Redukcja zakłóceń w lampowych wzmacniaczach m.cz. cz. 3
Czwartek, 01 Lipiec 2010
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
Zobacz więcej w kategorii Notatnik konstruktora