Redukcja zakłóceń w lampowych wzmacniaczach m.cz. cz. 3

Redukcja zakłóceń w lampowych wzmacniaczach m.cz. cz. 3
Pobierz PDF Download icon
Kontynuujemy cykl artykułów ze wskazówkami konstrukcyjnymi niezbędnymi tym, którzy budują wysokiej klasy wzmacniacze lampowe. W tym odcinku opiszemy metody kompensacyjne usunięcia przydźwięku sieciowego oraz przykładowe rozwiązania wzmacniacza o mocy 2×25 W.
85ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010 Redukcja zakłóceń w lampowych wzmacniaczach m.cz. Skutecznym sposobem walki z  przy- dźwiękiem jest zastosowanie metod kom- pensacyjnych. Ogólna zasada działania metody polega na tym, że na siatkę lub katodę którejkolwiek lampy przedwzmac- niacza (przeważnie pierwszej) podaje się napięcie o  częstotliwości przydźwięku. Fazę i amplitudę tego napięcia wybiera się tak, aby maksymalne obniżyć poziom przy- dźwięku na wyjściu wzmacniacza. Należy jednak zauważyć, że wzmacniacz powinien mieć ?normalny? poziom przydźwięku, tzn. powinien mieć dobrze pracujący filtr, ponieważ w przeciwnym przypadku poda- nie zbyt dużych napięć kompensujących na siatkę lub katodę lampy wzmacniacza może spowodować przejście punktu pra- cy na nieliniową część charakterystyki, co spowoduje zwiększenie zniekształceń nie- liniowych. Najprostszym sposobem kompensacji jest zastosowanie cewki żarzenia z uziemio- nym punktem środkowym (rysunek  12a). Działanie takiego obwodu można opisać następująco. Załóżmy, że w lampie o bez- pośrednim żarzeniu, zasilanej prądem prze- miennym, jeden z końców włókna żarzenia (2) jest uziemiony (rysunek 12b). Wówczas między siatką sterującą i  drugim końcem włókna żarzenia (1) jest przyłożone napię- cie przemienne. W  efekcie prąd anodowy Redukcja zakłóceń w lampowych wzmacniaczach m.cz. (3) Kontynuujemy cykl artykułów ze wskazówkami konstrukcyjnymi niezbędnymi tym, którzy budują wysokiej klasy wzmacniacze lampowe. W  tym odcinku opiszemy metody kompensacyjne usunięcia przydźwięku sieciowego oraz przykładowe rozwiązania wzmacniacza o  mocy 2×25  W. Dodatkowe materiały na CD i FTP Literatura: W.B. Grigorov ????????? ?????? ????? ? ?????????? ?????? ???????? (Sniżienie urownia szumow w  usilitieliach nizkoj czastoty), Moskwa 1956. lampy jest modulowany tym przemien- nym napięciem. Jeśli jednak uziemić punkt środkowy włókna żarzenia lampy (rysunek 12c), to moduł przemiennego napięcia ża- rzenia między doprowadzeniami 1 i 2 tego włókna jest dwa razy mniejszy, a  oprócz tego, w przeciwnej fazie. W rezultacie prąd anodowy nie będzie modulowany przez przemienne napięcie żarzenia. To samo ma miejsce przy uziemieniu środkowego punk- tu cewki żarzenia transformatora zasilania. Z  przytoczonego wyżej opisu wynika, że nawet przy wykorzystaniu lamp z  ża- rzeniem pośrednim, uziemienie jednego z końców włókna żarzenia nie jest wskaza- ne, ponieważ podnosi poziom przydźwięku sieciowego na wyjściu wzmacniacza, tym bardziej że niektóre egzemplarze lamp mają słabo odizolowane włókno żarzenia od ka- tody. W przypadku użycia gotowego transfor- matora zasilania, który nie ma środkowego wyprowadzenia cewki żarzenia, środkowy punkt można utworzyć sztucznie. Należy uziemić oba końce cewki żarzenia transfor- matora TR przez jednakowe rezystory R1 i  R2 o  wartości 50...100  V (rysunek  13a). Jeszcze lepiej jest użyć do tego celu zmien- nego rezystora drutowego R (rysunek 13b). W  takiej sytuacji, zmieniając rezystancję potencjometru, możemy ustawić minimal- ny poziom przydźwięku sieciowego na wyj- ściu wzmacniacza. Lepszy obwód kompensacji przydźwię- ku pokazano na rysunku 14. W tym przy- padku końce włókna żarzenia lampy L są uziemione przez rezystory R1 i  R2. Obra- cając oś zmiennego rezystora R4, mamy możliwość otrzymania napięcia kompen- sującego o różnej amplitudzie i fazie, któ- re jest podawane na rezystor R7 i poprzez