Viber, WhatsApp +7 951 642 97 96
+7(921) 777 40 60

Товаров: 0

На сумму: 0 руб.

Оформить заказ

logo_0

 

Главная / Статьи / Усилитель мощности и усилитель напряжения

Статьи

« Назад

Усилитель мощности и усилитель напряжения  06.03.2019 13:40

Чтобы обеспечить сравнительно большую мощность, необходимую для нормальной работы громкоговорителя, в последнем, выходном каскаде усилителя НЧ (этот каскад часто называют усилителем мощности) применяются специальные лампы, получившие название выходных ламп.

В радиоприемниках наиболее широко используются выходные пентоды и лучевые тетроды, реже - выходные триоды. Отличительной особенностью выходных ламп является значительный анодный ток 40-70 ма . Анодный ток других ламп, применяемых в приемниках и усилителях, как правило, не превышает 5-10 ма.

Оптимальное сопротивление анодной нагрузки Ra1 для выходных пентодов и лучевых тетродов указывается в таблице параметров этих ламп и обычно составляет 3-10 ком. В то же время сопротивление звуковой катушки громкоговорителя не превышает нескольких ом. Поэтому, если включить громкоговоритель непосредственно в анодную цепь выходной лампы, то из-за малой анодной нагрузки выходная мощность составит всего несколько миллионных долей ватта.

1 Оптимальное сопротивление анодной нагрузки обозначают по разному. В таблицах параметров ламп чаще всего встречаются обозначения Ra и Rопт. Наряду с величиной выходной мощности Рвых, которую может развить та или иная лампа, в таблицах параметров часто указывают допустимую величину мощности, рассеиваемой на аноде Ра. Эту величину приходится учитывать при различных расчетах и, в частности, при проверке теплового режима лампы.

Для того чтобы получить необходимое сопротивление нагрузки при небольшом сопротивлении громкоговорителя, он включается в анодную цепь выходной лампы через трансформатор, который получил название выходного трансформатора (рис. 97). Переменная составляющая анодного тока, проходя по первичной обмотке выходного трансформатора, наводит в его вторичной обмотке переменный ток, под действием которого и возникают колебания звуковой катушки.

В процессе работы громкоговоритель потребляет определенную электрическую энергию, которая в конечном итоге поступает из анодной цепи лампы. Поэтому громкоговоритель с выходным трансформатором можно условно заменить включенным непосредственно в анодную цепь лампы обычным сопротивлением R'н, которое называют сопротивлением нагрузки, приведенным к анодной цепи. Сопротивление R'н и является реальной анодной нагрузкой, которая определяет выходную мощность лампы.

Выходной трансформатор всегда делают понижающим: число витков вторичной обмотки меньше, чем первичной. Поэтому и переменное напряжение на вторичной обмотке меньше, чем на первичной, а переменный ток, который проходит по звуковой катушке, больше переменной составляющей анодного тока. Еще резче отличается приведенное сопротивление нагрузки R'н от сопротивления звуковой катушки громкоговорителя. И это вполне понятно: ведь напряжение на первичной обмотке больше, чем на вторичной, а ток по ней протекает меньший. Это возможно лишь в том случае, если приведенное сопротивление нагрузки R'н будет во много раз больше, чем Rзв.

Зная коэффициент трансформации n выходного трансформатора, легко подсчитать величину R'н с помощью простой формулы:

Здесь коэффициент трансформации n - это отношение числа витков первичной обмотки w1 к числу витков вторичной обмотки w2. Трансформатор понижающий, и поэтому n всегда больше единицы. Соответствующим подбором коэффициента трансформации можно добиться того, что сопротивление нагрузки R'н будет составлять несколько килоом при сопротивлении звуковой катушки Rзв несколько ом (лист 140).

При постройке приемника часто возникает необходимость переделать какой-нибудь фабричный трансформатор, приспособив его для данной лампы или данного громкоговорителя. При этом желательно знать, на какую лампу и на какой громкоговоритель был рассчитан трансформатор. Если окажется, что трансформатор подходит по мощности (а это, кстати, можно проверить по сечению сердечника и по диаметру провода первичной обмотки), то переделку можно свести к изменению числа витков вторичной обмотки. Этим самым мы получим коэффициент трансформации, необходимый для включения нового громкоговорителя (лист 141).

Если окажется, что данные переделываемого трансформатора неизвестны, то необходимое число витков вторичной обмотки можно найти, измерив коэффициент трансформации n и подсчитав число витков вторичной обмотки w2 (до переделки!). Для измерения коэффициента трансформации к первичной обмотке подводят переменное напряжение 5-20 в и измеряют напряжение на вторичной обмотке.

Сборка сердечника выходного трансформатора осуществляется «встык» . Для создания зазора между двумя частями сердечника - стержневой и Ш-образной прокладывают полоску тонкой бумаги.

В заключение отметим, что сопротивление анодной нагрузки Rн у мощных выходных ламп, как правило, в несколько раз меньше, чем у маломощных пентодов и триодов. Однако на этом сравнительно небольшом сопротивлении выходная лампа развивает значительно большие, чем другие лампы, переменное напряжение Uа~ и мощность Рвых. Происходит это за счет большого анодного тока, в частности, большой переменной составляющей Iа~. Значительный анодный ток как раз и является особенностью выходных ламп (лист 142).

Указывая величину переменного напряжения или тока, обычно имеют в виду их эффективное значение. Как известно, амплитуда - это наибольшее значение переменного напряжения или тока, которое появляется лишь на мгновение. Эффективное же значение говорит о способности переменного тока совершать работу в среднем за весь период (листы 143, 144). Совершенно очевидно, что эффективное значение тока Iэф или напряжения Uэф меньше амплитудного: ведь амплитуда бывает лишь дважды за весь период, а все остальное время ток значительно меньше и моментами даже становится равным нулю. Для переменного тока, протекающего в сети, эффективное напряжение в 1,4 раза меньше амплитуды. Это значит, что при эффективном напряжении 220 в амплитуда достигает 308 в. Напряжение сети, напряжение на обмотках трансформаторов, токи и напряжения на шкале измерительных приборов всегда указываются в эффективных значениях.


Для нормальной работы усилителя мощности (лист 146) к сетке выходной лампы необходимо подвести управляющее напряжение Uвх в несколько вольт (обычно 3-15 в). В то же время напряжение, которое развивает источник усиливаемого сигнала, оказывается намного меньше: напряжение на выходе большинства звукоснимателей не превышает нескольких десятых долей вольта. Широко распространенные микрофоны дают напряжение несколько милливольт, напряжение низкой частоты на выходе детектора в простых ламповых приемниках часто также не превышает одного вольта.

Учитывая это, в усилитель НЧ вводят еще один каскад (лист 145), а иногда два-три каскада. Их задача - усилить напряжение сигнала в десять - пятьдесят раз и таким образом довести это напряжение до величины, которая обеспечит нормальную работу выходного каскада.


Анодной нагрузкой в усилителе напряжения, как правило, служит обычное сопротивление. В этом случае подавать переменное напряжение с анода лампы усилителя напряжения прямо на сетку лампы выходного каскада нельзя, так как на аноде, кроме переменного, действует еще и постоянное напряжение. Усиленный сигнал подводится к выходному каскаду через конденсатор (Сс), который, как известно, постоянного тока не пропускает. Этот конденсатор получил название разделительного или переходного (рис. 98).

Разделительный переходный конденсатор

Давайте посмотрим, из каких соображений выбираются основные элементы усилителя (см. листы , 145, а также практическую схему. Предположим, что в таком каскаде используется пентод с внутренним сопротивлением 500 ком. В этом случае можно включить в качестве анодной нагрузки Rн (R13) сопротивление порядка 200 ком, то есть в два с половиной раза меньше, чем чем Ri. Разделительный конденсатор С"c (С28) вместе с сопротивлением утечки сетки выходного каскада R"c (R17)  образуют делитель напряжения, подключенный к сопротивлению анодной нагрузки Rн. Нижний по схеме конец нагрузки Rн соединен непосредственно с цепочкой R"cС"с,  верхний по схеме конец сопротивления Rн заземлен через конденсатор фильтра выпрямителя  и, таким образом, также подключен к цепочке R"c С"с (R17С28). Та часть поступающего с анодной нагрузки усиленного напряжения, которая выделяется на сопротивлении R17 и подводится к сетке усилителя мощности, фактически является выходным напряжением первого каскада Uвых, .

Общее сопротивление делителя R"с С"с должно  быть достаточно большим, иначе он будет сильно шунтировать сопротивление анодной нагрузки. Обычно R"c делают в несколько раз больше, чем Rн. В нашем случае мы можем сделать R17 равным 0,5 Мом, то есть в пять раз больше R13.

Емкость конденсатора С"с должна быть достаточно большой, иначе он будет иметь значительное сопротивление на низших частотах и завалит частотную характеристику. Действительно, чем больше емкостное сопротивление конденсатора   С"с, тем большая часть усиленного напряжения теряется на нем, тем меньше будет напряжение Uвых, действующее на сопротивлении R"c.

Наиболее часто встречающиеся данные деталей усилительного каскада приведены на его типовой схеме (лист 145). К конденсатору С"с приложено не только переменное, но и постоянное напряжение, действующее на аноде первой лампы. Поэтому конденсатор С"с должен быть рассчитан на большое напряжение (200-300 в), иначе может произойти пробой - короткое замыкание обкладок - этого конденсатора. В результате пробоя на сетке выходной лампы появится большое положительное напряжение, возникнет сеточный и резко возрастет анодный ток, из-за чего выходная лампа может выйти из строя (рис. 99).

Пробой переходного конденсатора

В сеточную сеть усилителя напряжения, как правило, включают регулятор громкости (рис. 100, 101, лист 147), который представляет собой обычный делитель напряжения (потенциометр). Кроме того, в усилителях имеются регуляторы тембра, которые дают возможность изменять частотную характеристику в зависимости от вкусов слушателя и характера передачи.

Регулятор громкости

Регулятор громкости

Простейший регулятор тембра (рис. 102), позволяющий уменьшить усиление на высших частотах, может представлять собой цепь из переменного сопротивления Rт и конденсатора Ст. Конденсатор должен иметь сравнительно небольшое (5-10 ком) емкостное сопротивление на высших частотах и большое на низших.

Простейший регулятор тембра

Если такую цепь включить между анодом и катодом выходной лампы, то при малом сопротивлении Rт токи высших частот будут замыкаться, минуя громкоговоритель, что приведет к соответствующему изменению тембра. При большом сопротивлении (нижнее положение движка) цепь регулятора тембра практически не будет шунтировать выходную лампу, а это равносильно тому, что регулятор тембра вообще отсутствует.