Jest to strona hobbystyczna, więc nie wykorzystuję ciasteczek zapisanych na Twoim komputerze.  Ale oczywiście w każdej chwili możesz je wyłączyć w swojej przeglądarce.

        strona główna

                                   www.skarabo.net        

skarabo.net

audio - retro >> o lampach cz. 2.

audio-retro  >> o lampach elektronowych >  
I o lampach cz. 1. I o lampach cz. 2. I o lampach cz. 3. I o lampach cz. 4. I o lampach cz. 5. I


Diody, triody i ...tetrody

Tetroda

Jak wspomniałem w poprzedniej części, triody mają pewne ograniczenia: współczynnik wzmocnienia nie wyższy niż 100, niezbyt dużą rezystancję wewnętrzną. Prąd anody  silnie zależy od napięcia anody, dlatego że pole elektryczne oddziałuje na pole siatki. Chęć zwiększenia współczynnika amplifikacji i lepszej izolacji anody lampy od jej katody stała się powodem wprowadzenia  przez Waltera  Schottky'ego w 1915 roku (niektóre źródła podają że w 1919 r.) do triody drugiej siatki, ekranującej, na którą przykłada się duży potencjał dodatni. Wprowadzenie tej siatki daje zmniejszenie pojemności Cas, zwiększenie współczynnika amplifikacji Ka i rezystancji wewnętrznej ra
Niepożądanym efektem w tetrodzie, w przypadku napięcia anodowego niższego od potencjału siatki drugiej, jest efekt emisji wtórnej elektronów z anody, które  na wskutek większego potencjału siatki ekranującej są przez nią wychwytywane. Powoduje to w pewnym obszarze malenie prądu anodowego ze wzrostem napięcia anodowego i dużą nierównomierność charakterystyki (tzw. efekt dynatronowy - zobacz z lewej). Efekt  dynatronowy można usunąć projektując specjalną konstrukcję elektrod. Lampy o takiej, specjalnej konstrukcji elektrod nazywane są tetrodami wiązkowymi lub strumieniowymi. W lampie takiej tworzy się ładunek  przestrzenny o dużej gęstości w obszarze anoda-siatka ekranująca, który przeciwdziała trafianiu elektronów wtórnych, wybitych z anody, na siatkę ekranującą. W takiej lampie załamanie charakterystyki anodowej jest minimalne. Pojemność przejściowa tetrod strumieniowych jest stosunkowo duża (0,3 - 1  pF), współczynnik amplifikacji Ka jest niewielki (rzędu 100 V/V) a rezystancja wewnętrzna ra nie przekracza dziesiątków kiloomów.  
Tetrody małej mocy znajdują zastosowanie dla pracy w wysokich częstotliwościach, do granicy 1000 MH. Tetrody strumieniowe, o dużej mocy, najczęściej stosuje się we wzmacniaczach mocy, w stopniu wyjściowym, gdzie obciążeniem jest transformator głośnikowy.  Rezystory R1 i R2 automatycznie ustalają punkt pracy (cathode bias), natomiast R3 i C3 polaryzują siatkę ekranującą S3.  Oczywiście, zamiast polaryzacji automatycznej można zastosować polaryzacje stałą (zob. strona "O lampach cz. III). Kondensator C2 zwiera do masy sygnał zmienny, zwiększając wzmocnienie stopnia. 

(Na rysunku z prawej- podstawowy układ tetrody mocy z obciążeniem transformatorowym).

Stare ale jare. 


Najbardziej znana tetroda to 6L6, pierwotnie o mocy 19 W mocy, miała stalową bańkę.  Późniejsza jej odmiana 6L6GC o szklanej bańce miała już moc 30 W. Nadal jest używana, także w drogich wzmacniaczach McIntosha i Rogersa. Współczesny odpowiednik to rosyjska lampa Sovtek 5881
Inne tetrody to 7581, 6550C, El 37 a także KT 66. Charakter brzmienia tetrod jest różny, zależnie od typu. Ogólnie jest bardzo słodki, otwarty i czysty. 
Niektóre lampy mają konstrukcję na pograniczu tetrody strumieniowej i pentody, tzn. mają pięć elektrod, lecz pracują jak tetroda  (KT 66, KT 77, KT 88). 

Po prawej - rosyjska tetroda mocy 6P3S. Uważa się, że jest to przybliżony odpowiednik lampy 6L6-GT. Tetroda ta była produkowana tak w Związku Radzieckim, jak i w Polsce (pod nazwą 6P3S przez Telam, Dolam i ZWLE).

 

Diody, triody i ...pentody

Pentoda.
 
 
Zasadniczą jednak poprawę własności tetrody uzyskuje się przez wprowadzenie trzeciej siatki (hamującej) między anodę i drugą siatkę i połączenie je z katodą, najczęściej wewnątrz lampy.  Powstała w ten sposób pentoda (Jobst w 1926 roku) odznacza się doskonałymi właściwościami wzmacniającymi, bardzo małą pojemnością anoda - siatka pierwsza (Cas 0,002 - 0,05 pF) i wysoką opornością wewnętrzną ra (1 - 2 MW).  Współczynnik amplifikacji Ka ma wartość dziesiątki razy większą niż trioda (1000 i więcej). 
 W pentodzie siatka pierwsza leżąca najbliżej katody jest siatką sterującą. Siatka druga ma duży, stały potencjał dodatni. Dzięki temu, że potencjał siatki drugiej jest stały, pole elektryczne w pobliżu katody zależy tylko od napięcia siatki pierwszej. Oznacza to, że siatka druga ekranuje (osłania) katodę i siatkę pierwszą od wpływów anody. Elektrony przepuszczone przez siatkę pierwszą są przyciągane przez siatkę drugą i nabierają coraz większej prędkości. Większość z nich przelatuje przez otwory siatki drugiej dostając się w pole przyciągania anody. Anoda ma zwykle potencjał wyższy od potencjału siatki drugiej. W związku z tym elektrony są dalej przyspieszane i uderzają w anodę z dużą prędkością, wywołując emisję wtórną elektronów z anody. Zmniejsza to prąd anody w lampie czteroelektrodowej (tetrodzie), ponieważ elektrony wtórne dobiegają do siatki drugiej. Dlatego w pentodzie jest siatka trzecia, połączona z katodą (a więc o potencjale zerowym).  Dzięki temu pomiędzy siatką trzecią a anodą istnieje pole elektryczne hamujące elektrony wtórne wylatujące z anody. Elektrony te są zawracane do anody i  prąd anody nie ulega zmniejszeniu.
Nachylenia charakterystyk siatkowych triody i pentody są podobne, natomiast rezystancja wewnętrzna pentody ra jest kilkanaście a nawet  kilkadziesiąt razy większa od rezystancji triody (dzięki osłonięciu siatki sterującej od wpływu pola anodowego). Wynika stąd, że współczynnik wzmocnienia pentody jest wyższy  (pamiętamy? Ka = Sa*ra). 
Charakterystyki anodowe pentody  (rys. powyżej) różnią się od charakterystyk triody. W przeciwieństwie do triody, charakterystyki anodowe pentody mają charakterystyczne nasycenie - przy dużych zmianach napięcia anody Ua, prąd anody Ia, w zakresie nasycenia prawie się nie zmienia. Nasycenie to występuje dzięki ekranującemu działaniu siatki drugiej. Przy stosowaniu pentody jako wzmacniacza odcinkiem roboczym charakterystyki anodowej jest poziomy, płaski odcinek charakterystyki, bowiem dla tego zakresu wielkości raKa mają wartości największe. Charakterystyki anodowe są charakterystykami podstawowymi. Według nich określamy warunki pracy lampy. Charakterystyki siatkowe stosuje się rzadziej.  Ponieważ w pentodzie zmiana napięcia anodowego nie wpływa na prąd anodowy, to charakterystyki siatkowe wykonane przy różnych napięciach Ua praktycznie się nie różnią. Różnią się natomiast charakterystyki siatkowe wykonane przy różnych napięciach na siatce ekranującej. 
We wzmacniaczach mocy pentody używane są najczęściej w stopniu końcowym. Mają one z reguły mniejszą rezystancję wewnętrzną (rzędu kilku kiloomów) od pentod napięciowych. Nachylenie charakterystyki pentod mocy jest rzędu kilku miliamperów na volt.

Jakie są zalety pentody?
1. Bardzo duża rezystancja anody,
2. Liniowość pentody jest dużo lepsza niż tetrody,
3.Napięcie Ua anody może bardziej zbliżyć się do zera niż w przypadku triody, więc napięcie wyjściowe może osiągnąć większe poziomy - sprawność pentody jest dużo wyższa.

Zdjęcie z prawej - rosyjska 6N14P i EL84 - popularne pentody średniej mocy, powszechnie używane jako lampy wyjściowe w telewizorach, radioodbiornikach, i innych lampowych urządzeniach, gdy lampy elektronowe powszechnie królowały.

W wady?