niego wpływa na obwód automatycznej polaryzacji lampy. Napięcie, które otrzy- mujemy na tym rezystorze jest przyłożone pomiędzy siatką a katodą lampy i stanowi napięcie kompensujące. Dzięki temu prąd anodowy nie jest modulowany napięciem przydźwięku. Kondensator C1 redukuje wpływ napięcia zaburzeń o innych często- tliwościach, które mogły przeniknąć do ob- wodów lampy. W opisanych schematach kompensacji wykorzystane było napięcie o częstotliwo- ści 50  Hz. Jednak w  skład napięcia ano- dowego wchodzą również harmoniczne o wyższych częstotliwościach (na przykład 100 Hz przy zasilaniu z prostownika dwu- połówkowego), które nie mogą być skom- pensowane opisanymi wyżej sposobami. Do eliminacji częstotliwości harmo- nicznych może służyć dławik filtra, który ma dodatkową cewkę kompensacji (W4-3) z uziemionym punktem środkowym (patrz rysunek  5 strona 107 w  EP  5/2010). Obie części cewki kompensacyjnej W4-3 dławi- ka L4 filtra zasilania podają na wyprowa- dzenia potencjometru R5 napięcia o  prze- ciwnej fazie, które dokładnie odpowiadają składowej zmiennej napięcia zasilania ano- dowego. Pozwala to skompensować przy- dźwięk powstający na skutek niedostatecz- nej filtracji napięcia anodowego. Rysunek 12. Redukcja przydźwięku dzięki uziemieniu środkowego punktu żarzenia cewki transformatora Rysunek 13. Proste metody kompensacji notatnik konstruktora 86 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010 notatnik konstruktora Aby wykonać nastawę balansu, należy odłączyć zworę J  i  podłączyć zamiast niej woltomierz o  zakresie 3  V. Obracając oś potencjometru R17, ustawiamy jednakowe prądy anodowe obu lamp, o czym świadczą zerowe wskazania woltomierza. Po nastawie balansu należy znów włą- czyć zworę J  i  przystąpić do ustawienia punktów pracy lamp wyjściowych. Obra- cając oś potencjometru R20, powinniśmy otrzymać znamionowe wartości napięć po- laryzacji na siatkach sterujących lamp, co można zmierzyć woltomierzem o dostatecz- nie dużej rezystancji wejściowej. Następnie należy jeszcze raz dokładnie sprawdzić symetrię wzmacniacza, włącza- jąc zamiast zwory J woltomierz i  w  razie potrzeby ponownie wyregulować. Otrzymane na katodach lamp wyjścio- wych stałe dodatnie napięcie podajemy na punkt środkowy cewki żarzenia transforma- tora zasilania TR2. W ten sposób włókna ża- rzenia wszystkich lamp wzmacniacza mocy mają stałą, dodatnią polaryzację, co znacz- nie obniża poziom przydźwięku. Sposób włączenia lamp mocy jest szczególny. Przy połączeniu siatek ekra- nujących lamp bezpośrednio z  anodami otrzymuje się triodowy układ pracy lamp, który charakteryzuje się dość niską oporno- ścią wyjściową wzmacniacza, małymi znie- kształceniami nieliniowymi i intermodula- cyjnymi, ale za to małą czułością układu i względnie małą mocą wyjściową. Z dru- giej strony, przy podłączeniu siatek ekranu- jących do środkowego punktu pierwotnego uzwojenia transformatora wyjściowego (do źródła zasilania anodowego), otrzymuje się układ tetrodowy, który charakteryzuje się dużą czułością i dużą mocą wyjściową, ale za to dużą rezystancją wyjściową i dużymi (w  porównaniu z  konfiguracją triodową) zniekształceniami nieliniowymi i intermo- dulacyjnymi. Przesuwając punkty przyłączenia sia- tek ekranujących od anod do punktu środ- kowego cewki pierwotnej transformatora wyjściowego, otrzymuje się cały szereg przejściowych układów pracy lamp wyj- terystyki częstotliwościowe przenoszenia sygnału. Układ wyjściowy (rysunek 15) jest zmontowany wspólnie z blokiem zasilania na pojedynczym chassis. Wszystkie regula- cje wykonuje się na etapie rozruchu. Polega- ją one na nastawach balansu lamp wyjścio- wych i kompensacji przydźwięku. W  układzie końcowym wzmacniacza nie ma ustawień zależnych od częstotliwo- ści, co daje możliwość wprowadzenia do wzmacniacza głębokiego sprzężenia zwrot- nego zależnego od częstotliwości, którego napięcie, otrzymywane z uzwojenia wtórne- go transformatora wyjściowego TR2, wpro- wadzone jest w obwód katody lampy V1a. Do tego samego obwodu podaje się także napięcie z rezystora R31, które kompensuje napięcie przydźwięku. Dobór rezystora R31 wykonuje się typo- wo dla obwodów kompensacji, tzn. w poło- żeniach regulatorów barwy dźwięku wpro- wadzających maksymalne wzmocnienie niskich i osłabienie składowych o wysokich częstotliwościach, i przy maksymalnym po- łożeniu regulatora siły głosu. Wejście przed- wzmacniacza należy przy tym zewrzeć. Aby osiągnąć dokładniejszą kompensację, ustawienia należy przeprowadzać przy nieco podwyższonym napięciu zasilania (o 5...10%). Wzmacniacz można wyregulować do- statecznie dokładnie metodą na ucho, re- gulując aż do uzyskania minimalnego po- ziomu przydźwięku sieciowego słyszalnego z głośników. Dokładniejsze ustawienia moż- na wykonać, wykorzystując odpowiedni woltomierz lub oscyloskop, które należy podłączyć równolegle do cewki głośnika. Po wyregulowaniu wzmacniacza, na jego wyjściu nie powinien być słyszalny przy- dźwięk. W sytuacji, idealnej przy zwartym wejściu wzmacniacza, użytkownik nie po- winien usłysze czy jest on włączony, czy też nie. Na schemacie z  rysunku  15 widać, że anoda wzmacniającej lampy V1a wzmac- niacza mocy jest połączona bezpośrednio z  siatką inwertora fazy V1b. Dodatnie na- pięcie na siatce, które otrzymujemy przy ta- kim połączeniu, jest skompensowane przez dodatnie napięcie polaryzacji na rezystorze R6. Takie włączenie inwertora fazy umoż- liwia znaczne polepszenie charakterystyki fazowej wzmacniacza w  zakresie niskich częstotliwości. Napięcia o  przeciwnych fazach, które otrzymujemy na wyjściach inwertora fazy, są wzmacniane przez lampy V2a i V2b i po- dawane na siatki sterujące wyjściowych lamp mocy V3 i V4. Potencjometr R20 służy do ustawiania punktów pracy lamp wyjścio- wych, a za pomocą potencjometru R17 wy- konuje się dokładną nastawę balansu lamp wyjściowych. Wykorzystanie opisywanego obwodu (rysunek  5) w  połączeniu ze schematami z rysunków 12...14 pozwala praktycznie zu- pełnie zminimalizować przydźwięk siecio- wy do ok. 90 dB poniżej poziomu sygnału użytkowego. Dzięki temu poleca się tę meto- dę dla wzmacniaczy wysokiej jakości. Wzmacniacz lampowy m.cz. o minimalnym poziomie szumów Zastosowanie obwodów kompensa- cyjnych oraz niektóre aspekty konstrukcji i montażu związane z redukcją przydźwięku sieciowego najlepiej jest pokazać na przy- kładzie konkretnej aplikacji wzmacniacza. W  przedwzmacniaczu są wszystkie niezbędne elementy sterowania (regulato- ry głośności, barwy dźwięku i  przełącznik trybu pracy). Obie jego lampy są umiesz- czone w specjalnym ekranie magnetycznym i mają miękkie mocowanie podstawek lam- powych, co chroni je od zewnętrznych od- działywań i  efektu mikrofonowego. Poten- cjometry regulacji siły i barwy głosu, wraz ze składowymi elementami ich obwodów, są umieszczone w  ekranie magnetycznym. Podobne środki zabezpieczenia są zastoso- wane również w odniesieniu do przełączni- ka trybu pracy, a  także regulatorów barwy dźwięku. Wszystkie rezystory zmienne nale- ży sprawdzić na brak trzasków, szmerów, kontakt w położeniach krańcowych i płyn- ne narastanie wielkości rezystancji (od 0 do wartości maksymalnej). Kondensatory elektrolityczne powinny być sprawdzone pod kątem upływowości, która przy napię- ciu nominalnym nie powinna przewyższać 0,05 mA/mF. Jako pozostałe należy zastoso- wać kondensatory mikowe o tolerancji 5%. Uziemienie należy podłączyć we wska- zanej na schemacie kolejności: od początku wspólnej szyny wykonanej z  grubego, po- srebrzonego drutu i  połączonego z  korpu- sem tylko w jednym punkcie obok wejścia wzmacniacza. Do montażu elementów należy użyć płytek montażowych z  dobrego materiału izolacyjnego (nie z  tekstolitu). Odległości pomiędzy sąsiednimi nóżkami (wyprowa- dzeniami) płytki powinny być większe od 1 cm. Lut powinien zabezpieczyć dostatecz- nie pewne mocowanie elementów i właści- wy kontakt elektryczny. Przy lutowaniu do źle ocynowanej powierzchni stalowej rezy- stancja przejścia może osiągać kilkadziesiąt omów, dlatego należy w ogóle unikać luto- wania do stalowych kontaktów. Wyjściowym układem przedwzmacnia- cza jest wtórnik katodowy, z którego sygnał kablem koncentrycznym (typu RK-1 o opor- ności falowej 75 V) podaje się na końcówkę mocy. Zastosowanie wtórnika katodowego pozwala podłączyć kabel praktycznie do- wolnej długości, bez wpływu na charak- Rysunek 14. Włączenie kompensacji w obwód katody 87ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010 Redukcja zakłóceń w lampowych wzmacniaczach m.cz. kształceniach nieliniowych zmierzonych przy maksymalnej mocy wyjściowej mniej- szych od 1%. Wskazówki montażowe Wzmacniacz powinien być wykona- ny tylko ze starannie sprawdzonych ele- mentów o wysokiej jakości. Rezystory R21 i R22 powinny być rezystorami drutowymi, a  wartość ich rezystancji nie powinna od- biegać od znamionowej o  więcej niż 1%. Rezystory R6 i  R7, R10 i  R11, R13 i  R14, R15 i R16 oraz szczególnie R21 i R22 nale- ży dobierać parami (ich rezystancje muszą być sobie równe) w granicach dokładności miernika. Wszystkie kondensatory separują- ce należy sprawdzić pod kątem upływowo- ści, a kondensatory C4 i C5, C6 i C7 muszą być jednakowe. Aby zapewnić minimalny poziom szumów, wszystkie uziemienia po- winny być podłączone do szyny zerowej, która jest połączona z chassis tylko w punk- cie wejściowym sygnału (We). Dla uniknię- cia efektu mikrofonowego końcówka mocy powinna być dobrze amortyzowana. Jerzy Grnaderjan ? niska rezystancja wyjściowa (w  po- równaniu z  włączeniem tetrodowym zmniejsza się co najmniej dziesięcio- krotnie), ? bardziej równomierna charakterysty- ka częstotliwościowa w  całym paśmie przenoszenia w porównaniu z układem tetrodowym lub triodowym, ? minimalne zniekształcenia nieliniowe i intermodulacyjne. Przy zastosowaniu w  stopniu mocy lamp G-807 wzmacniacz ma moc 25...30 W, natomiast lamp 6P3S ? 10...15 W. Niezmiernie ważnym podzespołem w  omawianym wzmacniaczu, bez którego nie da się uzyskać dobrych jego parame- trów, jest wyjściowy transformator głośni- kowy. Powinien on mieć nierównomier- ność charakterystyki częstotliwościowej na poziomie ?1 dB w paśmie od 10 Hz do 100 kHz (przy podłączeniu do ekwiwalent- nego obciążenia aktywnego). W opisywanym przypadku wzmacniacz ma nierównomierność charakterystyki w granicach ?1 dB w zakresie od 20 Hz do 20 kHz, przy mocy wyjściowej 25 W i znie- ściowych, które przy prawidłowym wy- borze punktów przyłączenia łączą w sobie zalety konfiguracji tetrodowej i  triodowej oraz są wolne od ich wad. Zauważmy, że ten układ nie jest po prostu układem ze sprzężeniem zwrotnym, lecz jednocześnie lampy są w  nim włączone w  szczególny sposób. Przy podłączeniu lamp wyjściowych w sposób identyczny lub zbliżony do tego ze schematu na rysunku 15 i prawidłowym wyborze punktów przyłączenia transfor- matora do siatek ekranujących, moc wyj- ściowa jest obniżana tylko nieznacznie, ale zniekształcenia nieliniowe osiągają poziom znacznie mniejszy niż nawet przy lampach pracujących w układzie triodowym. Optymalnym położeniem punktów wy- prowadzeń na siatki ekranujące jest 24% uzwojenia cewki, licząc od jej środkowego punktu. Tak podłączony układ ma następu- jące zalety w porównaniu z konwencjonal- nym: ? duża moc wyjściowa (około 90...95% mocy osiąganej w  układzie tetrodo- wym), Rysunek 15. Wzmacniacz wysokiej klasy o mocy wyjściowej 25 W przy zniekształceniach mniejszych od 1% sklep.avt.pl R E K L A M A
Artykuł ukazał się w
Lipiec 2010
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon