений, подводимых к сеткам ламп оконечного каскада даже при некотором изменении параметров лампы Л1 и сопротивлений резисторов R5— R8.

Допустим, что по каким-либо причинам входное напряжение на управляющей сетке лампы Л3 увеличилось Это немедленно вызовет пропорциональное увеличение напряжения на управляющей сетке правого триода Л1, а следовательно, и увеличение переменной составляющей на резисторе R8 и управляющей сетке лампы Л2.

В конечном итоге этих мгновенно происходящих процессов входное напряжение на управляющей сетке Л2 возрастет до уровня напряжения на входе лампы Л3, и схема автоматически сбалансируется. Аналогично протекают процессы при других нарушениях равенства напряжений на управляющих сетках ламп выходного каскада.

Выходной двухтактный каскад собран по ультралинейной схеме, при которой экранирующие сетки ламп Л2, Л3 подключают к промежуточным выводам первичной обмотки выходного трансформатора Тр1.

В этом случае анодный ток каждой лампы изменяется под действием переменного напряжения как на управляющей, так и на экранирующей сетках.

Это создает отрицательную обратную связь, значительно изменяющую свойства оконечного каскада. Подобный каскад развивает большую выходную мощность, что характерно для усилителей с применением пентодов, и вместе с тем он обладает малым выходным сопротивлением, что характерно для усилителей на триодах.

Малое выходное сопротивление усилителя обеспечивает хорошее демпфирование подвижной системы громкоговорителей, приводящее к повышению качества звучання.

Выходной каскад работает в режиме АВ1 и нагружен двумя громкоговорителями типа 5ГД-14. Для улучшения качества звучания желательно, чтобы резонансные частоты громкоговорителей отличались друг от друга на 20— 30 гц, а низшая частота была равна 60— 70 гц.

Питание усилителя осуществляется от двухполупериодного выпрямителя, собранного по мостовой схеме на четырех диодах Д1—Д4. Фильтр выпрямителя образован конденсаторами С4, С8 и резистором R13. Напряжение на анодно-экранные цепи ламп Л2, Л3 подается с первого конденсатора фильтра С8.

Детали и конструкция

В схеме применена одна лампа 6Н2П и две лампы 6П14П для выходного каскада НЧ.

Силовой трансформатор Тр2 собран на сердечнике из пластин Ш32, толщина набора 40 мм. Сетевая обмотка 1a содержит 460 витков провода ПЭЛ 0,35 и имеет отвод от 400-го внтка. Обмотка 1б также имеет 460 витков провода ПЭЛ 0,35, но отвод сделан от 60-го витка. Обмотка II содержит 870 витков провода ПЭЛ 0,2. Обмотки III и IV содержат по 26 витков провода ПЭЛ 1,08 и ПЭЛ 0,44 соответственно.

Выходной трансформатор Тр1 выполнен на сердечнике УШ19, толщина набора 25 мм. Обмотки 16 и 1в имеют по 360 витков провода ПЭЛ 0,16; обмотки la и 1г содержат по 1140 витков того же провода. Обмотка II имеет 46 витков провода ПЭЛ 1,2.

В усилителе можно использовать силовые трансформаторы от радиоприемников «Муромец», «Октава» и других и выходные трансформаторы от приемников «Фестиваль», «Эстония-2» с громкоговорителями, на работу с которыми они рассчитаны.

Усилитель собран на П-образном шасси (рис. 3) размерами 50X150X200 мм, изготовленном из дюралюминия толщиной 2,5— 3 мм. Потенциометры RI, R2, R3 укреплены на передней стенке шасси, входные и выходные гнезда —  на задней стенке шасси. При монтаже во избежание появления фона следует избегать длинных соединительных проводов.

Корпуса потенциометров следует обязательно заземлять, а сами потенциометры отделить от монтажа металлической перегородкой — экраном. Конденсаторы C1, С2 припаивают непосредственно к выводным лепесткам потенциометров. Все входные цепи надо выполнить экранированным проводом, а оболочки заземлить.

Диоды Д1—Д4 устанавливают на отдельной монтажной планке, которую закрепляют на нижней части шасси. Силовой трансформатор Тр2 должен быть заключен в экран из мягкой листовой стали.

Рис. 3. Внешний вид лампового усилителя.

Они должны быть близки к приведенным на рис. 2. Глубину регулировки частотной характеристики в области низших частот лучше всего подобрать с помощью конденсатора С2.

Необходимые пределы регулировки частотной характеристики усилителя в области высоких частот достигаются подбором емкости конденсатора СІ.

Положение движка симметрирующего потенциометра R17 находят по минимальному фону на выходе усилителя. В правильно собранном усилителе уровень фона на звуковой катушке не превышает 12 мв. Емкости электролитических конденсаторов С4, С8 могут быть значительно уменьшены без заметного увеличения фона.

Если уровень фона мешает нормальной работе усилителя, необходимо проверить качество заземления отдельных точек схемы, и в том числе сердечников силового и выходного трансформаторов. Снижению фона способствует заземление проводов сети через конденсаторы постоянной емкости порядка 5000 пф.

Иногда при включении усилителя он сразу начинает возбуждаться. В этом случае необходимо поменять местами концы вторичной обмотки II выходного трансформатора Тр1.

Испытания данного усилителя показали, что ои обеспечивает достаточно высокое качество звучания, а его налаживание каких-либо затруднений не вызывает.

Источник: С. Л. Матлин — Радиосхемы (пособие для радиокружков), 1974г.

Источник

238, 1

Схемы усилителей

Двухтактный усилитель низкой частоты на радиолампах

Конкурс начинающих радиолюбителей
“Моя радиолюбительская конструкция”

Конкурсная конструкция начинающего радиолюбителя
“Двухтактный усилитель низкой частоты на радиолампах”

Здравствуйте уважаемые друзья и гости сайта!
Представляю вам первую конкурсную работу (третьего конкурса сайта) начинающего радиолюбителя Александра Лупенко, город Темрюк

Здравствуйте, меня зовут Александр.
Представляю схему 2-х тактного усилителя низкой частоты на лампах, которую разработал собственноручно.
Данная схема очень простая и в наладке не нуждается. При правильной сборке и правильно подобранных деталях, усилитель низкой частоты начинает работать сразу, без каких-либо искажений.

Рассмотрим схему (ВИДЕО: первая сборка, вторая сборка и рисунок 1):

Рисунок 1:

Схема состоит из:
— выходного трансформатора тв2,
– резистора 220 ом,
– 2х ламп 6п14п,
– катодного резистора 62 ом,
– входного трансформатора тв1.
Именно благодаря трансформатору тв1, то есть входному трансформатору, делает данный усилитель до безумия простым и качественным.

Но у данной схемы есть один недостаток – отсутствие питающего трансформатора делает её чувствительной к питающему напряжению (не менее 215в),обязательно требующийся предуслитель 0.1 до 1.5 вт.
Плюсы данной схемы: хорошая выходная мощность, небольшие размеры, простота сборки, даннуню схему можно ещё много раз прорабатывать, при правильной сборке и правильно подобранных деталях не возникнет никаких проблем.

Также на рисунке 2,  вариант блока питания:

Рисунок 2:

На рисунке 3, однотактный УНЧ:

Рисунок 3:

Детали для однотактного УНЧ следующие:
— тр -тв1 обмотка 2:  20-50 ом
– тр -тв2 обмотка 3:  10-50 ом

На видео “первая сборка”, я взял первые, что попались трансформаторы, один от радиоприемника, второй от магнитофона.
На “второй сборке” более проработано. В качестве выходного можно взять абсолютно любой сетевой трансформатор, я взял от старого усилителя “Вега-25у”, входной – тот-же.

Небольшой совет, чтобы не мучиться с средним отводом при двухтактном УНЧ, взять двухкатушечный П-образный трансформатор, с входным напряжением не менее 220 вольт.
И в заключении, я хочу пожелать всем удачи в сборке разработке и доработки радиосхем.

И еще один маленький совет. Чтобы получить хороший выходной сигнал, трансформатор лучше взять с напряжением обмоток (в сетевом включении на 220 ) 18-22 вольта (4 ом), 28-32 вольта (8-ом), сопротивление первички в сетевом включении 15-46 ом.
Выходной трансформатор можно взять сетевой с сопротивлением не более 40 ом, с отводом по середине, или объединить два маломощных трансформатора …

Схема простого усилителя на двух лампах:

Цоколевка некоторых радиоламп:

Уважаемые радиолюбители!
Голосуйте на форуме сайта за понравившуюся конструкцию начинающего радиолюбителя!
Перейти на страницу форума для голосования

Многополосные усилители

Многополосные усилители.

У любителей хорошего звука часто возникают вопросы о применении двух, трехполосных усилителей.

Идеальным вариантом можно считать один широкополосный динамик, но… Такие динамики если и существуют, то стоят очень дорого. И даже они не позволяют хорошо отыграть бас.

К тому же многие акустические системы имеют раздельные входы для нч и сч-вч динамиков для подключения по схеме биампинг (два усилителя). У Ю.Макарова в 70-х годах были подобные конструкции.

Рассмотрим два варианта:

1. использование фильтров акустики.
2. использование фильтров на входе усилителя.

Первый вариант более простой, для этого нужно два (три) стереоусилителя.

В случае ламповых усилителей упрощается требования к выходным трансформаторам, так как они работают в узкой полосе. Мощность сч-вч канала может быть меньше, так как на долю НЧ приходится максимум мощности.

И еще вопрос, что будет дешевле? Один широкополосный выходной трансформатор или два с узкой полосой.

Второй вариант сложнее, те же требования что и в первом, только нужно поставить фильтр на входе усилителя. В таком случае из колонок фильтр лучше убрать. Можно оставить только конденсатор на ВЧ динамик. Который скорее будет работать как защита.

Можно применить ламповый фильтр по схеме ЛАМПОВЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА на лампе 6Н1П.

Я предпочитаю двухполосное усиление с частотой раздела 60-100гц.

СЧ-ВЧ КАНАЛ.

Это позволяет применить для СЧ-ВЧ канала широкополосный динамик (например, 3гд-38, 3гд-32, 10гд-36, 4гд-35,4гд-28, 4а28, фостексы, визатон и т.п.) и использовать усилители на 1-2 ватта. При необходимости можно добавить ВЧ динамик через фильтр первого порядка с частотой раздела 7000-10000гц. Основной диапазон, особо чувствительный для наших ушей, будет воспроизводится одним динамиком.

Например:

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ОДНОЛАМПОВАЯ СХЕМА ПРЕДУСИЛИТЕЛЯ, УСИЛИТЕЛЯ ДЛЯ ТЕЛЕФОНОВ И УМЗЧ на лампе 6ж52п.

ЕЩЕ РАЗ О 6Ф5П (ЛОФТИН-УАЙТ)

Требования к выходному трансформатору упрощаются. В крайнем случае, можно использовать даже ТВЗ 1-9. Диапазон частот у него по уровню -3дб – 40-32000 гц.

Худшее значение 50-24000гц. Но даже это неплохо для СЧ-ВЧ канала.

На входе достаточно поставить фильтр первого порядка на 100гц. (один конденсатор, еще лучше использовать разделительный конденсатор между каскадами, не потребуется ввода дополнительных деталей)

Для лучшего среза можно применить активный фильтр 3 порядка.

НЧ КАНАЛ.

Для НЧ канала необходим фильтр с регулируемой частотой среза.

ЛАМПОВЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ САБВУФЕРА или НЧ-КАНАЛА на лампе 6Н1П.

Мощность канала должна быть достаточной для применяемого нч динамика.

Например:

ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ НЧ КАНАЛА НА 6П45С.

УСИЛИТЕЛЬ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ВЫХОДНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ (Двухтактник на ГУ-50)

ОДНОТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА ГУ-50. (С одной и двумя лампами)

ОДНОТАКТНИК НА 6С33С

ОДНОТАКТНИК НА ГУ-29.

ДВУХТАКНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НА БАЗЕ ПРИБОЯ НА ЛАМПАХ 6Н1П И 6П36С

УСИЛИТЕЛЬ НА 6П45С

МОЙ ОПЫТ ПЕРЕДЕЛКИ ПРИБОЯ

Требования к вых трансу тоже упрощаются. Нет необходимости секционирования.

Можно применить в качестве выходного сетевой транс ТС-180 или ТС -270.

При использовании одного канала для НЧ (сабвуфер) нужно добавить сумматор.

Сумматор на лампе 6н1п.

Третий- ВЧ канал

Для желающих сделать трехполосную систему.

Чтобы не сжечь ВЧ динамик, надо поставить последовательно ему конденсатор, который будет не столько фильтром, сколько защитой с частотой среза ниже, чем срез в усилителе.

В ВЧ канале можно применить выходной трансформатор, намотанный на ферритовом сердечнике от ТВС (от старых ламповых телевизоров) или тот же ТВЗ1-9. Дело вкуса.

 Для экстрималов можно даже сделать трансформатор без сердечника.

Пишите sergeev158()mail.ru

На главную.

Форум.

Книги

Ламповые усилители, это неплохо. Добавим здравого смысла, часть2

Продолжение статьи по материалам из электронной сети Интернет с размышлениями из записной книжки Юрия Игнатенко и моими комментариями

Про схемотехнику усилителя

Сначала нужно решить, какой будет усилитель, однотактный или двухтактный? На каких радиолампах, октальных или пальчиковых? И тип ламп — триод, пентод, тетрод? Смещение выходных ламп фиксированное или автоматическое? Схем усилителей по сути не много, их можно перечесть по пальцам. Простейшие виды показаны ниже, чтобы телезритель увидел, что схемы одинаковые. Меняются только названия ламп, а схема та же. По сути нет разницы в примененной лампе, 6П6С или ГУ50, или например 6П13С. Схема та же остаётся. Только расположение ножек ламп разное (цоколевка). Катодным резистором подбирают ток выходного каскада. Элементарные режимные характеристики надо считать сходу, например ток по напряжению и сопротивлению по закону Ома. Пример однотактной схемы показан ниже

Примечания Евгения Бортника. Отличие двухтактных схем от отднотактных в их большей эффективности, более высоких мощностях и почти вдвое большем количестве деталей. Пример сравнения двухтактного и четырехтактного двигателей внутреннего сгорания может послужить некоторой аналогией.

Двухтактные двигатели применяют для лёгкой техники, например мопедов и лёгких мотоциклов. Известно, что двухтактные моторы сравнительно слабы и имеют повышенную вибрацию. Однако мальчишкам мопед сподручнее Крузера, ветер в лицо и романтика тёплых женских прелестей в спину заменяют недостаток комфорта, грязь в носу и песок на зубах. Четырехтактные моторы применяют для более тяжелых тележек, например автомобилей. Собственно про усилители можно рассуждать аналогично. Если требуется усилитель не для наушников, то он должен быть двухтактным. К тому же его легче построить, даже дилетанту, хотя слесарной работы будет побольше. Примеры двухтактных схем усилителя показаны ниже

Конструирование лампового усилителя — это прежде всего практический проект, связанный именно со слесарной работой. Паять радиодетали предстоит не много и в самом окончании проекта. А вот конструирование электронного агрегата с хорошими эстетическими характеристиками это большой труд. Причем порой это труд грубый, руки придется испачкать. Усилителю нужен корпус из металла, предпочтительно из черной стали или оцинкованного железа. Понадобится сверлить, точить и пилить. Но можно и купить в Интернете готовый корпус китайского производства. Это удорожает конструкцию примерно вдвое. Фигню в виде кучи деталей с проводами на кухонном столе, в качестве лампового усилителя я не рассматриваю.

Примечание: При выборе траектории построения лампового усилителя, даже опытные спецы, нередко принимают ошибочное изначальное решение, начиная обсуждение проекта с выбора электронных ламп. Опыт показывает, что это неправильно, привязывать себя к конкретным лампам не следует. В первую очередь нужно ориентироваться на выбор выходного трансформатора, привязанного к конкретной акустике. Под один трансформатор может подходить несколько типов ламп. После выяснения приоритетов (однотакт или двухтакт) следует заняться выяснением ближайших перспектив по трансформатору. Под высокоомные трансформаторы нужны пентоды или тетроды, работающие при высоких напряжениях. Под низкоомные трансформаторы нужны совсем другие лампы, — триоды и напряжения могут быть поменьше. Альтернативы при выборе трансформаторов такие: Либо применить дешёвые серийные фабричные трансформаторы, заведомо несколько снижая качество УНЧ, либо искать фирменные дорогие специальные. Можно пойти другим путём, например заняться намоткой собственных оригинальных трансформаторов, предварительно рассчитав их характеристики. Дело в том, что трансформаторы могут быть очень разными: по схеме, по весу и по конструкции, а следовательно различные по трудоемкости и по цене. Изготовление трансформатора может занять 70-90% времени проекта и сожрать столько же ресурсов. Думайте, думайте, думайте! И помните, что применение серийных трансформаторов сравнительно дёшево. Нужно только знать, как их применить и где их найти. Для крутых ламповых УНЧ, в качестве выходных, применяют трансформаторы весьма хорошего качества. Поэтому даже из серийных понадобится повыбирать, чтобы найти симметричную пару. И только после того, как удалось выцепить хорошую пару трансформаторов, следует обратить внимание на лампы для них. К разным типам выходных трансов нужны совершенно разные лампы. Такой путь мне представляется оптимальным с точки зрения экономии жизненных ресурсов и сбережения времени. Если это хобби, то не разумно убивать месяцы на намотку выходных трансформаторов, либо покупать их по 200-500 зелёных денег. Впрочем каждый решает сам, что ему пить и в какой луже валяться.        Евгений Бортник

Цоколёвку ламп можно посмотреть из справочников в интернете. Там же берут характеристики каждой лампы и максимальный ток катода в частности. Следует запомнить практическую рекомендацию — ламповый усилитель раскрывает динамику когда на анодах свыше 300 вольт.

Примечание: Вторая практическая рекомендация вытекает из первой. Высокие напряжения опасны для здоровья. Поэтому соблюдайте правила техники безопасности при конструировании ламповых усилителей.     Евгений Бортник

Далее рассмотрим пример стандартной схемы однотактного усилителя

Есть в любой схеме двухкаскадного УНЧ предварительный усилитель (драйвер) и выходной каскад. В выходном каскаде ТВЗ, катодный резистор и сеточный резистор. Три детали всего. Сеточный резистор от 200ком до 500ком — любой какой есть. Катодным резистором подбирают ток через лампу согласно её параметрам. Например при 300 Ом, измеренное напряжение 15 вольт, значит ток катода (50мА). При 600 Ом измеренное напряжение 18 вольт. Получают 0,03А. Этого мало для 6П13С. Чтобы повысить ток, нужно уменьшать катодный резистор. В драйвере тоже три детали, как и в выходном каскаде. Анодный, сеточный и катодный резисторы. Но здесь режим выбирать сложнее. Без спектроанализатора и измерителя КНИ точно выставить режим крайне затруднительно. Теоретически режим можно рассчитать. Но результаты расчёта всегда ориентировочны и не совпадают с практическим, оптимальным режимом. Это закономерно, поскольку режим драйвера подбирают не отдельно, а в связке с выходным каскадом, измеряя сигнал на нагрузке после выходного трансформатора. Нередко, искажения введённые конструктором в драйверный каскад преднамеренно, вычитаются с искажениями выходного каскада и сигнал становится чище, а звук лучше. Классическим примером может служить извествный усилитель QUAD II. Результаты настройки типового двухтактного усилителя показаны на рисунке.

В первом каскаде на 6Н9С при минимальных искажениях и наилучшем звучании, получилось на катодном резисторе 2,2 кОм и 1,07 вольта. Ток через лампу 0,5 мА. Хотя если рассчитать наилучший режим лампы, то получим 2-4 мА . Однако при токе2-4 мА, КНИ хуже в 5-7раз. Теперь по поводу доработки однотактного усилителя. 

  Показано пять вариантов включения экранной сетки. 1 и 2 положения переключателя — пентодное включение. 3-е положение переключателя — ультралинейный режим. 4-е положение, когда сетку с анодом соединяем, это называют псевдо-триодное включение. 5-е положение, это для правильного включения лучевого тетрода. Так как тетрод, в отличии от пентода не имеет защитной сетки, а только экранную. Поэтому что бы избежать искажений сигнала, типа “клюшка”, на экранную сетку следует подать напряжение в половину размаха сигнала на аноде этой лампы. То есть на аноде 300 на экранной до 200 вольт. Способ подключения экранной сетки выбирают индивидуальным предпочтением — все верны. Но ТВЗ рассчитанный на пентодное включение не сможет обеспечить нормальный звук на выбранный заранее динамик, если лампу перевести в режим псевдо-триод. Так как в псевдо-триоде нагрузка лампы должна быть в 2-4 раза меньше чем в пентодном. Для снижения КНИ и уменьшения выходного сопротивления УНЧ в пентодном усилителе обязательна ООС. Цепь ООС идет с выхода УНЧ в катод первой лампы. Чем меньше резистор с выхода УНЧ, который сигнал подаёт — тем больше глубина ООС. Анодный резистор в драйвере, можно подобрать точно лишь путем измерения КНИ. В интернете показаны схемы, в которых точно указан номинал анодного резистора. Уверенность в достоверности получения «супер» результата — бред! Поэтому можно поставить практически любой резистор в пределах 50 — 150 кОм и усилитель будет звучать нормально. Но следует помнить, что его подбором можно значительно улучшить достоверность воспроизведения звука.

Вопрос. Иногда в интернете можно прочитать, что для лампового усилителя ООС вредна и что она ухудшает звучание.

Ответ. В пентодном и тетродном режиме обязательно должна быть ООС с выхода в катод первой лампы. И АЧХ лампового усилителя станет ровнее. В триодном режиме внутри лампы выходной уже есть ООС между анодом и управляющей сеткой, вот АЧХ и ровнее. Знающие люди помалкивают об этом. А ведь экранная сетка и называется экранной, потому что экранирует анод от управляющей сетки, убирая нежелательную местную ООС, тем самым увеличивая усиление и выходную мощность. На форумах дилетанты взахлёб расхваливают триодный выходной каскад, подчёркивая что УНЧ создан без ООС. Причиной тому элементарное незнание, что в самой конструкции триода заложена ООС. Чем больший размер имеют электроды лампы — тем большая ёмкость и связь между управляющей сеткой и анодом, и тем больше глубина ООС.

То, что ООС вредна, это мнение дилетантское. Назовем его «аудиофильским» мнением. Ни один завод и фирма в мире не выпускали ламповый усилитель без глубокой ООС, особенно пентодные. Хотя только пентодные и выпускались усилители, и только двухтактные. ООС ничего не губит а наоборот, делает АЧХ линейной, уменьшает КНИ и особенно ИМД (хвост гармоник.). «Аудиофилы» на слух всё измеряют. И вот сравнивая звучание лампового УНЧ без ООС и подключив ООС, слышат как бледнее зазвучал УНЧ с подключенной ООС. Так посмотрели бы на спектроанализатор и всё стало бы ясно. При подключении ООС, АЧХ стала ровной, сгладились все выбросы и ямы. Возросла отдача на НЧ, так как без ООС завал был на НЧ большой. Поэтому ВЧ преобладали над НЧ и общий баланс был сдвинут в сторону ВЧ, звучание казалось очень воздушным. (Это как тембр ВЧ накрутить и балдеть слушая цыканье) Хотя «икона аудиофилов» «QUAD-II» имеет кучи ООС и ОООС с выхода на вход глубиной более 20dB. Но заплатив большие деньги за этот КВОД-2 , «аудиофил» слушает этот звук и не обращает внимание на то, что в усилителе ОООС. Звучит не усилитель, а честолюбие человеческое, или деньги заплаченные за железяку (снова честолюбие). Можно провести эксперимент. 

  Вот АЧХ ТВЗ, на которой видно, как работает ОООС выравнивая АЧХ при подключенной акустике. Без ОООС имеется большой подьём на ВЧ и кажется на слух звук прозрачнее. Аудиофилы говорят ОООС убивает звук. Нет, она делает отдачу ровной без «циканья».  А «аудиофилы», никогда не измерявшие и не видевшие графиков обладают предельной самонадеянностью. Остаётся только сожалеть, что эфир засоряют люди с испорченным слухом и вкусом, при больном самолюбии. Поднять уровень составляющих ВЧ в усилителе можно другим способом, введя в ОООС цепочку подьёма ВЧ. Или  ввести тембра в УНЧ, если ВЧ не хватает.

Вопрос. Допустимо ли поставить в усилитель переключатель триод — пентод?

Ответ. Переключатель ТРИОД — ПЕНТОД никогда не ставьте. Для триодного включения лампы и пентодного нужны абсолютно разные ТВЗ с очень отличающимися параметрами. И поэтому, если поставите пентодный ТВЗ, он будет давать большие искажения в триодном режиме. Поставите триодный ТВЗ в пентоде, в два раза ниже будет выходная мощность, низов не будет и КНИ зашкалят. Достоверно доказано: 

1. В триоде анодная нагрузка должна быть выше внутреннего сопротивления лампы в 3 раза. 

2. Для лучевого тетрода анодная нагрузка должна быть в 6-7 раз меньше чем внутреннее сопротивление лампы.

В схеме на выходе не пентоды, а лучевые тетроды которые не имеют защитной сетки а только экранную. Поэтому что бы искажения типа “клюшка” не были видны, на экранную сетку следует подавать напряжение в половину размаха сигнала на аноде этой лампы. То есть на аноде 300 на экранной 200 вольт. При этом смещение выставляют типовое, не важно автоматическое или фиксированное. И вдруг переходя в триод телезритель подключает экранную сетку к аноду и ток покоя возрастает в 2 раза. Что б этого не произошло, “специалисты” придумавшие этот переключатель подают в пентодном режиме на сетку напряжение такое же как и на аноде и даже больше (ведь на аноде напряжение падает на обмотке ТВЗ).

Получается, что экранная сетка имеет потенциал выше, чем анод и большую часть электронов забирает на себя. В этом режиме значения КНИ в пентоде получаются такие большие, что мама не горюй. А «специалисты», переключая тумблер упорно слышат, что в триоде усилитель лучше звучит. Конечно лучше, ведь усилитель в режиме пентода неверно работает, не настроен. А чем они настроят, если не умеют пользоваться измерительными приборами, не способны читать и трактовать результаты измерений, и вообще, принципиальные противники измерений. Самонадеянность и тупость иногда поражают. Коронная фраза подобных «аудофилов» имеет следующий формат: «Мы же не осциллографом слушаем, а ушами». Вот такой расклад. И не берите на веру значение внутреннего сопротивления ламп из справочника. Вычисляйте его самостоятельно в конкретной схеме по измеренным режимам. Напряжение анод–катод, измеренное в конкретной схеме и на конкретной лампе, делят на ток лампы в амперах (например 0,05А) и получают значение внутреннего сопротивления лампы.

Изменением анодного напряжения и тока можно изменять внутреннее сопротивление лампы подгоняя значение под выбранный ТВЗ, для точного согласования с акустикой. Не следует гнаться за максимальным током через лампу. Настройку выполняют постепенно, отыскивая рабочую точку согласования конкретной лампы, с нагрузкой, с выбранным ТВЗ. Поэтому нельзя ставить переключатель ТРИОД — ПЕНТОД. При серьёзных напряжениях искры посыплются внутри ламп при переключении.

Вопрос. Если можно еще раз про искажения типа “клюшка”. Причины появления и методы устранения. Возможно, речь идёт о искажении типа «ступенька»?

Ответ. Нет это не ступенька. Ступеньки как раз в лампах в классе “А” и нет, почему и звучат лампы лучше, чем транзисторы.

Клюшка (загиб на ВАХ лампы, приводящий к искажениям) он на Пентодных и Лучевых тетродах есть. Как раз выходных каскадов. Специалисты об этом помалкивают. Электроны с катода пролетают сквозь управляющую сетку к аноду, а на пути ещё экранная сетка с лучеобразующими пластинами находится. Если потенциал, относительно катода, у экранной сетки меньше чем на аноде, то она помогает ускорится электронам провожая их дальше к аноду. В выходной лампе анодный ток, например при усилении синусоиды, изменяется относительно тока покоя, становясь то меньше, то больше — за счёт этого и напряжение на первичной обмотке появляется и трансформируется во вторичку и идёт на динамик. Если симметрично ток изменяется — то и напряжение наводится симметричное.

Но что значит наводится напряжение. Это значит, что на аноде лампы напряжение становится то меньше, то больше. Когда напряжение на аноде просаживается ниже напряжения на экранной сетке с лучеобразующими пластинами, электроны меняют направление от анода и поворачивают к ним. Появляется встречный противоток электронов. И ток уже не меняется по синусоиде, а на графике появляется провал, «клюшка»! И в этот момент динамические искажения (ИМД) резко вырастают. Поэтому пентодный усилитель, и усилитель на лучевых тетродах нужно настраивать. Вот тогда они дадут фору триодным. Основная масса «аудиофилов», не владеющая достоверными сведениями и понятиями по измерениям, кричат о том, что триод лучше. Как только был придуман пентод и тем более лучевой тетрод — промышленность перешла с триодов на них. Так как они имеют явное преимущество перед триодами.

Чтобы избежать описанного искажения сигнала, нужно аккуратно понизить напряжение на экранной сетке лампы до того предельного значения, на какое проседает анодное напряжение в выходной лампе в усилении синусоиды, при максимальной мощности. Вот и весь секрет режима лампы пентод или лучевой тетрод. Нужно питать экранную сетку меньшим напряжением, чем анодное напряжение. Немного потеряем в мощности, но искажений не будет. И в пентодном драйвере так же, если хотят получить хорошую амплитуду с драйвера, понижают на экранной сетке, 6Ж4 например, до 50-80 вольт при напряжении на аноде 100-160 вольт.

Вопрос. Есть ли принципиальная разница в показанных на рисунках решениях?

Ответ. Как справа нельзя делать. Лампа 6Н9С с высоким коэффициентом усиления и следовательно с большой ёмкостью Миллера. Параллельное включение ещё в два раза увеличивает входную емкость, заваливая при этом ВЧ (прозрачность звучания ухудшается). Левая схема — СРПП каскад. Практическое распространение получил в 60-е годы 20 века, как модулятор для телевизионных передатчиков. Там допускались КНИ и ИМД до 2% для НЧ приемлем, но качественней связка обычный резистивный каскад и гальванически связанный с ним катодный повторитель. Вот результаты опыта.

  Как видно особенно на малых сигналах, в классике улучшается качество, ИМД меньше чем в СРПП. Значит разборчивость лучше, инструменты будут слышны. Вообще, зачем здесь применять СРПП? Это избыточно, поскольку оконечные лампы 6П3С или 6П6С хорошо раскачиваются обычным одиночным каскадом на 6Н9С, 6Г1, 6Ж4, 6Ж8.

Применение СРПП оправдано, если на выходе применить «тяжелую» лампу, например типа 6С33С. В этом случае нужно пониженное выходное сопротивление драйвера СРПП. Хотя и здесь возможно применить катодный повторитель, при точной настройке. Две половинки лампы 6Н8С,6Н9С,6Н2П дадут в этой схеме гораздо большее усиление и меньший КНИ и меньшее выходное сопротивление. Правильно настроенный классический драйвер раскачает любую лампу и не нужно выдумывать ничего другого.

Вопрос. Что лучше — однотактный или двухтактный усилитель?

Ответ. Поразмышляйте не спеша, почему во всём мире в 30-60 годы 20века ни одна фирма или завод не выпускали усилители-однотакты? А ведь однотакт это так «аудиофильно»! Конечно же двухтакт по всем режимным параметрам, эффективности и собственно по качеству звучания выше однотакта. В советской аппараратуре высшего класса УНЧ строились только двухтактные. Однако однотакт вдвое дешевле. А кроме того, с однотактом почти вдвое меньше слесарной работы. А результат — ламповый звук. И многим этого вполне достаточно, потолок достигнут. Вероятно нищему просто не нужен крепкий каменный дом, подлинный демократ проживёт и в соломенной хижине. Думается, что есть в ответе на вопрос о живучести однотактных схем доля внутренней болезненной человеческой ущербности. От этого следует мостик к слабому и больному самолюбию. Это очень напоминает психопатологию, упрямство параноика и аномальный интерес к лицам своего же пола.

Вопрос. На каких лампах двухтакт предпочтительнее? 6п6с? 6п41с? 6п45с?

Ответ. Любые лампы хороши при правильном выборе в связке с выходным трансформатором. Немаловажен факт, для чего нужен усилитель. Важна и совокупность других условий, например, какие жанры звука слушать, в комнате какого объёма слушать, с какой акустикой и в каком режиме слушать. Надо понять, какая нужна мощность, 4 или 50 ватт. Очевидно многобразие ответов на поставленные вопросы. Навскидку можно сказать, что двухтакты моноблоки на 6П41С — всеядны. Мощный, правильно настроенный двухтакт способен навсегда закрыть тему приобретения или изготовления лампового усилителя.

Вопрос. Есть ли разница в звучании усилителей, собранных по одной схеме но с применением разных ламп на выходе. Допустим если сравнить два двухтакта – у одного на выходе 6П14П, а у другого 6П3С, или EL34, или КТ88. При условии, что эти усилители тщательно настроены по Шмелёву и при сравнении мы установим одинаковую громкость и будем слушать на одной акустике? Вобщем — есть ли у ламп какое-то своё звучание или нет, или разница настолько незначительная, что можно сказать что её нет?

Ответ. В правильно настроенной конструкции лампы звучат одинаково. Это справедливо если зафиксирован одинаковый КНИ при точной настройке агрегата, когда весь тракт согласован с нагрузкой. Нет спец. вакуума, немецкого, китайского или папуасского. Не влияют на звук материалы и металл, который применён внутри ламп, не влияют на звук позолоченные разъемы. Беда 99% самодельщиков в том, что они не способны инструментально настроить свои усилители. Пэтому и появилась байка, что разные лампы звучат по-разному. А дальше эту тему интернет-предпринимателю уже легко эксплуатировать по собственному усмотрению. Это типа Клондайка для специалистов по продажам, подкованных в области НЛП и психологической обработки массового сознания. Дальше начинается куплю-продам.

Вопрос. При всех плюсах двухтакта, смущает переход через ноль насколько надо подбирать лампы и как настраивать такой каскад, чтобы не было ступеньки еще чего не хорошего.

Ответ. Никаких ступенек нет даже в классе В у двухтакта. А уж в классе А и подавно. Баланс выставляют по минимуму фона в акустике.

Вопрос. Можно ли снизить напряжение на вторых сетках выходных ламп установкой резисторов 100 Ом ?

Ответ. Ничего не дадут резисторы 100 Ом во вторых сетках выходных ламп (схема двухтакт 6П14П включение УЛ). Ток второй сетки 3-5мА, поэтому резистор 100 Ом здесь как мёртвому припарка. Ничего не упадёт на нём. Вот 1 кОм как бы получше будет. Но тогда и эффективность ультралинейного включения приблизится к нулю. Включать резисторы в цепь вторых сеток в УЛ включении бессмысленно.

Вопрос. С выходной лампой 6П43П, что ставить в драйвер — триод или пентод?

Ответ. Современные источники звука имеют выходное напряжение 1-2 вольта, поэтому в двухкаскадном усилителе достаточно ставить триод. И усилитель будет иметь  чувствительность 0,4-0,7 вольта. Учтите, чем больше регулятор громкости при прослушивании накручен к максимуму — тем меньше он крутит фазу и меньше портит звук. Поэтому за высокой  чувствительностью усилителя гнаться не стоит. Раньше у источников звука был стандарт 0,25 вольта (напряжение пъезокерамического звукоснимателя). Поэтому в некоторых схемах ставили пентод в первом каскаде.

Вопрос. В каком включении ламп (триодном или пентодном) лучше слушать музыку?

Ответ. Поставьте тумблер, но только ради эксперимента. Ультралинейное включение и триодное. Услышите насколько дохлое звучание в триоде по сравнению с ультралинейным. И как раcширится сцена при переключении в ультралинейный. Но некоторые записи, старые блюз и вокал звучат в триоде лучше. Но всё таки, мне больше по душе ультралинейное включение. Триод приукрашивает 2-й гармоникой звучание а пентод честно усиливает.

Вопрос. Какая мощность лампового усилителя достаточна для прослушивания музыки с минимальными искажениями?

Ответ. Мощность усилителя — это вторичный параметр, хотя и немаловажный. Чем она больше — тем лучше. Она не для того нужна, чтоб соседей глушить. Например усилитель на лампе 2А3 аудиофильской, мощностью 2 ватта однотакт. Хриповатые пластинки 30-х годов послушать можно. Или полудохлый оркестрик с малым динамическим диапазоном. Звуковой трэк симфонического оркестра здесь достойно послушать не удастся. Не обеспечит «форте» и «фортиссимо» этот усилитель ни на какой высокочувствительной акустике.

Динамический диапазон отличного усилителя должен быть 120dB не менее. При фортиссимо, усилитель не должен клиппировать звук. Должен оставаться запас по мощности. Это первое. Второе, почему нужен мощный усилитель, это из-за интермодуляционнных искажений. Или двухватный усилитель слушать на 1-2-х ваттах и постоянно доводить при громких звуках этот усилок до искажений 5-8% или 12 ватный слушать на 1-2-х ваттах и ни когда не доводить даже до 1% искажений.

Надо понять следующее соображение. Мощность усилителя и мощность акустики между собой не связаны, хотя и обусловливают друг друга. Практическое понимание этого зависит от того, где слушать музыку. Или на стадионе, или в комнате 16кв.м ночью с закрытыми окнами, со стеклопакетами. Много зависит от того, каков начальный уровень шума в точке прослушивания и каков максимальный уровень в фонограмме. Барда послушать или виолончель, и дохлик однотактный на триоде подойдёт. А чтобы слушать записи с большим динамическим диапазоном, нужна и акустика с запасом мощности и усилитель. Чтоб на пиках не было ограничения любых сигналов. Имея усилитель 2 х 50 Ватт вовсе не значит, что нужно выкручивать его на полную мощность. Слушать можно на уровне 2-3вт, но при звуке удара большого барабана или «форте» и «фортиссимо» оркестра, на доли секунд или секунды, бывают нужны все 50 Ватт.

Вопрос. Предложите схему для двухтактного усилителя с ультралинейным включением 6П3С. Мне скинули схему — не понравилось, смещение задаётся только одним потенцометром, а в некоторых схемах раздельно для каждой лампы.

Ответ. Делайте схему ниже. Смещение и баланс разными резисторами регулируется.

Лампы можно ставить любые 6Н1П,6Н2П,6Н3П,6Н6П,6Н23П,6Н8С,6Н9С и выходные 6Ф6С, 6П6С, 6П3С, 6П27С, EL34, 6L6, 6V6, 6565, КТ66, КТ88, 6П1П, 6П14П, 6П15П, 6П18П, 6П43П, 6П13С, 6П31С, 6П41С, 6П44С, 6П36С, 6П45С, 6П42С, 6П7С, Г807, ГУ50, КГ71, ГМ70, ГМ100 и так далее… Ток в выходном каскаде подбирают смещением, ТВЗ разные ставят, напряжение на аноде меняют придерживаясь технической документации на лампу. В первом каскаде, у каждой применённой лампы, минимум КНИ подбирают катодным резистором. Схема единая — и схема эта от дядьки ВИЛЬЯМСА, придуманная им в далёкие годы прошлого столетия. Поставьте ТВЗ обычный без УЛ отводов и экранные сетки запитайте от пониженного напряжения и будет не ультралинейный усилитель, а обычный двухтактный. Схема эта едина под любые лампы.

Вопрос. Предложите пожалуйста схему усилителя с максимальной мощностью, т.е. предел для лампового творчества. Не вообще «предел для лампового творчества» на каких-нибудь супер генераторных лампах, а на реальных «человеческих» лампах?

Ответ. Так схема одна. Двухтакт на 6Н2П и две 6П14П. Другой схемы не придумано. Только лампы ставим всё мощнее и мощнее в зависимости от того, какую выходную мощность нужно получить. Например, ГМ70 1200 вольт анодного. Или из обычных 6П41С, 6П36С, 6П45С, 6П42С, 6П3С-Е, 6П7С, Г807. Вот она, классическая схема, какую мы тут делаем. Такие усилители и выпускали во всех странах всеми фирмами, только лампы изменяли. Вокруг классической схемы бывают накручены разные сервисные примочки. Иногда применяют различные изюминки, однако скелет, как правило остаётся неизменным.

Вопрос. Возможна ли прямая замена лучевого тетрода 6П41С на тетрод 6П36С в схеме двухтактного УНЧ на 6П41С? Какой ток катода ставить и какое число витков в ТВЗ?

Ответ. Вместо лампы 6П41С можно ставить 6П36С. Ничего корректировать не надо.

Вопрос. Хочу собрать УНЧ по схеме Рис. 18.

Ответ. Схема далеко не идеальна. В представленной схеме фазоинвертор нестабилен (периодически нужна подстройка баланса плеч). Далее либо правую сетку заземлять через конденсатор нужно, либо катоды шунтировать на землю электролитом 100-500мкф. Схему повторять не рекомендуется, поскольку она не автобалансная, для настройки нужен осциллограф, что б плечи подровнять. К тому же невозможно подать ООС с выходной обмотки в катод первой лампы. Здесь более высокого качества, чем в схеме, показанной на рис.3 не получить. Можно рекомендовать применение проверенной схемы рис. 3. Она автобалансная с непосредственными связями. Ничего подстраивать не нужно. При ровном монтаже не фонит, не возбуждается. Нет лишнего конденсатора на пути сигнала между каскадами ФИ.

