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
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik wrzesień 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio październik 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

Automatyka Podzespoły Aplikacje wrzesień 2020

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna wrzesień 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich wrzesień 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów