Tubo entry-level UMZCH. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Amplificatori di potenza a valvole

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Negli anni, la tecnologia di amplificazione del suono ha accumulato un numero enorme di soluzioni tecniche che consentono di ottenere risultati eccellenti, tuttavia, nonostante tutto, molti progettisti (non solo radioamatori, ma anche aziende serie) tornano ancora e ancora alle loro radici - come semplice possibile dal punto di vista circuitale, ma allo stesso tempo per le soluzioni più efficaci che consentono di ottenere un suono di alta qualità. Una di queste aree di progettazione è la costruzione di UMZCH su tubi a vuoto. (UMZCH - Amplificatore di potenza a frequenza audio).

Tuttavia, qui dobbiamo rendere omaggio: nonostante l'apparente semplicità dei circuiti elettrici, non tutti riescono a ottenere un suono "decente". Ma se un radioamatore esperto non riesce a portare solo una moneta in più nel suo salvadanaio di esperienza, allora per un principiante questo problema, essendo irrisolvibile da solo, può privarlo permanentemente del suo desiderio di impegnarsi nella progettazione. Tuttavia, questo proviene già dal campo della psicologia ... :)

All'attenzione dei costruttori alle prime armi viene offerto un tubo UMZCH molto semplice da ripetere e, soprattutto, non capriccioso e di qualità sufficientemente elevata, che utilizza lampade e parti comuni che erano ampiamente utilizzate ai loro tempi in televisori e radio.

L'amplificatore è stato progettato come amplificatore terminale (cioè non include controlli di tono o altri nodi, come interruttori, preamplificatori correttivi, ecc.) ed era originariamente destinato ad amplificare il segnale proveniente dalla scheda audio del computer, tuttavia , caratteristiche molto buone (soggettivamente) ne consentono l'utilizzo per amplificare il segnale proveniente da altre sorgenti più "serie" (lettore cd, lettore di dischi in vinile, registratore a cassette, ecc.)

Un diagramma schematico di un canale dell'amplificatore è mostrato in fig. uno

(clicca per ingrandire)

L'amplificatore è a due stadi. Il primo stadio è costruito su metà del doppio triodo 6N3P (VL1) ed è un classico stadio amplificatore di tensione. La seconda metà del tubo viene utilizzata nel secondo canale dell'amplificatore.

Piedinatura lampada 6N3P

Sui resistori R4, R5, a causa della corrente catodica che li attraversa, viene creata una tensione di polarizzazione che imposta la modalità di funzionamento della lampada. L'assenza di un condensatore nel circuito del catodo (che di solito è presente nei progetti industriali ed è collegato in parallelo al resistore del catodo) non è priva di significato: ciò consente di ottenere un OOS locale in cascata, grazie al quale, sebbene il guadagno è leggermente ridotto, la linearità della cascata è aumentata. La profondità di un tale OOS locale è piccola ed è determinata dal rapporto tra i valori di resistenza dei resistori R4 e R6. Questa tecnica consente anche di "uccidere" il secondo coniglio - è molto conveniente applicare una tensione dell'OOS generale al circuito del catodo, cosa che viene eseguita nel nostro caso - il segnale dall'amplificatore in uscita attraverso il divisore formato dai resistori R5 e R4 viene alimentato direttamente al catodo.

Il tipo di lampada e il punto di funzionamento sono stati scelti in base alla volontà di ottenere un regime nella sezione lineare del CVC (caratteristica tensione-ampere) della lampada, mentre l'aspetto della corrente di rete sarebbe inaccettabile (la corrente in il circuito di griglia si verifica quando la tensione su di esso diventa positiva rispetto al catodo, di conseguenza ci sono forti distorsioni del segnale) in qualsiasi modalità di funzionamento dell'amplificatore e una piccola impedenza di uscita dello stadio con un'amplificazione sufficiente, che consentirà di "ignorare" le capacità parassite dell'impianto e della lampada, e l'induttanza dei resistori dello stadio successivo. Ma con tutto questo, la corrente anodica deve essere abbastanza piccola da garantire la longevità della lampada. Di conseguenza, la resistenza nel circuito anodico era 47 kOhm e la corrente anodica era 3 mA (con la corrente anodica regolata dal libro di riferimento 8 mA per la lampada 6N3P) - a questo punto, le caratteristiche I–V sono abbastanza lineari per un segnale di ingresso con un'oscillazione fino a 3 volt. Il guadagno di tensione della cascata è 16,5.