  Не ставьте переключатель триод-пентод в выходном каскаде. Ничего хорошего это не даст. Сопротивление лампы в триоде и в пентоде различаются в два раза, поэтому не только качества, но и адекватного сравнения не получите. Если намотан ТВЗ под пентод, то используйте пентодное включение. Не выпускали производители триодные усилители. Как только изобрели пентоды и лучевые тетроды. Во всём мире УНЧ выпускали именно на них. Если бы триоды имели преимущество, то буржуи-коммерсанты не перешли бы на пентоды.

Вопрос. Если усилитель собрать по всем правилам, настроить его по приборам, а потом перед усилителем поставить темброблок — будет этот усилитель правильно работать?

Ответ. Любая RC-цепочка, любой активный и пассивный элемент вносят искажения в сигнал. Темброблок именно добавит лишних гармоник и исказит сигнал. Поэтому и стараются уйти от блоков тембров, балансов, тонкомпенсированных регуляторов громкости, высокоомных регуляторов. Тракт усиления звука следует делать, как можно короче. Поэтому басы (если нужно) поднимают в самом усилителе частотно-зависимой ОООС, при соответствующем повышении усиления. Удлиненный тракт работать конечно будет, но верности воспроизведения не добавит.

Про блок питания. Вопрос. Выпрямитель с удвоением напряжения усложняет БП?

Ответ. Удвоение напряжения в УНЧ применять выгодно. Схема удвоения не усложняет, а наоборот упрощает БП, потому что нужны электролиты на меньшее напряжение. Отечественные СССР конденсаторы К50-12 150+150 Х 250 в подходят и резистором убирать лишнее напряжение не приходится для экранных сеток, что хуже, чем брать напряжение с электролитов.

Вопрос. Как применить ТСШ-170 от ТВ для питания двухтакта на лампах 6П14П — на аноде надо около 300в.

Ответ. К вторичной обмотке на 130 вольт подключают выпрямитель с удвоением напряжения. После удвоения получится 260 вольт. После выпрямления напряжение возрастает в 1.4 раза , то есть 260 * 1.4 = 364В, на холостом ходу. Под нагрузкой просядет до ~300 — 320 вольт. 

Ниже показаны фотографии как доработать ТСШ-170 что бы применить не две обмотки анодных, а все шесть. Не разбирая ТС приподнимите с любого края катушки ее бумагу внешнюю. Увидите наружные накальные обмотки. Отодвиньте чуть бок каркаса и увидите нижележащую анодную обмотку. Крайний виток (какой он окажется?) вытягиваете чуть, чтобы разрезать его. Далее измеряете — что вытянули и какие будут теперь обмотки. Выбирайте любые напряжения, теперь даже на смещение фиксированное останется обмотка.

Примечание: Показан поразительный пример находчивости и изворотливости человеческой. Осталось задать вопрос, а зачем всё это? Ответом может послужить результат измерения тока холостого хода трансформатора ТСШ-170, а вовсе не напряжений. Любопытно, что 100% измеренных трансфрматоров дадут ток хх 120-200 мА. Это же безумие! Зачем заниматься этой галиматьёй? Нельзя применять в нормальном усилителе трансформаторы с заранее известным отрицательным результатом. Эти манипуляции показаны уж совсем для бедных, даже нищих людей. Граждане, нестите ТСШ-170 на помойку, там их поднимут и приспособят по описанному примеру.            Евгений Бортник 

Сделал эксперимент. Спаял схемку и промерял напряжение на ХХ, и сколько даёт под нагрузкой 1,6 ком (200мА ). Этот ток выдаёт выпрямитель по схеме удвоения. 

Но и при стандартной 130 вольт обмотке, всё прекрасно подходит для усилителя.

Вопрос. В схеме двухтактного усилителя на 6П14П, если есть две обмотки силового трансформатора на накал, насколько обязательно создание искусственной земли двумя резисторами. Только чтоб уйти от фона переменки? Или можно не создавать землю?

Ответ. По-хорошему нужно ставить подстроечный резистор 100 — 300ом в накал первой лампы движок на массу или на движок подать постоянку 10-20  вольт. Регулируя движком подбирают минимум фона. Но поскольку здесь усиление УНЧ не более 8 -12 раз, то такая точность не обязательна. Можно просто поставить два резистора (как будто подстроечник в среднем положении находится). Если одна обмотка, то при малом усилении, всё равно делают псевдо-среднюю точку резисторами. Еще на этапе проектирования и монтажа нужно уходить от тех нюансов которые могут увеличить фон или создать возбуждение усилителя. Позднее это сэкономит время, чтобы не копаться и не искать, в чём причина фона или искажений.

Вопрос. Нарисуйте пожалуйста, как правильно организовать фиксированное смещение выходных ламп?

Ответ. Рисунки приведены ниже. Что перечёркнуто, того лучше не делать. Хотя таких схем смещения навалом в интернете и даже в промышленной аппаратуре. Я делаю так как на первых двух. Причина в том, что при выходе из строя подстроечного резистора или пропадании контакта на нём, лампа просто получит большее смещение, но не раскалится и не выйдет из строя.

Вопрос. Имеет ли смысл делать фиксированное смещение или автосмещение оставить? Оно только на выходную мощность влияет?

Ответ. Да, влияет на мощность и низа. Потому, что есть падение на катодном резисторе. У 6П14П маленькое напряжение в двухтакте на катодах 6-7 вольт всего, а вот в 6П3С при 340 вольт уже падает 21-24 вольта. А в 6П45С уже 40-50 вольт падает.

Вопрос. А почему никто не делает драйверный каскад с фиксированным смещением? Просветите, и если возможно, то расскажите как организовать.

Ответ. Фиксированное смещение в выходном каскаде применяется для увеличения мощности и улучшения КПД и ВСЁ! Потому что потери питающего напряжения на катодном резисторе выходных ламп снижают эти показатели, к тому же убираем катодный электролит в выходном каскаде. Что даст фиксированное смещение в драйвере? Ничего! Как при фиксированном смещении в драйвере можно подобрать режим по минимуму КНИ по Шмелёву? Включают некоторые “специалисты” туда батарейку или аккумулятор. Когда на 0,1 вольт изменил смещение (катодным резистором) и резко КНИ пошли вверх. Вот вчера моноблоки очередные настроил, 0,63 вольта получилось смещение на 6Н9С. Какую вы батарейку или аккумулятор туда вставите, что бы давала 0,63 вольта и не изменялось напряжение со временем?

Продолжение следует.

      Евгений Бортник, август 2015, Россия, Красноярск

Нагрузочная лампа обеспечивает более безопасное электронное тестирование

Льюис Лофлин

Прежде всего прочтите это предупреждение о безопасности. Это на ваш страх и риск и только в информационных целях.

См. Также Построение Автотрансформатора-Variac источника питания переменного и постоянного тока.

Нагрузочная лампа — это обычная лампочка, соединенная последовательно с тестируемым устройством. Моя цель здесь — дать более подробный отчет о том, как его использовать. Здесь мы узнаем, как определить, какую мощность использовать лампочку и чего ожидать, когда что-то работает правильно, а что-то не так.Давайте рассмотрим и обсудим некоторые примеры из реального мира.

На рис. 1 показано, как подключается лампа. Предполагается, что 120 В переменного тока и стандартный трехконтактный электрический шнур. ‘HOT’ (черный) перейдет к переключателю включения / выключения, который затем подключается к тому, что проверяется. Провода GRN — WHT (нейтраль и земля) соединяются вместе и образуют общий, соединенный с «белым» или блестящим металлическим винтом на цоколе лампы.

Затем испытуемый элемент подключается к латунному винту со стороны патрона лампы и переключателя (точки A и B). Если бы между вилкой и источником питания был изолирующий трансформатор, я бы настоятельно рекомендовал его использовать.

Как это работает? Нить накаливания лампы накаливания имеет низкое сопротивление в холодном состоянии, обычно менее 20 Ом. Когда начинает течь ток, и нить накала нагревается, и сопротивление быстро возрастает, действуя как своего рода предохранительный клапан.

Если тестируемый элемент, на этом рисунке трансформатор, закорочен или потребляет чрезмерный ток, энергия поглощается лампой и не вызывает дальнейшего повреждения устройства или срабатывания дорогостоящих предохранителей.

Трансформатор можно было даже подключить назад, и при этом он был бы защищен, пока лампа светится красиво и ярко. Примечание: лампы с более высокой мощностью имеют меньшее сопротивление нити, чем лампы с низкой мощностью!

Чтобы определить, какую мощность использовать лампочку, проверьте номинальную мощность проверяемого устройства. 100-ваттная лампочка работает при токе 0,84 А. Если, например, видеомагнитофон рассчитан на 30 Вт, это 0,25 А.

В общем, я предпочитаю поддерживать ток лампы по сравнению с током видеомагнитофона в соотношении по крайней мере 3 к одному.Подойдет лампа мощностью 75 или 100 Вт.

Также учтите, что видеомагнитофон в этом примере просто включен и не имеет ленты. Электропитание внутри используемого видеомагнитофона будет слабым. Этот «холостой» ток очень мал, и лампа в лучшем случае будет тусклой.

Нажмите «play» и посмотрите фильм, лампа будет немного светиться, это нормально. Если после замены, скажем, перегоревшего предохранителя, лампа загорится ярким светом, то в большинстве случаев вероятной проблемой является короткое замыкание или проблема в импульсном блоке питания.

На рис. 2 (вверху) показано, как получить более высокую мощность и ток. Скажем, то, что мы тестируем, составляет 65 Вт. Это линейный ток 65/120 = 0,51 ампер. В три раза больше, чем для лампы мощностью около 200 Вт. (200/120 = 1,67 Ампер.)

Если у кого-то есть лампа на 150 или 200 Вт, это нормально, но мы могли бы параллельно использовать две 100-ваттные или две 75-ваттные лампы и сделать то же самое. Давайте посмотрим на несколько реальных примеров. Будь сам себе судьей.

С учетом трансформаторов и реактивного сопротивления

Сначала прочтите две мои веб-страницы о трансформаторах:

Допустим, у меня есть трансформатор Radio Shack номиналом 12.VAC при 3 амперах. Трансформатор без нагрузки (вторичная обмотка отключена) рассчитана на максимальный ток холостого хода 140 мА (0,14 А). Если бы я использовал лампочку на 15 Вт (125 мА) и предположил, что ток трансформатора равен 100 мА, лампа загорится наполовину. Лампа на 100 ватт будет темной. Это нормально. Если бы 100-ваттная лампочка светилась даже тускло, это могло быть проблемой.

Перейдем к другому примеру. В классе у нас было несколько больших силовых трансформаторов. При подключении к 40-ваттной лампочке они светились красноватым светом. Обмотка трансформатора имела очень небольшое сопротивление, поэтому большая часть тока была реактивной.Энергия не использовалась, хотя у нас был ток.

Реактивная мощность — это то, что выражается в больших значениях индуктивности и емкости. Чтобы проверить это, возьмите неполяризованный конденсатор емкостью 8 мкФ или 10 мкФ 200 В переменного тока и подключите его к напряжению 120 В переменного тока. (Это типы, используемые в качестве пусковых конденсаторов двигателя.)

Подключите амперметр последовательно и обратите внимание на протекающий ток. Энергия не используется, потому что мощность, потребляемая крышкой во время цикла заряда, возвращается к источнику во время цикла разряда.

Колпачок никогда не нагревается и ничего не делает. Это пример полной мощности в вольт-амперах (ВА). Подробнее об этом мои видео:

В случае с большими трансформаторами это была в основном реактивная мощность, производящая ток, который тускло освещал лампочку. Это нормально. Если это небольшой трансформатор с некоторым омическим сопротивлением и нить накала на более крупной лампочке светится, это, вероятно, проблема, такая как короткое замыкание обмоток или просто перегретый трансформатор.

Пример из реального мира

У одного посетителя сайта возникла проблема с заказанным им комплектом аудиоусилителя, и именно здесь использование лампы нагрузки спасет положение. На рис. 3 у нас есть образец усилителя звука с прямой связью.

Это означает, что один транзистор подключен напрямую к следующему, и если какой-либо из них выходит из строя, обычно несколько транзисторов выходят из строя. Замените один или два, но пропустите номер три, затем включите питание, и два новых будут повреждены.

Лампа нагрузки блокирует перегрузку по току и предотвращает повреждение, пока все проблемы не будут устранены.

Первое, что я попросил его проверить, это работоспособность биполярного источника питания. В данном случае это плюс и минус 45 вольт и масса. При правильной работе точка B на схеме будет показывать напряжение, близкое к нулю. Если бы это был усилитель с одной полярностью, то в точке B было бы половину напряжения источника питания.

При подключенной лампе нагрузки (100-ваттная лампа) он обнаружил, что отрицательная сторона биполярного источника питания отсутствует.На рис. 4 (вверху) показан блок питания, который он построил, и он был подключен неправильно. Перепроводил питание и усилитель заработал.

При отсутствии аудиовхода лампочка тускло светилась, а блок питания показывал 35 вольт на каждой полярности. Это нормально, потому что падение напряжения из-за тока холостого хода было поглощено лампой. Снимаем нагрузочную лампу, возвращается 45 вольт и проблема решена.

Рис. 5 (вверху) представляет собой пример импульсного источника питания. Сегодня они используются почти во всем, заменяя дорогие и громоздкие трансформаторы.Как видно, даже в этом простом устройстве у нас есть множество мелких деталей, которые, как и аудиоусилитель выше, напрямую соединены. Любая неисправная деталь, скорее всего, уничтожит другие, даже если некоторые из них будут заменены, новые могут быть тостами.

Лучший способ решить эту проблему — отключить все, что он включает, и попробовать лампу нагрузки. Посмотрите, есть ли там 15 вольт (или что-то еще). Если это так, то проблема может быть в том, к чему устройство подает питание.

Надеюсь, это прояснило видео.

См. Видео о безопасном электрическом испытании «Лампа нагрузки»

Новое, обновлено в августе 2021 г .:

Видео, связанное с вышеупомянутым:

Другие схемы

Вольт амперы

В светодиодной индустрии, особенно в ландшафтном освещении, часто встречается термин «Вольт-амперы» (ВА).С точки зрения непрофессионала, вольт-амперы относятся к количеству энергии в цепи переменного тока, которое потребляется, но не влияет на светоотдачу. Это важно при проектировании и планировании системы наружного освещения, потому что при вычислении ВА светодиодная лампа обычно потребляет больше энергии, чем указано на лампе. Важно правильно подобрать трансформатор; поэтому учет VA имеет решающее значение.

Большинство модифицированных светодиодных ламп, используемых для ландшафтного освещения, имеют внутри небольшую печатную плату, которая называется драйвером.Этот драйвер принимает 12 вольт переменного тока от трансформатора и преобразует это напряжение в постоянное напряжение, необходимое для зажигания светодиода. Теперь это выпрямленное напряжение проходит через серию небольших электронных компонентов, от которых загорается светодиод. (На самом деле это намного сложнее, чем описано, однако мы не будем вдаваться в конструкцию электрических схем.)

Когда напряжение проходит через драйвер, все маленькие электронные компоненты потребляют ватты. В случае небольших переоборудованных ламп это небольшая мощность, но, безусловно, измеримая и необходимая для планирования.Все светодиодные лампы имеют значение коэффициента мощности (PF), обычно 0-1. В большинстве светильников для ландшафтной модернизации это число может варьироваться от 0,5 до 9. Это число важно, потому что именно оно используется для расчета VA. Например, если вы взяли полную мощность (мощность, указанную на лампе), разделив ее на коэффициент мощности, вы получите ВА или реальную мощность светодиодной лампы. Ниже приведен краткий пример того, как формула работает при использовании светодиодной лампы мощностью 4 Вт.

4 Вт / коэффициент мощности 0,85 = ВА 4,7

В этом примере трансформатор будет видеть нагрузку 4.7 Вт. У большинства производителей есть таблица VA, указанная на их веб-сайтах, чтобы помочь разработчику измерить падение напряжения и правильно рассчитать трансформатор. Теперь, если вы не знаете VA и хотите быть в безопасности, вы можете использовать PF от 0,65 до 75 и подойти очень близко. Важно всегда планировать будущее и быть уверенным, что вы можете безопасно добавлять светильники в существующий дизайн. Это обеспечит бесплатное обновление в будущем.

Основы сценического освещения 2

Цепи пронумерованы, чтобы вы могли отслеживать, что делаете.Когда вешаете фонари, всегда записывайте номера цепей, чтобы у вас была запись на потом — в театрах UBC каждый номер соответствует цепи (включая диммер). В Freddie Wood: (Вт) = 115 вольт x 15 ампер получается мощность 1725 Вт на цепь (на практике обычно 1500 Вт). В Телус или Сомерсет; Ватт = 115 вольт x 20 ампер — это 2300 ватт на цепь (на практике обычно 2000 ватт). Все, что вам сейчас нужно, это мощность ламп, которые вы хотите подключить к той же цепи.Мощность обычно указывается на цоколе лампы. Обычная мощность ламп составляет 500 Вт, 750 Вт, 1000 Вт: Практическое правило: — максимум 2 лампы в любой цепи в FWT или Telus Studio в UBC. Убедитесь, что в FWT не две лампы по 1000 ватт. Если вам нужно объединить два светильника в одну цепь, вы можете использовать «2-fer» («два по цене одного»).

Никогда не подключайте к цепи больше ламп, чем позволяет ее номинал: возникающая в результате «перегрузка» будет неприятной и опасной.Автоматические выключатели и предохранители «срабатывают» или перегорают при перегрузке. Электрическое «короткое замыкание» (ток идет туда, где он не должен) также вызывает электрические перегрузки.

Театральная проводка может быть постоянно в стенах здания, или просто сверхмощный удлинитель. в любом случае каждая цепь будет (или должна) иметь 3 провода: 2 для переменного тока, один для «земли». Заземляющий провод — это предохранительное устройство. В кинотеатрах UBC вы найдете как встроенную проводку, так и удлинители.В Freddie Wood есть длинные отрезки «многопроводных» удлинителей (более одной цепи), которые находятся в сети и могут быть сброшены в любом месте над сценой: они называются «dropbox».

При работе со штекерами неукоснительно соблюдайте цветовую кодировку. Зеленый всегда означает «заземляющую» цепь. Вилки на 15 А меньше, чем вилки на 20 А: чем больше металла, тем больший ток они могут пропускать, то же самое и с проводом. Поэтому, если у вас есть лампа с небольшой вилкой на 15 А и вы хотите подключить ее к цепи на 20 А, вам нужно будет либо поставить на светильник вилку побольше, либо найти адаптер.В мире существует множество разновидностей вилок. Штекеры сценического освещения в UBC в основном имеют поворотный замок — plug and twist (он удерживает разъемы вместе). Вилки, похожие на те, что есть в вашем доме, называются вилками «Эдисон» или «U-земля».

ДИММЕРЫ И КАНАЛЫ

Диммер — это устройство, которое изменяет величину электрического тока, который достигает лампы накаливания, а следовательно, и ее яркость. Есть много разновидностей. В некоторых системах каждая цепь подключена напрямую к диммеру.В других случаях цепи должны быть подключены к диммерам: например, временное уличное шоу может использовать несколько коробок диммеров, в которые вы бы вставляли длинные удлинители. Каждая цепь в театрах Telus и Freddie Wood подключена напрямую к диммеру; эта проводка в стенах театра. Театр Telus имеет более 150 диммеров, FWT — более 200: каждый управляет отдельной схемой, а некоторые схемы имеют более одной вилки для освещения. В театре Сомерсет есть удлинители, которые «прикрепляют» к задней части портативных диммеров.

до 1960-х годов управлялись ползунками или рычагами, прикрепленными непосредственно к диммеру. Вы вряд ли столкнетесь с чем-либо из них. Вы встретите диммеры, управляемые компьютерами, прикрепленными к диммерам с помощью пучка тонкого провода. Вы программируете управляющий компьютер с помощью специальной клавиатуры и, как правило, некоторых ползунков и переключателей. После программирования контроллер повторяет сохраненные состояния освещения, когда вы нажимаете кнопку «GO». Управляющий компьютер использует очень простой и примитивный язык программирования под названием DMX («цифровой мультиплексор»), разработанный в 1970-х и 80-х годах.

На «плате освещения» отдельные элементы управления для каждого диммера называются «каналами». Любой канал управления можно назначить любому диммеру. Это назначение называется «мягким» (для программного обеспечения) патчем. Чтобы выполнить мягкий патч, вы должны знать, какой номер канала вы хотите назначить какому диммеру. В FWT и Telus номер цепи и номер диммера совпадают.

В некоторых системах схемы не подключены к диммерам жестко, то есть доступно меньше диммеров, чем схем.В этих системах требуется дополнительный этап «жесткого исправления». Вы должны подключить цепи, которые хотите использовать, к имеющимся диммерам. Во временных или переносных системах диммеры, вероятно, содержатся в коробке с заглушками на задней панели, и вам необходимо подключить удлинители от светильников непосредственно к этим разъемам.

L.E.D. приборы и большинство частей программируемых движущихся источников света не управляются так же, как простые лампы накаливания, но они управляются с помощью того же типа осветительной платы и программируются с использованием языка «DMX».Все эти приборы были коммерциализированы спустя годы после того, как протокол DMX был изобретен и принят в качестве «стандарта», поэтому для управления ими чаще всего используется связь DMX.

Обзор : Сценические светильники — это довольно сложные осветительные приборы, спроектированные для создания относительно ярких лучей света, которые могут иметь различную форму. Чтобы настроить их, вам нужно «повесить» их, «замкнуть» их (то есть подключить их к системе распределения и управления и выполнить все необходимые «исправления») и «сфокусировать» их.Художник по свету решает, где будет висеть свет, какой свет будет использоваться, какого цвета он будет и (обычно в сотрудничестве с режиссером), почему, когда и как они будут включаться или выключаться во время шоу.

PassDiy

Вариации дзен 1

Перевал Нельсона

Введение

В качестве исследования потенциальных характеристик очень простого усилителя, усилитель Zen за последние 8 лет успел завоевать известность и вызвать споры.Что еще более важно, эта новаторская и простая конструкция, похоже, побудила большое количество мастеров взять в руки паяльник и приступить к делу.

Имея только одно устройство усиления, название конструкции — игра слов от Zen Koan: «Что такое звук хлопка одной ладони?», Но суть в этом довольно серьезная. Качественный звук можно получить с помощью простых и доступных схем. И наоборот, довольно легко спроектировать сложную схему, которая кажется субъективно безжизненной или даже раздражающей.

Это первая часть «Вариаций дзен», и каждая часть иллюстрирует один из многих способов создания одноступенчатого аудиоусилителя. Здесь есть много возможностей; Я недавно отсчитал несколько сотен перестановок. После долгих размышлений я отсеял их примерно до 30 интересных и нетривиальных примеров, и именно их мы будем исследовать по одному в произвольном порядке.

Оригинальные усилители Zen Amps

На рисунке 1 представлена ​​упрощенная схема оригинального усилителя Zen.Здесь мы видим устройство с одним усилением, силовой полевой МОП-транзистор, работающий в режиме общего источника, где вход поступает на затвор устройства, а выход, управляющий громкоговорителем, выходит из стока. MOSFET смещается источником постоянного тока от положительного источника питания, а небольшая сеть резисторов и конденсаторов устанавливает рабочие напряжения и обеспечивает обратную связь. Полную версию статьи можно найти

Вышел и купил всякие образцы лампочек. Небольшое измерение показало, что обычные бытовые лампы накаливания весьма полезны для наших целей.На рисунке 3 показана зависимость тока от напряжения для пары ламп на 120 В, одна рассчитана на 150 Вт, а другая — на 300 Вт. Сопротивление (в омах) каждого из них в любой точке — это просто вольты, деленные на амперы.

* (Лично меня не интересуют милые названия разделов, но если я их не вставлю, то сделает кто-нибудь в Audio Express.)

Схема Lite

На рисунке 4 показана упрощенная схема усилителя Zen Amp, в котором вместо источника постоянного тока используется лампочка.Вход идет в ворота и выходит в сток. Два резистора R1 и R2 устанавливают напряжение смещения для затвора, который должен работать примерно на 4 В выше заземленного источника. Два резистора также обеспечивают обратную связь для регулировки усиления и уменьшения искажений.

Напряжение стока этой схемы равно рабочему напряжению затвора (Vgs), умноженному на (R1 + R2) / R1. В этом случае с R2 = 2 x R1 и Vgs, равным 4 В, напряжение стока устанавливается на 12 В постоянного тока. Это соотношение сопротивления 2: 1 также устанавливает коэффициент усиления схемы, который составляет примерно R2 / R1 или 2X, что составляет 6 дБ.

Это прекрасно работающая схема с лампочкой на 200 или 300 Вт и чистым источником питания от 40 до 80 В. У него есть пара небольших ограничений: это

L1. Для L1 я использовал либо MCM # 50-1080 (www.mcmelectronics.com), либо ERSE 4.0 mH / 14 Gauge (www.zalytron.com). Я протестировал оба источника с постоянным током до 6 ампер, не заметив потери индуктивности, и я считаю, что ERSE сделает больше.

На рисунке 5 показано использование лампы Sylvania на 300 Вт. Позже мы покажем производительность двух таких ламп, включенных параллельно, для увеличения тока смещения.В зависимости от напряжения питания и рассеиваемой способности радиаторов, можно установить несколько ламп параллельно, чтобы получить желаемый ток смещения. Не можете найти лампочку на 300 Вт? Две параллельно включенные лампы мощностью 150 Вт ведут себя практически одинаково, а две лампы мощностью 200 Вт идеально подходят для немного большего тока смещения.

Лампочки были вставлены в стандартные розетки Leviton, которые можно найти в местном хозяйственном магазине. Чистые 300-ваттные лампы были взяты из каталога McMaster-Carr (www.mcmaster.com).Я считаю, что вы можете получить там розетки.

Я указал МОП-транзистор IRFP240 на рисунке 5, но широкий спектр подобных устройств с N каналом будет работать нормально. Наилучшая производительность достигается с IRFP040 или IRFP044, но, к сожалению, их очень сложно получить. Промежуточная альтернатива — IRFP140. При замене других полевых МОП-транзисторов рабочее напряжение между выводами «затвор-исток» становится важным фактором. Нам потребуется напряжение стока примерно от 12 до 15 вольт, и если Vgs выбранного полевого МОП-транзистора сильно отличается от примерно 4 вольт, вам нужно будет отрегулировать значение R1.Уменьшение R1 повысит напряжение стока, и, конечно же, увеличение R1 снизит напряжение стока.

МОП-транзисторы чувствительны к повреждению высоким напряжением на затворе, особенно статическим электричеством. Всегда соблюдайте умеренные меры предосторожности, чтобы избежать статического разряда при работе с деталями. Лично я почти не принимаю мер предосторожности, и у меня почти никогда не возникает проблем, поэтому не беспокойтесь об этом, особенно когда транзистор подключен к цепи.

В отличие от некоторых предыдущих проектов с MOSFET, на входе усилителя отсутствуют стабилитроны.Это снова означает, что при подключении входного кабеля следует проявлять некоторую осторожность, но это просто означает сначала прикоснуться к заземляющим соединениям. Если и источник, и усилитель заземлены через розетку, вам даже не нужно об этом думать.

Вы спросите, а есть ли макет печатной платы для этого проекта? Нет. Небольшое количество и необычный характер деталей лучше подходят для соединения «точка-точка»

правильная полярность сигнала, клемма + динамика заземлена.

Еще больше накаливания

Практично увеличить ток через полевой МОП-транзистор и улучшить характеристики за счет параллельного включения ламп.На рис. 9 показаны гармонические искажения схемы на рис. 5 с двумя параллельно включенными лампами мощностью 300 Вт. Искажения существенно падают и мощности больше.

