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. 4.

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


Układy Single Ended

Układy single ended (SE) to takie układy, w których cały sygnał przechodzi przez element (elementy) wzmacniający, w przeciwieństwie do układów przeciwsobnych (push pull). W układach przeciwsobnych sygnał rozdzielany jest na "dwie połówki" odwrócone w fazie, z których każda wzmacniana jest oddzielnie i następnie sumowana w jeden, wzmocniony sygnał (tak w skrócie).
Układy single ended odznaczają się  mniejszą sprawnością,  a zniekształcenia nieliniowe nie są kompensowane tak jak w układach push pull. Ponadto,  transformator głośnikowy musi posiadać szczelinę powietrzną  by wyeliminować nasycanie się rdzenia, wywołane przepływem składowej stałej prądu anodowego. Ale zalety układów pojedynczych są nie do przecenienia - prostota układu, brak zniekształceń skrośnych (związanych ze złym sumowaniem połówek sygnału), a przy zastosowaniu triod także w stopniu końcowym małe zniekształcenia nieliniowe z przewagą parzystych harmonicznych dobrze tolerowanych przez nasz słuch. 
Zobaczmy jak realizowane są takie układy. 

I. Przedwzmacniacz

1. WK-WA oraz WK-WK

Na wejściu, najczęściej spotykanym rozwiązaniem jest lampa L1 pracująca w układzie ze wspólną katodą (WK). Układ na triodzie małej mocy, znany jest nam z poprzedniego rozdziału o wzmacniaczach push pull. Jako kolejna lampa pracuje trioda L2 połączona z pierwszą albo przez kondensator separujący, lub bezpośrednio (jak na rysunkach)  i pracująca w układzie  jako wtórnik katodowy (WA) (rys. 1 z lewej). 
Gdy zależy nam na dużym wzmocnieniu, drugą lampę łączymy tak, aby pracowała także w układzie ze Wspólną Katodą  (rys 2 z prawej). W pierwszym przypadku wzmocnienie całego układu zależy od wzmocnienia lampy pierwszej, pracującej jako WK, ponieważ, jak pamiętamy druga lampa pracująca w układzie wtórnika (WA) ma wzmocnienie nieco mniejsze niż jeden. W drugim natomiast przypadku wzmocnienie jest iloczynem wzmocnienia poszczególnych stopni - czyli jeśli każdy stopień wzmacnia 20 razy, to łączne wzmocnienie będzie 20 x 20 = 400 razy.             
W obu układach  rezystory R1, R2 i R4 ustalają punkt pracy lampy (polaryzacja automatyczna, cathode bias). Sprzężenie pomiędzy lampami odbywa się bez kondensatora, co poprawia charakterystykę przenoszenia. Brak kondensatora elektrolitycznego bocznikującego R2 i R4 powoduje, że każdy stopień objęty jest lokalnym sprzężeniem zwrotnym. Oczywiście, jeżeli zależy nam na dużym wzmocnieniu, rezystory te można zbocznikować kondensatorami elektrolitycznymi (np. 50 uF) co wprawdzie zwiększy wzmocnienie stopnia, lecz zmniejszy pasmo przenoszenia i zwiększy zniekształcenia.

Układ WK-WK, czyli dwie lampy połączone równolegle

Czasami pomiędzy lampami  (wyjściem L1 a siatką L2) stosuje się rezystory (R2 na rys. obok) o wartości ok. 1 k, tzw. grid stoppery, które zapobiegają wzbudzaniu się układu.
Na rysunku z lewej schemat przedwzmacniacza stosowanego przez brytyjską firmę Audio Note słynącą z konstrukcji dobrych, ale bardzo drogich wzmacniaczy lampowych (a także innych elementów audio). Układ ten to dwie połączone równolegle triody ECC82, 6SN7 lub 5687, dzięki czemu impedancja wyjścia układu jest dwukrotnie mniejsza, co pozwala wysterować kolejny stopień lub końcówkę mocy. Stopień ten bez zmian jest stosowany w wielu produktach firmy - w przedwzmacniaczu M1 Line, w przedwzmacniaczu gramofonowym M2 Phono. Takie same układy stosowane są we wzmacniaczach - Oto Line SE, P4 Mono i Meishu Line. Wartości rezystorów są identyczne, mimo stosowania różnych lamp. Układ praktyczny na stronie "Przedwzmacniacze i bufory".

2. Katodyna

Jest to układ nieco przypominający rozwiązanie przedwzmacniacza-inwertera parafazowego (zob. "O lampach cz. 3"). Często stosowany w technice wielkiej częstotliwości.  Pierwsza lampa L1 pracuje w układzie ze wspólną anodą (czyli wtórnik katodowy), natomiast druga - ze wspólną siatką (siatka zwarta do masy). Jakie są zalety takiego układu? 
Jest ich sporo:
- duży opór wejściowy (bo WA),
- duży współczynnik wzmocnienia (bo WS)
- niska pojemność wejściowa,
- bardzo dobra separacja obwodów wejścia-wyjścia związana z pracą L2 jako układu ze wspólną siatką - uziemiona siatka działa jak ekran,
- sygnał wejściowy i wyjściowy jest w tej samej fazie.
Wadą jest wysoka impedancja wyjścia, co ogranicza zastosowanie katodyny do układów, w których następny stopień  ma wysoką impedancję wejścia.

2. Kaskoda 

Układy kaskody najczęściej stosowane są w technice telewizyjnej i wielkiej częstotliwości. Dla napięcia zasilającego lampy są połączone szeregowo, natomiast dla sygnału zmiennego, już nie. Jeśli przyjrzymy się dokładniej schematowi, to zobaczymy, ze pierwsza lampa pracuje w układzie WK, natomiast druga ma uziemioną siatkę (dla sygnałów zmiennych) kondensatorem C4. Tradycyjnie rezystory R1 i R2 polaryzują siatkę lampy L1. Dla zwiększenia wzmocnienia lampy R2 można zbocznikować kondensatorem elektrolitycznym o wartości 50-100 mF. Rezystor R3 polaryzuje siatkę lampy L2 (prądem siatki), co poprawia warunki pracy tej lampy, jej stabilność, zmniejsza wpływ wahań napięcia zasilającego itp.
Zalety:
- duże wzmocnienie, będące iloczynem wzmocnienia poszczególnych  (Ka) lamp,
- duża oporność wewnętrzna,
- małe szumy,
- mała wrażliwość na mikrofonowanie.
W układach kaskody powinny pracować lampy o niskim napięciu  anodowym i wysokim napięciu przebicia włókno żarzenia-katoda. Są to między innymi: ECC88, ECC85, ECC84.
Układy kaskodowe ze względu na wysokie wzmocnienie i małe szumy doskonale nadają się jako wzmacniacze mikrofonowe, czy gramofonowe.


3. Kaskada (wtórnik White'a)

Lampy w układzie kaskady (zwany wtórnikiem White'a) są podobnie jak układ kaskody połączone szeregowo dla napięcia zasilającego. Wzmocnienie jest nieco mniejsze niż jeden. Lecz układ ma wiele zalet:
- duży opór wejściowy,
- małą pojemność wejściową równą Cas plus pojemności montażowe,
- doskonałą liniowość charakterystyki w funkcji częstotliwości zarówno dla dodatnich, jak i dla ujemnych impulsów,
- bardzo mały opór wyjściowy, równy Rwy=1/Ka*Sa, (Ka, to wzmocnienie, Sa to nachylenie charakterystyki lampy) zwykle wynoszący kilka, kilkanaście omów.
Te cechy układu powodują, że znajduje on zastosowanie jako liniowy przedwzmacniacz (mimo braku wzmocnienia), separator dopasowujący różne impedancje, a także jako wzmacniacz końcowy (niska impedancja wyjścia).

Należy pamiętać, iż dla zasilania lampy połączone są szeregowo, dlatego w układach powinny pracować lampy o niskim napięciu  anodowym i wysokim napięciu przebicia włókno żarzenia-katoda.

Układy  kaskady są także stosowane w technice tranzystorowej, posiadają analogiczne właściwości jak układy lampowe.

Parametry wtórnika White'a dla 4 triod małej mocy, obliczone za pomocą programu ECClab7.  R1=0,47 kom, R2=1,0 kom
ECC81
Ka lampy: 60 V/V,
Rwew lampy: 11 kom

Wzmocnienie układu: 0,92 V/V
Oporność wyjściowa: 30 omów

ECC82
Ka
lampy: 17 V/V,
Rwew lampy: 7,7 kom

Wzmocnienie układu: 0.7 V/V
Oporność wyjściowa: 147 omów

ECC88, E88CC
Ka
lampy: 33 V/V,
Rwew lampy: 2,6 kom

Wzmocnienie układu: 0.95 V/V
Oporność wyjściowa: 7,7 omów

6N6P
Ka lampy: 20 V/V,
Rwew lampy: 1,8 kom

Wzmocnienie układu: 0,92 V/V
Oporność wyjściowa: 11 omów


4. Wspólna Katoda z aktywnym obciążeniem (SRPP, Shunt Regulated Push Pull)

Układ wywodzi się z techniki wielkich częstotliwości. Podobnie jak w poprzednich układach, dla napięcia zasilającego lampy połączone są szeregowo. Lampa L1 pracuje w układzie WK, lecz jej obciążeniem jest lampa L2, której oporność jest regulowana napięciem wyjściowym lampy L1. 

Stopień jako całość, możemy potraktować jako pracujący w układzie push-pull, mimo, że poszczególne lampy (L1 oraz L2) pracują w układzie SE..
Zalety układu:
- wysoka oporność wejściowa (jak to w układzie WK),
- dość duże wzmocnienie,
- szerokie pasmo przenoszenia.
- stosunkowo niska wartość impedancji wyjściowej (niższa niż "klasyczny" WK).

Niestety, układ ma pewne ograniczenia, bowiem owa "stosunkowo niska" impedancja wyjściowa jest wrażliwa na zbyt niską impedancję następnego stopnia, wzmacniacz najlepiej pracuje gdy kolejny stopień jest dopasowany do impedancji  układu SRPP (nie jest niższy).
Ten układ najlepiej działa na lampach o niskiej impedancji wewnętrznej lampy, widzianej od strony anody (o niskim Ra),
jak ECC88 (i jej odpowiedniki), 6N6P, 6N30P itp. 

Wartość R2 i R3 nie jest wysoka, zwykle 470-2500 omów, wzmocnienie układu nieco rośnie wraz ze wzrostem wartości tych rezystorów, natomiast maleje wtedy impedancja wyjścia. 

Należy pamiętać, iż dla zasilania lampy połączone są szeregowo, dlatego w układach powinny pracować lampy o niskim napięciu  anodowym i wysokim napięciu przebicia włókno żarzenia-katoda. 

Układ ten spotyka się we wzmacniaczach SE jako wzmacniacz wstępny (chętnie stosowany przez Audio Note), a także jako samodzielny, uniwersalny przedwzmacniacz lampowy. 

Parametry układu SRPP dla 4 triod małej mocy, obliczone za pomocą programu "ECClab7". Przyjąłem że  R2=R3=0,47kom.
ECC83
Ka lampy: 100 V/V,
Rwew lampy: 62,5 kom

Wzmocnienie układu: 60,5 V/V
Oporność wyjściowa: 81,3 kom

ECC82
Ka
lampy: 17 V/V,
Rwew lampy: 7,7 kom

Wzmocnienie układu: 11,1 V/V
Oporność wyjściowa: 6,7 kom

ECC88, E88CC
Ka
lampy: 33 V/V,
Rwew lampy: 2,6 kom

Wzmocnienie układu: 28,2 V/V
Oporność wyjściowa: 0,47 kom

6N6P
Ka lampy: 20 V/V,
Rwew lampy: 1,8 kom

Wzmocnienie układu: 16,6 V/V
Oporność wyjściowa: 0,38 kom

 II.  Stopień mocy (wyjściowy)

1.
Układ pojedynczy ( z transformatorem)

Jak widać na schemacie, jest to układ WK, gdzie zamiast rezystora anodowego znajduje się pierwotne uzwojenie transformatora głośnikowego. 
Wzmacniacz triodowy single ended pracujący w klasie A ma bardzo małą sprawność, rzędu 20-25%. Wynika z tego, że gdy w stopniu końcowym pracuje lampa o mocy 15 W, możliwe jest uzyskanie jedynie jednej piątej jej mocy, czyli ok. 3 W. Dzisiaj, w dobie konstrukcji głośnikowych o mocy rzędu setek wat jest to śmiesznie mało. Dlatego stosuje się równoległe łączenie lamp, czy triodowe układy przeciwsobne pracujące w klasie A, dzięki czemu, (wprawdzie sprawność nie jest większa) uzyskuje się podwojenie mocy wyjściowej. Ale i tak moc 6-10 Wat nadal jest zbyt mała. Ponieważ wielu audiofilów uważa, iż tylko triody pracujące w czystej klasie A, w układzie SE, dają " prawdziwie naturalny" dźwięk dlatego do odtwarzania używa się głośników dynamicznych o sprawności przynajmniej 94 dB lub tubowych, które mają o wiele większą sprawność (nawet do 20%) niż "zwykłe" głośniki dynamiczne.
O wiele lepszą sprawność mają tetrody i pentody, dlatego obecnie one zdominowały konstrukcje wzmacniaczy tak pracujące w klasie A, SE, jak i w układach przeciwsobnych.

2. Układ podwójny, równoległy

Na rysunku obok widzimy schemat układu wzmacniacza mocy SE, gdzie lampami wyjściowymi są  połączone równolegle dwie pentody (tetrody) mocy.  Ponieważ  pentody (tetrody)  mają większą sprawność niż triody i do tego połączone są dwie równolegle, wzmacniacz taki ma całkiem przyzwoitą moc kilkunastu - kilkudziesięciu wat (w zależności od zastosowanych lamp).
Siatki sterujące lamp polaryzowane są ujemnym napięciem pobranym z oddzielnego prostownika (fixed bias) a jego wartość jest odpowiednio dobrana do rodzaju lamp. Siatki ekranujące S2 powinny także być spolaryzowane, tylko napięciem dodatnim, dlatego podawane jest napięcie dodatnie uzyskane z dzielnika napięcia (na rysunku dzielnika nie pokazano). Rezystory przy siatkach lamp o wartości 1-5 k, to tzw. grid stoppery, zapobiegają wzbudzaniu się lamp.
Układ z tetrodą nie różni się od układu z pentodą, jedynie może nie być siatki zerowej S3 . Tetrody strumieniowe (np. KT 88) posiadają siatkę zerową, podobnie jak pentody.

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