Wprowadza zniekształcenia - harmoniczne w niej powstające są głównie nieparzyste (w przeciwieństwie do triody) które ludzki słuch odbiera jako bardziej przykre niż harmoniczne parzyste. Dlatego też układy z pentodami muszą mieć dokładniej niż w przypadku układów triodowych zaprojektowane tory redukcji zniekształceń (pętle sprzężenia zwrotnego). Drugą wadą pentody są większe szumy własne - od 6 do 14 dB większe niż w triodzie. Wynika to z bardziej złożonego kierowania strumieniem elektronów między elektrodami, przez co ich ruch jest bardziej skomplikowany. W efekcie szum generowany przez pentodę jest szumem różowym, który jest szczególnie irytujący dla naszych uszu. 
(Na rysunku z lewej -podstawowy układ pracy pentody z obciążeniem transformatorowym. Polaryzacja siatek podobnie jak w tetrodzie - zobacz powyżej) 
Pentod, podobnie jak tetrod praktycznie nie używa się w stopniach wejściowych wzmacniaczy Hi-Fi (chociaż amerykańscy producenci nie odżegnują się od nich). Chętnie natomiast  wykorzystane są pentody mocy w stopniach wyjściowych, jako elementy wzmacniające o dużej sprawności. 
Tak pentody jak i tetrody mocy mogą pracować w układzie single ended, jak i przeciwsobnym 



Mocne lampy. 

 Jedną z częściej używanych pentod mocy jest EL34, (odpowiednik  6CA7) opracowana przez Philipsa i Mullarda. Początkowo były wykorzystywane w "piecach" gitarowych i one przeszły do historii jako "lampowy Rock" Przy napięciu 800 V i w czystej klasie B, pracując  w układzie przeciwsobnym EL34 mogą dostarczyć moc do 100 W. W układach Hi-Fi są cenione jako lampy o ciepłym brzmieniu, z silnym basem i słodkimi sopranami. Dobrze wykonany wzmacniacz z EL 34 może być synonimem muzykalności wzmacniaczy lampowych.
Inne pentody które znajdują zastosowanie we wzmacniaczach to słynna 11-watowa EL84 (6BQ7) , mocniejsze El 156, i KT 88. 
KT88  może pracować jako tetroda strumieniowa, jej przybliżonym odpowiednikiem jest 6550. Oryginalne KT88 pochodzą z  Wielkiej Brytanii z firmy GEC, obecnie rzadko spotykane. Doskonałą opinią cieszą się ich chińskie repliki, a także słowackiej firmy JJ Electronic, produkowane do dziś. Oferują doskonały, mocny dźwięk i moc do 42 W z pojedynczej lampy.  

Z prawej - popularna EL34.

 


Moce wyjściowe lamp mocy 

Podane wartości maksymalne w watach,  mocy ciągłej czyli RMS.

LampaSingle-ended
klasa A
Push-pull
klasa A
Push-pull
klasa AB1
stała polaryzacja
Push-pull
klasa AB1
polaryzacja katody
Moc wydzielana
na anodzie
EL 341120 (Ultralinear)54 25
KT 88  100 (Ul)50 (Ul)35
655020    
6L6 GC1117,555 30

Od klasy do klasy, czyli klasy wzmacniacza (nie tylko lampowego).

Pamiętamy charakterystykę siatkową triody z części I? Otóż, jeżeli tak ustalimy napięcie  na siatce sterującej (np. za pomocą automatycznego minusa), że punkt pracy wzmacniacza wypadnie w połowie prostoliniowego odcinka BC charakterystyki, to sygnał zmienny podany na wejście zostanie wzmocniony bez zniekształceń. Mówimy, że wzmacniacz pracuje w klasie A. Zauważmy: wstępna polaryzacja siatki Us0 (czy prądu bazy we wzmacniaczach tranzystorowych) ustala nam punkt pracy i jednocześnie powoduje, że przez wzmacniacz cały czas płynie prąd anodowy Ia0 (czy kolektora w układach tranzystorowych). Sygnał zmienny  moduluje ten prąd i otrzymujemy wzmocniony zmienny sygnał . To, że przez cały czas pracy wzmacniacza płynie prąd spoczynkowy jest wadą; wzmacniacz grzeje się bez względu na to czy wzmacnia sygnał czy "ciszę" i moc jest niepotrzebnie tracona. Jest to przyczyną niskiej sprawności wzmacniaczy klasy A, tak lampowych jak i tranzystorowych. 
Lepszą sprawnością charakteryzuje się taki wzmacniacz, któremu przesuniemy punkt pracy tak, aby sygnał wejściowy "zahaczał"  o krzywoliniową część charakterystyki. Przy małych amplitudach sygnału wejściowego, wzmacniacz pracuje w klasie A, czyli bez zniekształceń,  by przy większej oddawanej mocy przejść do klasy B (klasy AB1 i AB2). Powstają pewne zniekształcenia sygnału, lecz wzmacniacz ma większą sprawność. Większość wzmacniaczy tak lampowych jak i tranzystorowych pracuje w tej klasie.
W czystej klasie B pracują wzmacniacze przeciwsobne. Wzmacniana jest wtedy  tylko jedna połówka sygnału. Napięcie Us0 (czyli punkt pracy) ma wartość punktu odcięcia A (patrz rys z lewej). Drugą połówkę wzmacnia druga lampa (tranzystor) połączona przeciwsobnie. W ten sposób obie lampy, naprzemiennie wzmacniają cały sygnał. Jest to stosunkowo dobry sposób na uzyskanie w miarę wiernego sygnału przy oddawanej dużej mocy użytecznej. Sprawność takiego wzmacniacza wynosi 65 - 78%. W tej klasie teoretycznie powinna pracować większość współczesnych wzmacniaczy końcowych (mocy) tak tranzystorowych, jak i lampowych.  Ale w praktyce stosuje klasę AB, o mniejszej lub większej polaryzacji wstępnej. Jest to rozwiązanie bardziej korzystne dla jakości dźwięku, ponieważ problemem jest uzyskanie jak najmniejszych zniekształceń przy przejściu sygnału przez 0, gdy wzmacniacz pracuje  w klasie B. Powstają wtedy zniekształcenia "skrośne". W klasie B pracują zwykle wzmacniacze estradowe, gdzie ważna jest sprawność i moc, natomiast wartość zniekształceń nie ma tak decydującego znaczenia.
Istnieją jeszcze wzmacniacze pracujące w klasie C. Punkt pracy takiego wzmacniacza leży w lewo od punktu odcięcia A (zobacz  punkt Pc na charakterystyce). Charakteryzują się one największą sprawnością lecz dużymi zniekształceniami. Nie używa się ich we wzmacniaczach audio, lecz np. generatorach, nadajnikach czy układach alarmowych gdzie potrzebna jest duża moc a nieważne są zniekształcenia. 

Klasa pracy 
wzmacniacza
Klasa AKlasa ABKlasa BKlasa C
Sprawnośćmałaśredniaduża największa
Zniekształceniamałeniezbyt dużeduże największe
Zastosowaniewzm. napięcia  prądu
stałego i zmiennego,
wzmacniacze mocy.
wzmacniacze mocy
- przeciwsobne
wzmacniacze mocy
-  przeciwsobne
wzm. mocy
w generatorach 
i nadajnikach
Amplituda sygnałów
wejściowych ze
względu na zniekształcenia
maładość dużadużanajwiększa

Pchaj i ciągnij pojedynczo.

Pracę wzmacniacza mocy (konstrukcję) możemy podzielić jeszcze na pracę sinle-ended, push-pull i ultralinear.
Praca single-ended (pojedynczo na końcu - tak by to można przetłumaczyć) polega na tym, iż w stopniu wyjściowym pracuje jedna lampa wzmacniająca całość sygnału. Układ ten cechuje się małymi zniekształceniami, ale jest najmniej wydajny. Wymaga transformatorów wyjściowych ze szczeliną powietrzną, ze względu ta to, iż przez transformator cały czas płynie prąd, magnesując jego rdzeń, co obniża jego sprawność. Dlatego też rdzeń transformatora musi być większy, dla uzyskania tej samej mocy 

Push-pull (pchaj i ciągnij) - jest to układ polegający na umieszczeniu w stopniu końcowym wzmacniacza pary lamp pracujących na przemian (przeciwsobnie), wzmacniających osobno połówki przebiegu sygnału. Pozwala to na osiągnięcie wysokiej mocy, lecz charakteryzuje się większymi zniekształceniami związanymi z przejściem sygnału przez zero (tzw. zniekształcenia skrośne, cross-over distortion). Zsumowanie połówek sygnału wymaga starannego dobrania lamp oraz symetrycznie nawiniętego transformatora głośnikowego i nie zawsze gwarantuje idealny jego przebieg. 

Ultralinear - Jeżeli siatkę drugą pentody końcowej pracującej w push-pull, zasilimy napięciem pobranym z wyjścia wzmacniacza (dodatkowy odczep na uzwojeniu anodowym transformatora głośnikowego) otrzymamy silne, ujemne sprzężenie zwrotne a tryb pracy nazywany jest  ultralinear. Punkt pracy lampy wyjściowej jest "w połowie drogi" pomiędzy pentodą a triodą. Charakteryzuje się dużą stabilnością, dość małymi zniekształceniami i jest często stosowany. (zobacz schemat i  opis wzmacniacza push-pull)

Ostatnio wiele słyszymy o wzmacniaczach innych klas, jak D, E, F itd., aż do T. Są to klasy wzmacniaczy, (nie wszystkie audio) pracujących na nieco innej zasadzie. W tych wzmacniaczach używane są elementy półprzewodnikowe. 

Bibliografia


audio-retro  >> o lampach elektronowych >  
I o lampach cz. 1. I o lampach cz. 2. I o lampach cz. 3. I o lampach cz. 4. I o lampach cz. 5. I


powrót do góry >

I strona główna I audio-retro I moje projekty I w wolnym czasie I warto odwiedzić I  

©  2000 - 2012 | Projekt strony: S.C.  |  Wszelkie prawa zastrzeżone