На рисунке 10 показано дальнейшее улучшение, доступное с другим MOSFET, труднодоступным IRFP040, где искажения уменьшаются примерно на 1/3.

На рисунке 11 представлены три кривые зависимости искажения от частоты для

Микросхемы того же типа с более низким напряжением будут давать меньшие искажения, по-видимому, из-за их меньшей чувствительности к колебаниям напряжения на стоке.Обычно они являются предпочтительными частями.

По какой-то неизвестной причине усилители Zen критиковали за низкую полосу пропускания, но я не видел случая, чтобы это было правдой. На рисунке 13 показана частотная характеристика этого усилителя Zen, показывающая -1 дБ на частоте 100 кГц.

Коэффициент демпфирования усилителя Zen довольно низок, что отражает недостаток отрицательной обратной связи в конструкции. Для устройств IRFP240 коэффициент демпфирования составлял около 8 для 8 Ом и около 12 для IRFP040.

Схема на Рисунке 5 имеет значительный удар при включении, поскольку напряжение на МОП-транзисторе изменяется от 0 до 15 вольт, и некоторые из ваших более чувствительных динамиков могут обидеться. На рисунке 14 показана простая схема задержки включения, которая замкнет выход усилителя на землю на несколько секунд. В данном случае используется реле # Z789-ND от Digikey с нормально замкнутыми контактами переключателя. Транзистор представляет собой типичное устройство NPN, рассчитанное на 1 ампер и 100 вольт. При подаче питания конденсатор в цепи медленно заряжается, пока не включится транзистор, который размыкает релейный переключатель.Вы заметите резистор, включенный последовательно с катушкой реле, чтобы отрегулировать напряжение на катушке до номинального напряжения в зависимости от напряжения питания. Если вы используете источник питания 80 В, этот резистор, вероятно, должен быть 5 Вт, но при 60 В вы можете использовать 3 Вт. В качестве альтернативы вы можете просто использовать переключатель, чтобы вручную замкнуть выход на землю. Два других решения: меньшее значение выходного конденсатора или источник питания, который включается медленно. Схема не имеет значительного удара при выключении, поэтому нет необходимости решать эту ситуацию.

в Audio Amateur 2/94, с пересмотром 3/94. Он также доступен на сайте www.passdiy.com.

За Zen последовал Son of Zen (Audio Amateur 2/97), неупрощенная схема которого показана на Рисунке 2. Здесь единственный каскад усиления образован дифференциальной парой идентичных устройств, что позволяет упростить процесс и удалить конденсаторы связи и негативный отзыв.

Обе эти конструкции также вдохновили схемы предусилителя, основанные на одинаковых топологиях, что дало нам Bride of Zen (Audio Amateur 4/94) и Bride of Son of Zen (Audio Electronics 5/97).

Да будет свет *

Некоторых мастеров, создавших Zen Amp, оттолкнула сложность использования источника постоянного тока, состоящего из двух дополнительных транзисторов и нескольких резисторов. Однако источник постоянного тока можно заменить резистором большой мощности в усилителе Zen Amp, если вы хотите использовать более высокое напряжение питания и резистор с достаточно высоким значением, чтобы имитировать источник постоянного тока для практических целей.

В то же время другие жаловались на трудность получения резисторов большой мощности, необходимых для Сына Дзэн.Я получаю несколько таких жалоб, но они послужили источником вдохновения.

И вот загорелся свет, и у меня возникла яркая идея: лампочка — это силовой резистор, который удобно достать и который может рассеивать большое количество энергии без радиатора. Итак, какая лампочка может подойти?

требуется источник сигнала с прямым подключением, который может потреблять около 4 мА, и нагрузка, которая не возражает против 12 вольт постоянного тока. Эти условия могут быть выполнены в довольно многих случаях, но на них нельзя рассчитывать для большинства систем.

Другое ограничение заключается в том, что настройка усиления переменного тока такая же, как и точка смещения постоянного тока, и часто бывает удобно иметь возможность разделить эти две настройки.

Дальнейшее схематическое освещение

На рис. 5 показана реальная схема, которая устраняет эти недостатки. Напряжение питания снижается за счет индуктивности L1 и конденсатора C3, которые удаляют шум из любого источника питания, обозначенного V +. C2 объединяет вход емкостным образом, так что нам не нужно беспокоиться о характеристике постоянного тока источника сигнала.C1 емкостным образом соединяет выход с динамиком, поэтому диффузор вуфера не выпадает на пол. R1 и R2 все еще там, и они устанавливают точку смещения постоянного тока полевого МОП-транзистора Q1. Потенциометр P1 (Digikey 381N252-ND) и два новых резистора R3 и R4 устанавливают коэффициент усиления по переменному току усилителя, который изменяется примерно от -20 до +20 дБ относительно входного напряжения. Контур обратной связи, представленный этим потенциометром, охватывает входные и выходные конденсаторы усилителя и корректирует искажения, которые они вносят, в дополнение к искажениям, создаваемым полевым МОП-транзистором, лампочкой и шумом от источника питания.R3 и R4 были введены для ограничения минимально возможного импеданса, который может быть замечен затвором Q1, чтобы избежать паразитных колебаний.

Для ярых аудиофилов электролитические конденсаторы обходятся пленочными типами 3 мкФ. Я использовал аксоны 3 мкФ от Orca Designs (www.orcadesign.com), но вы можете получить аналогичные детали Panasonic от Digikey (www.digikey.com)

Ни одно из значений здесь не является критическим. Электролитические конденсаторы должны иметь номинальное напряжение питания, которое в этом проекте может варьироваться от 40 до 80 вольт постоянного тока.Все резисторы Вт. Все детали доступны из каталога Digikey, кроме лампы накаливания и индуктора

строительство, и именно так я построил несколько из них. Удерживайте провода длиной около 6 дюймов или меньше и подключите все заземления, показанные на Рисунке 5, в одной точке. Если вы создаете нерегулируемый источник питания для V + и используете большой электролитический конденсатор в качестве фильтра, то подключите все его заземляющие соединения в отдельной единой точке. Соедините эти две точки заземления, основной источник питания и рисунок 5, толстым куском провода.Таким образом, большие импульсы тока, проходящие через главный электролит нерегулируемого источника питания, не будут загрязнять хорошую точку заземления чистого сигнала на рис. 5. Позже мы рассмотрим образец нерегулируемого источника питания.

В центре внимания Performance

На рис. 6 показаны общие гармонические искажения плюс шум схемы на рис. 5 в зависимости от выходной мощности на 8 Ом. Коэффициент усиления был установлен на уровне 10 дБ, а напряжение питания варьировалось от 40 до 80 вольт. Наименьшее искажение сопровождает самое высокое напряжение, и этот эффект связан с более высоким током смещения, протекающим через полевой МОП-транзистор.Как правило, чем выше ток смещения, тем меньше искажение.

На Рисунке 7 показан тот же усилитель с искажениями в зависимости от частоты, с фиксированным напряжением питания 60 вольт и выходным уровнем 1 ватт. Это неплохо, так как искажения незначительно возрастают на частотах 10 Гц и 20 кГц.

На рисунке 8 показаны искажения, как на рисунке 6, но с нагрузкой 16 Ом. Для данного выходного напряжения (не мощности) мы видим, что искажение составляет почти половину. Это то, что мы ожидаем, поскольку основным источником искажений является изменение тока через устройство усиления.

Имейте в виду, что усилитель Zen — это схема с инвертированием полярности. Оставить

IRFP240 (верхняя кривая на 1 кГц), IRFP040 (нижняя кривая) и согласованные параллельные IRF240 (посередине). Здесь мы видим, что IRFP040 явно лучший выбор, но отметим, что его искажения на самых высоких частотах примерно такие же, как у IRFP240. Источником нарастания искажений на высоких частотах является нелинейность входной емкости полевых МОП-транзисторов. Если вы подключите устройства параллельно, вы увидите большую емкость и эффект, показанный на этой кривой, где искажения ниже на низких частотах, но выше на высоких частотах.

Это явление говорит нам кое-что о нашем выборе полевых МОП-транзисторов для этой схемы. Сравнивая такие устройства, как IRF230, 240 и 250, мы видим номинальный ток 9, 18 и 30 ампер. Мы также видим емкости 600 пФ, 1300 пФ и 2600 пФ соответственно. Эти цифры пропорциональны размеру микросхемы, и из фактического тестирования мы видим, что мы получаем аналогичную производительность от двух параллельных IRF230 по сравнению с одним IRF240. Также. IRFP250 ведет себя аналогично паре IRF240.

В целом, чем больше размер чипа, тем лучше производительность на низких и средних частотах, но выше искажения на высоких частотах.На это искажение влияет импеданс сети, управляющей затвором устройства, и по мере увеличения этого импеданса увеличивается и искажение на высоких частотах.

Рис. 12 иллюстрирует это сравнительной характеристикой с кривыми искажения для значения потенциометра 2,5 кОм и значения 5 кОм. Кривые немного расходятся выше 2 кГц, а на 20 кГц искажение потенциометра 5 кОм почти вдвое.

Слегка сбалансированный

Вы можете управлять усилителем Zen в сбалансированном режиме, если у вас есть сбалансированный источник, такой как выход Bride of the Son of Zen (Audio Electronics 5/97).На рисунке 15 показано, как это можно сделать, используя идентичные каналы с общим источником питания. (Если вы используете оба отдельных канала 1 и 3 на рисунке 22, вам необходимо соединить соединения V + и заземления двух каналов друг с другом.) В построенных мною стереоусилителях я установил разъем XLR на усилитель и подключил провода. земля к контакту 1 и два входа к контакту 2 (+) и 3 (-) для использования в качестве симметричного входа.

Громкоговоритель прикреплен к выходам. Преимуществами этой схемы в основном являются подавление искажений 2-й гармоники и общее подавление любых шумов от источника питания.

Кстати, схема включения при сбалансированной работе, вероятно, не понадобится, но это не помешает.

Еще одним потенциальным преимуществом сбалансированной работы является устранение выходных конденсаторов, как показано на схеме на Рисунке 16. Хотя на громкоговорителе появляется напряжение 15 вольт или около того, оно одинаково с обеих сторон и, таким образом, равно 0 с точки зрения громкоговорителя. . Важно, чтобы эти два напряжения постоянного тока были равны, и если вы хорошо сопоставите Q1 и Q2, смещение составит около 30 мВ или около того.Не имея такой точной степени согласования, я предоставил потенциометры P1 и P2, которые позволяют точно регулировать значение постоянного тока. Характеристики этой схемы с одной парой лампочек мощностью 300 Вт показаны на рисунках 17 и 18. Здесь мы можем видеть довольно резкое уменьшение искажений из-за подавления 2-й гармоники.

Поместите две лампочки по 300 Вт с каждой стороны, и улучшение станет более заметным, как показано на рисунках 19 и 20. С шиной 80 В усилитель теперь достигает 20 Вт.На рисунке 21 показана частотная характеристика этой схемы, которая на 2 дБ ниже на частоте 100 кГц.

Я построил несколько параллельно с тремя лампами по 300 Вт: БВАААХАХАА!

Преобразователь энергии для фотонно-эмиссионных ламп смещения

На рисунке 22 показан пример нерегулируемого питания. Это стандартная схема, и здесь применимы предостережения и комментарии от других усилителей Zen. Некоторые варианты этой схемы будут зависеть от напряжения питания, а также от количества и типа лампочек, которые вы будете использовать.

Предохранитель должен быть медленного срабатывания, установленный как можно ниже, то есть на одно значение выше, чем значение, которое часто срабатывает. Начните с 2 ампер и увеличивайте. Переключатель включения / выключения должен быть рассчитан на работу в тяжелых условиях, рассчитанный на 15 ампер или выше, для надежной работы. Я поместил в схему термистор (Digikey KC006L-ND), который снижает пусковой ток. Конденсатор 0,1 мкФ на линии должен быть рассчитан на линейное напряжение, а этот —

Digikey P4603-ND. Термистор и сетевой конденсатор не являются обязательными, как и выключатель питания.Предохранитель не является обязательным.

Мостовые выпрямители — это обычные сильноточные типы. Я рекомендую типы усилителей на 200 В и 35, но я знаю, что определенное количество из вас закончит и получит экзотические типы Шоттки, или сверхвысокоскоростное восстановление, или ультра-мягкое восстановление. Не стесняйтесь делать это и подумайте о некоторых хороших демпферах RC на штырях, пока вы на нем. Между прочим, вам нужно будет отводить тепло от этих мостов. Я просто установил свой на том же приемнике, что и выходные транзисторы.

Конденсаторы источника питания — это любые большие банки, которые вы хотите получить, рассчитанные на напряжение, которое вы будете использовать.Большой — это хорошо, но 1 фарад — слишком хорошо.

Вы заметите на рисунке 22, что я показал источник питания для двухканальной работы, который изолирует вторичные источники питания друг от друга. Это приятный штрих, но не обязательный, и если вы планируете использовать два симметричных канала, вам нужно будет соединить соединения V + и заземления вместе на основных конденсаторах.

Как показано, два источника питания изолированы от земли, что помогает устранить любые контуры заземления. Для безопасности предусмотрено соединение с землей в настенной розетке, и это соединение осуществляется через мост выпрямителя мощности.Этот мост будет проводить при напряжениях выше 0,6 вольт, обеспечивая защиту от ударов и повышая небольшой барьер напряжения для помех.

Трансформатор — более сложный выбор. Многие из имеющихся в продаже стандартных устройств от Avel, Plitron или Toroid соответствуют этой конфигурации, но мы должны выбрать напряжение и номинальную мощность. Напряжение легко. Выясните, какое напряжение постоянного тока вы хотите для шины питания, и выберите вторичную обмотку, рассчитанную на переменный ток 75–80 процентов от этого значения.

Для определения номинальной мощности в ВА используйте рисунок 3, чтобы определить ток, потребляемый одной лампочкой, для выбранного вами постоянного напряжения (интерполировать для лампы на 200 Вт). Теперь умножьте этот ток на напряжение, затем на общее количество лампочек, а затем на 2. Это номинальная мощность трансформатора в ВА. Коэффициент, в 2 раза превышающий фактическую потребляемую мощность схемы, покрывает «коэффициент мощности» преобразования переменного тока в постоянный и позволяет немного увеличить запас. Рекомендуется рассматривать это как минимальную цифру.

Возьмем пример. Мы будем использовать источник питания на 60 В с двумя каналами, по две лампы по 300 Вт каждый. При 60 вольт лампочка на 300 ватт потребляет 1,5 ампера:

Номинальная мощность ВА = 1,5 А * 60 В * 4 лампы * 2

Рейтинг ВА = 720 Вт. Минимум.

Если это слишком много, используйте два трансформатора, по одному на каждый мост.

Как всегда, помните, что вы имеете дело с потенциально смертельным напряжением. Если вы не знаете, что делаете, и не желаете брать на себя личную ответственность за результаты, обратитесь за технически грамотной помощью.

Вы можете рассмотреть возможность использования батарей для питания этой схемы. Этого можно добиться, сложив их друг с другом, чтобы получить соответствующее напряжение. Если вы воспользуетесь этим подходом, вы можете полностью отказаться от рисунка 22, а также исключить катушку индуктивности L1 главной цепи. Используйте любой конденсатор для заземления для фильтрации, который вам нравится, но я рекомендую как минимум пленочный конденсатор на 3 мкФ.

Заключение: некоторые ясные наблюдения

На рисунках 23 и 24 представлены фотографии реального усилителя.Я сделал шасси из фанеры Baltic Birch и покрыл его парой слоев лака.

Этот усилитель звучит очень похоже на более ранний усилитель Zen. На протяжении многих лет многие соперники полагали, что их любимый усилитель (заполните пустое поле) звучит намного лучше. Наверное, да.

Как я объяснил в первый раз, это исследование простоты, и я не утверждаю, что Zens — лучшие звучащие усилители, которые вы можете сделать. Хотя они звучат неплохо и доставляют массу удовольствия.

Если вам все еще нужен аргумент, я скажу вам, что Роджер Корман и Стэнли Кубрик — величайшие авторы фильмов двадцатого века…

Особая благодарность Десмонду Харрингтону за верстку и изготовление и Карен Дуглас за фотографии.

01.12.2001 Нельсон Пасс / Форестхилл Калифорния / [email protected]

Авторское право 2001 Nelson Pass

: принцип работы и схема усилителя

Операционный усилитель (называемый «операционным усилителем») представляет собой блок схемы с очень большим увеличением.В реальных схемах определенный функциональный модуль обычно объединен с сетью обратной связи. Это усилитель со специальной схемой связи и обратной связью. Выходной сигнал может быть результатом математических операций, таких как сложение, вычитание, дифференцирование и интегрирование входного сигнала. Из-за своего раннего применения в аналоговых компьютерах для реализации математических операций он получил название «операционный усилитель».

Каталог

Ⅰ Принцип операционного усилителя

Операционный усилитель — это схемный блок, названный с функциональной точки зрения, который может быть реализован в виде дискретного устройства или полупроводникового кристалла.С развитием полупроводниковой технологии большинство операционных усилителей существует в виде единой микросхемы. Есть много типов операционных усилителей, которые широко используются в электронной промышленности.

Операционный усилитель, показанный на рисунке, имеет две входные клеммы an (инвертирующая входная клемма ), b ( неинвертирующая входная клемма ) и выходная клемма o . Когда напряжение U- приложено между выводом a и общим выводом (общий вывод — это точка, в которой напряжение равно нулю, что эквивалентно опорному узлу в цепи.), и его фактическое направление выше, чем общая клемма от клеммы a, фактическое направление выходного напряжения U — от общего конца к концу o, то есть два направления полностью противоположны. Когда входное напряжение U + прикладывается между клеммой b и общей клеммой, фактические направления U и U + точно такие же относительно общей клеммы. Для различения клеммы a и b помечены как «-» и «+» соответственно, но не путайте их с положительной и отрицательной полярностью направления опорного напряжения.Положительную и отрицательную полярность напряжения следует маркировать отдельно или указывать стрелками. Инвертирующий усилитель и неинвертирующий усилитель представлены ниже:

Рисунок 1. Инвертирующий усилитель

Рисунок 2. Неинвертирующий усилитель

Как правило, операционные усилители можно рассматривать как высокопроизводительные усилители. Усилитель напряжения с прямой связью с усилением с портом вывода сигнала (Out) и двумя входными клеммами с высоким импедансом, синфазными и противофазными.Следовательно, операционные усилители могут использоваться для создания синфазных, противофазных и дифференциальных усилителей.

Режим питания операционного усилителя разделен на двойной источник питания и одиночный источник питания. Для операционного усилителя с двойным источником питания его выход может изменяться с обеих сторон от нулевого напряжения, а выход также может быть установлен на ноль, когда дифференциальное входное напряжение равно нулю. При использовании операционного усилителя с одним источником питания выходная мощность варьируется в определенном диапазоне между источником питания и землей.

Входной потенциал операционного усилителя обычно должен быть выше определенного значения отрицательного источника питания и ниже определенного значения положительного источника питания. Специально разработанный операционный усилитель позволяет изменять входной потенциал от отрицательного источника питания к положительному источнику питания, даже немного выше, чем положительный источник питания, или немного ниже, чем отрицательный источник питания. Этот тип операционного усилителя называется операционным усилителем с железнодорожным входом.

Выходной сигнал операционного усилителя пропорционален разности напряжений между двумя входными клеммами. В аудиосегменте: выходное напряжение = A0 (E1-E2), где A0 — это низкочастотное усиление разомкнутого контура операционного усилителя (например, 100 дБ, что в 100000 раз), E1 — напряжение входного сигнала при отсутствии -инвертирующий терминал, а E2 — напряжение входного сигнала на инвертирующем терминале.

Ⅱ Принципиальная схема классического операционного усилителя

Принципиальная схема классического операционного усилителя 1

Ненаправленная клемма операционного усилителя на рисунке 3 заземлена = 0 В, обратная клемма и ненаправленная клемма имеют виртуальные короткие замыкания, так что это тоже 0В.Входное сопротивление обратной входной клеммы очень высокое, и почти нет подачи и оттока тока. Тогда R1 и R2 включены последовательно, ток, протекающий через каждый компонент в последовательной цепи, одинаков, то есть ток, протекающий через R1, и ток, протекающий через R2, одинаковы.

Ток, протекающий через R1 I1 = (Vi-V -) / R1 …… a

Ток, протекающий через R2 I2 = (V — Vout) / R2 …… b

V- = V + = 0 …… c

I1 = I2 …… d

Решите вышеуказанное алгебраическое уравнение: Vout = (- R2 / R1) * Vi

Это соотношение входа и выхода легендарного инвертирующего усилителя.

Принципиальная схема классического операционного усилителя 2

На рисунке 4, Vi и V- виртуально замкнуты, тогда Vi = V …… a

Из-за виртуального разомкнутого контакта нет токового входа и выхода в обратном направлении. входной терминал, и токи через R1 и R2 равны. Установите этот ток как I. Из закона Ома: I = Vout / (R1 + R2) …… b

Vi равно парциальному давлению на R2, а именно: Vi = I * R2 …… c

c получается по формуле формула abc. Vout = Vi * (R1 + R2) / R2

Это формула легендарного сонаправленного усилителя.

Принципиальная схема классического операционного усилителя 3

На рисунке 5 мы знаем из виртуального короткого замыкания: V- = V + = 0 …… a

a Согласно виртуальному отключению и закону Кирхгофа, сумма ток через R2 и R1 равен току через R3, поэтому (V1 – V -) / R1 + (V2– V -) / R2 = (Vout – V -) / R3 …… b

b подставляется в формулу a, а формула b принимает вид V1 / R1 + V2 / R2 = Vout / R3.

Если R1 = R2 = R3, приведенная выше формула становится Vout = V1 + V2, это легендарный сумматор.

Принципиальная схема классического операционного усилителя 4

На рисунке 6 из-за виртуальной разомкнутой цепи ток через операционный усилитель не течет в одном направлении, поэтому токи, протекающие через R1 и R2, равны, а токи, протекающие через R4 и R3, также равны. Итак (V1 – V +) / R1 = (V + -V2) / R2 …… a

(Vout – V -) / R3 = V- / R4 …… b

Из недостатков: V + = V- …… c

, если R1 = R2, R3 = R4, то V + = (V1 + V2) / 2V- = Vout / 2.

Мы можем получить из приведенной выше формулы, поэтому Vout = V1 + V2 также является сумматором.

Ⅲ Введение в схему усилителя

Схема усиления также называется усилителем. Это одна из наиболее широко используемых электронных схем и базовая единичная схема, составляющая другие электронные схемы. Так называемое усиление заключается в усилении входного слабого сигнала (называемого сигналом, который относится к изменяющемуся напряжению, току и т. Д.) До требуемого значения амплитуды и сигнала, соответствующего исходному закону изменения входного сигнала, то есть , чтобы выполнить неискаженное усиление.Имеет смысл только увеличивать без искажений. Суть усилительной схемы заключается в управлении и преобразовании энергии. В соответствии с общим концом входного и выходного контуров схема усиления имеет три основных вида: схема усилителя с общим эмиттером, схема усилителя с общим коллектором и схема усилителя с общей базой.

Фактическая схема усилителя обычно состоит из источника сигнала, усилителя, состоящего из транзистора, и нагрузки.

Особенности схемы усилителя:

1.Есть два рабочих состояния: статическое и динамическое, поэтому иногда бывает необходимо нарисовать его путь постоянного и переменного тока для анализа;

2. Схемы часто добавляются с отрицательными отзывами. Такая обратная связь иногда присутствует на этом этапе, иногда от последнего этапа к предыдущему, поэтому, анализируя этот этап, мы должны иметь возможность «смотреть вперед и назад». После понимания принципа каждого уровня вся схема может быть объединена для всестороннего синтеза.

Принципиальная схема транзисторного усилителя:

Это типичная схема транзисторного усилителя.Направление тока и роль каждого резистора смещения можно увидеть из вышеизложенного.

Ⅳ Разница между операционным усилителем и схемой усилителя

Схема усиления выполняет только функцию усиления. Обычно он используется для усиления аналогового сигнала различных устройств обнаружения. Конечно, некоторые схемы аналоговых усилителей могут также выполнять функции арифметической логики. Выходной сигнал схемы усиления — аналоговая величина.

Операционные усилители обычно интегрируются в микросхему, а несколько операционных усилителей интегрируются в микросхему.Операционные усилители также называют компараторами, которые можно использовать для сравнения и усиления сигналов. Выход цифровой. Операционный усилитель имеет входы как для положительного, так и для отрицательного сигнала. Какой сигнал является входом на клемму положительного сигнала, то такой же сигнал является выходом. Клемма входа отрицательного сигнала является противоположной, например, клемма отрицательного сигнала вводит положительный сигнал, а выходная клемма противоположна, что является отрицательным сигналом.

Например, электромобиль на 36 В использует четыре индикатора для отображения мощности и подает 5 В на микросхему операционного усилителя.Сделайте несколько фиксированных напряжений, равные 40, 38, 36 и 34 соответственно. Они подключены к четырем отрицательным входным клеммам микросхемы с четырьмя операционными усилителями, а четыре положительных входных клеммы сигнала подключены к выборке батареи. Когда напряжение аккумулятора превышает 40 В, операционный усилитель выдает высокий уровень, и световой индикатор горит. Когда оно ниже 40 В, входной терминал положительного сигнала ниже входного терминала отрицательного сигнала, индикатор низкого уровня выходного сигнала не загорается.Остальные три группы операционных усилителей такие же. В обычных схемах усилителя не будет такой ситуации, когда напряжение сигнала на входе будет выше, чем на выходе.

Кроме того, входной конец операционного усилителя используется в качестве заземления сигнала, а другой конец подключается к входному сигналу. Его можно использовать как усилитель, например передний каскад усилителя мощности. Схему усилителя можно понять как операционный усилитель.

Эти две схемы различаются, прежде всего, принципиально.В некоторых схемах используются транзисторы для усиления и операционные усилители, поскольку напряжение входного сигнала не может напрямую работать на операционном усилителе.

Мой усилитель не включается. — Тропическая рыба

Если пилотный фонарь ничего не дает, перейдите к следующему разделу и проверьте предохранитель. Однако , если ваша контрольная лампа горит на , , это означает, что вы успешно получаете соответствующее напряжение для вашей контрольной лампы. Итак, по крайней мере, часть вашей схемы (конечно, очень небольшая часть) работает нормально.Но какая часть схемы? Это зависит от того, где находится контрольная лампа.

В винтажном усилителе контрольная лампа обычно находится в одном из двух мест:

1. Первичная обмотка силового трансформатора. Хорошие новости! Вы можете смело сделать вывод, что ваша розетка исправна. Все провода, ведущие к вашей пилотной лампе, вероятно, тоже в хорошем состоянии. Однако схема, следующая за вашим пилотным светом, представляет собой вопросительный знак. Во многих винтажных усилителях контрольная лампа даже предшествует предохранителю.По этой причине вы не можете делать слишком много предположений о работающем контрольном фонаре, и вы все равно должны убедиться, что предохранитель не поврежден.

2. В ламповом усилителе, на вторичной обмотке 6,3 В силового трансформатора. Это означает, что все на первичной стороне, вероятно, более или менее работает нормально, потому что на вторичную обмотку нагревателя передается одобренное контрольной лампой количество напряжения. Теперь ваш вопрос: исправна ли высоковольтная вторичная обмотка силового трансформатора? (Простой тест: получаете ли вы ожидаемое напряжение от высоковольтной вторичной обмотки?) Если нет, ваш силовой трансформатор неисправен и, вероятно, его следует заменить.Однако, если ваш силовой трансформатор работает, ваш усилитель официально включен, и у вас действительно проблема с отсутствием сигнала.

3. Иногда сигнальная лампа находится где-нибудь в другом месте цепи. Например, в Wurlitzer 120 контрольный светильник на 120 В питается от источника постоянного тока, который питает лампы. Если контрольная лампа в вашем Wurlitzer 120 не работает, вы должны убедиться, что источник питания работает правильно и все напряжения постоянного тока соответствуют ожидаемым.

Предохранитель в наличии и исправен?

Все усилители, за исключением некоторых дешевых и небезопасных старинных моделей, имеют сетевой предохранитель. Предохранитель — это очень тонкий кусок проволоки, заключенный в стекло. Если усилитель работает нормально, предохранитель замыкает цепь, как и любой другой кусок провода. Но если в цепи возникнет скачок чрезмерного тока, провод внутри предохранителя сгорит, и усилитель отключится, как если бы вы нажали выключатель.

Предохранитель обычно устанавливается где-то вокруг шнура питания, внутри держателя предохранителя с пластиковой крышкой. В некоторых усилителях, например, 200 и 200a, предохранитель встроен в усилитель жестко, и его необходимо заменить техническим специалистом. В случае Wurlitzer вы все равно можете снять крышку и проверить предохранитель (хотя сначала вы должны отключить усилитель и не прикасаться к компонентам схемы).

Никогда не заменяйте предохранитель на предохранитель с более высоким номинальным током, чем требует усилитель.

Если предохранитель отсутствует, усилитель не может включиться физически. Предохранители недорогие, их можно купить в любом строительном магазине, поэтому заменить их несложно. Однако, если усилитель новичок, отсутствие предохранителя вызывает подозрения. Вполне возможно, что предохранитель отсутствует, потому что он перегорел при последнем включении усилителя. Однако предохранитель может отсутствовать по какой-то безобидной причине: например, потому что предыдущий владелец удалил его и поместил в другой усилитель.

Если предохранитель присутствует и перегорел, усилитель не может включиться, потому что цепь подачи сетевого напряжения разомкнута. Простая замена предохранителя может решить или не решить проблему. Если предохранитель перегорел из-за неисправности сетевого напряжения, такой как кратковременный скачок напряжения, его замены, вероятно, будет достаточно, чтобы усилитель снова заработал (если, конечно, неисправность в сетевом напряжении была устранена). Однако, если вы заменили предохранитель, а усилитель продолжает перегорать, очевидно, что в усилителе есть проблема, которую необходимо решить перед повторной заменой предохранителя.

Конструкция трансимпедансного усилителя | DigiKey

Свет для определения расстояния и обнаружения все чаще используется в критически важных приложениях, таких как усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS), световое обнаружение и определение расстояния (LiDAR) для будущих автономных транспортных средств по мере их появления, а также в мобильных пульсоксиметрах. Однако надежность обнаруженного сигнала в большой степени зависит от точности и стабильности схемы обнаружения.

Ключевым элементом этой схемы является трансимпедансный усилитель (TIA), который изменяет сигнал тока фотодиода низкого уровня на полезный выход напряжения.Хотя TIA не новость, дизайнеры борются со стабильными реализациями по многим причинам, одна из которых — скрытые паразиты.

Эта функция описывает структуру TIA, влияние паразитных и других характеристик. Затем он выводит простые уравнения, чтобы помочь в разработке стабильных TIA, и вводит подходящие усилители, подходящие для реальной реализации.

Коэффициент усиления сигнала трансимпедансного усилителя

Схема трансимпедансного усилителя состоит из фотодиода, усилителя и пары конденсатор / резистор обратной связи (рисунок 1).Эта схема выглядит достаточно простой, однако скрытые паразиты могут по незнанию вызвать нежелательную нестабильность схемы.

Рис. 1. Схема трансимпедансного операционного усилителя с нулевым обратным смещением. Выглядит просто, но паразиты могут вызвать нестабильность. (Источник изображения: Digi-Key Electronics)

Свет, попадающий на фотодиод, создает ток (Ipd), который течет от катода диода к аноду (Рисунок 1). Этот ток также протекает через резистор обратной связи Rf.Значение Ipd, умноженное на Rf, создает выходное напряжение на выходе операционного усилителя Vout. В этой схеме увеличение яркости приводит к тому, что выходное напряжение становится более положительным.

Термин «нулевое обратное смещение» в подписи к рисунку 1 означает, что напряжение на фотодиоде равно 0 вольт. Если напряжение обратного смещения на фотодиоде равно 0 вольт, ток утечки или темновой ток низкий, а емкость перехода фотодиода высокая по сравнению с конфигурациями, в которых есть более высокие напряжения обратного смещения.

Коэффициент усиления сигнала переменного тока в цепи TIA в первую очередь зависит от резистора и конденсатора в цепи обратной связи усилителя. Уравнение 1 выражает идеальную функцию передачи сигналов переменного и постоянного тока для рисунка 1.

Это уравнение предполагает, что однополюсная частотная характеристика зависит от элементов обратной связи в цепи, однако это не объясняет, почему TIA иногда могут быть подвержены колебаниям.

Усиление шума — второе уравнение усиления в этой системе.Как и в случае с любой схемой усилителя, пересечение графика Боде усиления разомкнутого контура усилителя с усилением шума определяет стабильность схемы. Если это пересечение происходит со скоростью замыкания 20 дБ / декаду, запас по фазе цепи больше или равен 45 градусам. Если скорость замыкания этих двух кривых больше 20 дБ / декаду, запас по фазе цепи меньше 45 градусов.

Хотя теория стабильности показывает, что запас по фазе в 0 градусов вызовет предельную стабильность, на практике рекомендуемый минимум системы составляет 45 градусов.Схема с запасом по фазе 45 градусов будет давать скачкообразную реакцию с перерегулированием на 23%.

Реакция на усиление шума TIA

Чтобы найти кривую усиления усилителя без обратной связи, обратитесь к техническому описанию устройства. Чтобы определить коэффициент усиления шума любой схемы усилителя, найдите коэффициент усиления схемы на неинвертирующем входе усилителя. Для целей этой статьи важно учитывать влияние всех емкостей и сопротивлений в цепи. Учитывая это, полная информация о схеме, включая характеристики фотодиодного перехода и паразитные входные емкости усилителя, показана на рисунке 2.

Рис. 2. Схема TIA с нулевым обратным смещением с фотодиодом и усилителем в упрощенном режиме. Эта версия учитывает характеристики фотодиодного перехода, а также паразитные входные емкости усилителя. (Источник изображения: Digi-Key Electronics)

Модель фотодиода имеет элементы D _PD , I _pd , C _PD и R _sh . D _PD представляет собой идеальный диод, а I _PD представляет собой генерируемый светом ток.Фотодиод и прикладная среда определяют максимальное значение I _PD . Емкость перехода фотодиода, C _PD , является следствием области обеднения, создаваемой границей раздела материалов p и n в фотодиоде. Шунтирующее сопротивление R _sh равно эффективному сопротивлению фотодиода с нулевым смещением. Это паразитное сопротивление является следствием кремниевого p-n перехода и обычно составляет несколько гигаом на постоянном токе.

На неинвертирующем и инвертирующем входах усилителя имеется три паразитных емкости.C _CM — это неинвертирующая и инвертирующая входная паразитная емкость относительно земли переменного тока. Для устройств CMOS и FET это емкость затвора и ячейки ESD относительно земли переменного тока. C _DIFF — паразитная емкость между затворами неинвертирующего и инвертирующего входного транзистора.

Для следующего расчета шума емкости на входе усилителя параллельны друг другу. Элементы, включенные в C _в , — это емкость перехода фотодиода, входная емкость синфазного инвертирующего операционного усилителя (C _CM ) и дифференциальная входная емкость операционного усилителя (C _DIFF ).Все эти емкости появляются параллельно, следовательно, складываются вместе, чтобы определить значение C _в . C _в представляет эту комбинацию емкостей на входе операционного усилителя как C _PD + C _DIFF + C _CM . Обратите внимание, что есть только один член C _CM в C _{в расчете} . Это связано с тем, что узлы на неинвертирующем входе C _CM находятся в эквиваленте переменного тока.

Уравнение 2 выражает передаточную функцию усиления шума (вычисленную по неинвертирующему входу операционного усилителя), показанную на рисунке 2.

Из уравнения 2 легко определить нулевую частоту (fz) и полюсную частоту (fp) в передаточной функции усиления шума с помощью уравнений 3 и 4:

Стабильность трансимпедансного усилителя

Уравнения 3 и 4 предоставляют инструменты для построения кривой усиления шума на графике Боде. В качестве примера на графике Боде показаны три примера кривых усиления шума, наложенных на усиление разомкнутого контура операционного усилителя (рисунок 3).

Рисунок 3: График Боде трех кривых усиления шума, наложенных на кривую усиления разомкнутого контура операционного усилителя.(Источник изображения: Digi-Key Electronics)

График Боде помогает быстро определить стабильность фотодиодной системы в точке, где кривая усиления шума пересекает кривую усиления разомкнутого контура операционного усилителя. Оцените скорость изменения этих двух кривых, чтобы приблизительно определить стабильность.

Таблица 1 определяет условия устойчивости для трех кривых усиления шума. Для кривой усиления шума № 1 эта кривая пересекает кривую разомкнутого контура усилителя (AOL) со скоростью изменения, равной 40 дБ / декаду.Это пересечение отражает запас по фазе менее 45 градусов. Схема с запасом по фазе менее 45 градусов является незначительно стабильной, демонстрируя перерегулирование на скачкообразную характеристику более 23%. Колебания вероятны, поскольку частота fp1 превышает частоту пересечения.

Таблица 1: Анализ устойчивости по графику Боде. (Источник изображения: Digi-Key Electronics)

Для кривой усиления шума No.2 кривая хорошо пересекает кривую Aol после того, как кривая усиления шума становится плоской. В этой конструкции скорость замыкания составляет 20 дБ / декаду. Однако запас по фазе превышает 45 градусов, что создает очень стабильную цепь. Превышение этого отклика значительно меньше 23%. Значения перерегулирования уменьшаются с уменьшением частоты fp2.

Для кривой усиления шума № 3 кривая пересекает кривую Aol точно на полюсной частоте fp3. В этой конструкции скорость изменения составляет 20 дБ / декаду.Однако запас по фазе теперь равен 45 градусам. Это создает стабильную схему с выбросом 23%.

На этом этапе проектирования можно оценить емкость конденсатора обратной связи (Cf). Для стабильного ОУ с единичным усилением уравнение 5 дает полезную оценку Cf, создавая запас по фазе цепи в 45 градусов.

Усилитель ADAS и LiDAR

В приложениях ADAS и LiDAR датчики выполняют действия по определению положения, поэтому они должны быть быстрыми.Подходящими компонентами для систем ADAS и LiDAR являются кремниевый PIN-фотодиод Vishay Semiconductor TEFD4300 и усилитель Analog Devices ADA4666-2 (рисунок 4). Кремниевый PIN-фотодиод Vishay TEFD4300 воспринимает видимое и ближнее инфракрасное излучение. Этот высокоскоростной фотодетектор подходит для определения положения, фотодетектирования при высокоскоростной передаче данных, оптических переключателей и кодировщиков. Емкость перехода 0 В смещения TEFD4300 (C _PD ) составляет 3,3 пФ при шунтирующем сопротивлении (Rsh) 67 ГОм.В этой системе максимальный ожидаемый выходной ток фотодиода составляет 10 мкА (IpdMax).

Рис. 4. Система ADAS и LiDAR TIA с усилителем Analog Devices ADA4666-2 и фотодиодом Vishay Semiconductor TEFD4300. (Источник изображения: Digi-Key Electronics)

Для ADA4666-2 входная синфазная емкость (C _CM ) равна 3 пФ, а входная дифференциальная емкость (C _DIFF ) равна 8,5 пФ. Произведение коэффициента усиления на пропускную способность (GBWP) равно 4 МГц.В этой системе напряжение питания составляет 5 В с размахом выходного сигнала усилителя от 1 В до 4 В. Для реализации такого размаха выходного сигнала V _REF равно 1 В. Для достижения максимального размаха выходного сигнала 4 В обратная связь резистор (Rf) равен (VoutMax — VoutMin) / IpdMax = (4 В — 1 В) / 10 мкА = 300 кОм.

Из значений выше, C _в = C _CM + C _DIFF + C _PD = 14,8 пФ. Применяя уравнение 5, Cf ~ 1,4 пФ.

Пульсоксиметр

Подходящими компонентами для светочувствительной системы пульсового оксиметра являются кремниевый PIN-фотодиод Luna Optoelectronics PDB-C152SM с синим усилением и усилитель OPA363 компании Texas Instruments (рис. 5).Кремниевый PIN-фотодиод Luna PDB-C152SM с синим усилением — это недорогой высокоскоростной фотодетектор с максимальным спектральным откликом 950 нм. Емкость перехода смещения 0 В PDB-C152SM (C _PD ) составляет 15 пФ при шунтирующем сопротивлении (Rsh) 500 МОм. В этой системе максимальный ожидаемый выходной ток фотодиода составляет 10 мкА (IpdMax).

Рис. 5. Система импульсного оксиметра TIA с усилителем Texas Instruments OPA363 и фотодиодом Luna Optoelectronics PDB-C152SM.(Источник изображения: Digi-Key Electronics)

Для OPA363 входная синфазная емкость (C _CM ) равна 3 пФ, а входная дифференциальная емкость (C _DIFF ) равна 2 пФ. Произведение коэффициента усиления на полосу пропускания (GBWP) равно 7 МГц. В этой системе напряжение питания составляет 5 В с размахом выходного сигнала усилителя от 1 В до 4 В. Для реализации такого размаха выходного сигнала напряжение V _REF равно 1 В. Для достижения максимального размаха выходного сигнала 4 В, резистор обратной связи (Rf) равен (VoutMax — VoutMin) / IpdMax = (4 В — 1 В) / 10 мкА = 300 кОм.

Из значений выше C _в = C _CM + C _DIFF + C _PD = 20 пФ. Применяя уравнение 5, Cf ~ 1,23 пФ.