Anche il secondo stadio non differisce nell'originalità: questa è una tipica cascata a ciclo singolo costruita su un potente pentodo di uscita 6P14P (VL2). Il resistore catodico R9 imposta il punto di funzionamento della lampada (corrente anodica 48 mA, seconda griglia 7 mA) e organizza anche un OOS locale poco profondo. La resistenza nel circuito di griglia è scelta con una resistenza relativamente bassa per ridurre l'influenza delle capacità di montaggio parassite e della corrente di dispersione della prima griglia (le lampade in generale hanno sempre una corrente di dispersione nel circuito della prima griglia, anche quando la tensione è negativo rispetto al catodo, ma è più evidente nelle lampade ad alta potenza. L'entità di questa corrente è dell'ordine di diversi μA. L'effetto negativo è la "partenza" della modalità lampada), ma è importante che la sua resistenza sia significativamente maggiore della resistenza di uscita dello stadio precedente.

La lampada del secondo stadio viene caricata sul trasformatore di uscita: è necessario abbinare l'elevata impedenza di uscita della lampada (circa 4,5 kOhm) con un carico di resistenza relativamente bassa. Il principio della scelta di un trasformatore per questo design - "economico e allegro" - sono stati utilizzati trasformatori del tipo TVZ-1-9, utilizzati sia nei televisori che in alcuni ricevitori radio. È possibile utilizzare altri tipi di trasformatori audio di uscita, è importante solo che siano progettati specificamente per l'uso in stadi di uscita single-ended. Puoi anche sperimentare trasformatori del tipo TVK (usati negli stadi di uscita di una scansione verticale), ma devi essere consapevole che il trasformatore di uscita è forse il dettaglio più importante in un amplificatore a valvole: la sua qualità per la maggior parte determinerà la qualità dell'amplificatore nel suo complesso.

Guadagno di tensione dello stadio di uscita 0,85 (misurato con un carico di 4 ohm)

All'ingresso dell'amplificatore viene utilizzato un filtro che non fa passare le frequenze più basse della gamma audio all'ingresso dell'amplificatore (da circa 40 Hz e meno). La necessità di un tale filtro è determinata dalle seguenti considerazioni: a) la maggior parte dei sistemi acustici domestici di classe media ha frequenze operative inferiori da 40 a 60 Hz e, in linea di principio, non sono in grado di riprodurre un segnale con una frequenza inferiore a questa soglia - il segnale fornito al sistema acustico è ovviamente inferiore alla sua frequenza minima di funzionamento genera solo una notevole distorsione aggiuntiva dovuta allo spostamento dei coni degli altoparlanti da parte di tale segnale; b) i locali domestici sono di piccole dimensioni e, di conseguenza, alle basse frequenze in tali locali ci sono molte risonanze che causano l'effetto di "mormorio" durante la riproduzione, e più piccola è la stanza, più pronunciato questo effetto, maggiore è il la risonanza si manifesta a frequenze più alte; c) al diminuire della frequenza, la potenza dell'amplificatore necessaria per la riproduzione dovrebbe aumentare (questo vale per l'intera gamma di frequenze) - ad esempio, se 100 W sono sufficienti per riprodurre un segnale con una frequenza di 3 Hz a un volume normale, quindi per riprodurre 50 Hz con lo stesso volume, sono già necessari 12W di potenza in uscita dall'amplificatore; d) la frequenza operativa più bassa della maggior parte dei trasformatori audio industriali è 40-50 Hz - a frequenze più basse, il trasformatore, così come il sistema acustico, perde efficienza (questo è dovuto al valore finito dell'induttanza dell'avvolgimento primario) e in la combinazione con la maggiore potenza del segnale a frequenza più bassa genera anche una distorsione significativa. Tenendo conto di tutto ciò, nonché del fatto che la potenza di uscita dello stadio di amplificazione a ciclo singolo sulla lampada 6P14P è limitata a 4,5 W, si è deciso di utilizzare un tale filtro. Naturalmente, se si utilizzano trasformatori e sistemi acustici di alta qualità, non è necessario un tale filtro. In questo caso, non puoi montarlo rimuovendo R2 per questo e sostituendo C2 con un ponticello.

Guardando al futuro, vorrei notare che quando si confronta il suono di un amplificatore con e senza filtro, la preferenza soggettiva è sempre stata data alla variante di un amplificatore con filtro: il basso, contrariamente alle previsioni, è più "elastico" per via l'eliminazione del sovraccarico dello stadio di uscita e una significativa riduzione del "mormorio" della stanza.

Блок питания L'amplificatore è abbastanza semplice: è un trasformatore, anch'esso preso da un vecchio televisore a valvole, con un raddrizzatore di tensione anodico (Fig. 2). La capacità del condensatore del filtro C7 è scelta relativamente piccola - ciò è dovuto al desiderio di ridurre la corrente di picco attraverso i diodi raddrizzatori (non è un segreto che i diodi raddrizzatori che operano su un carico capacitivo sono aperti solo per un breve periodo di tempo rispetto alla durata del semiciclo, e in questo momento la corrente li attraversa, superando notevolmente la media consumata dal carico). Ma poiché le ondulazioni di tensione sono piuttosto significative su una piccola capacità, il filtro R1 C10 viene utilizzato nell'amplificatore (Fig. 5), dove la capacità C5 può già essere abbastanza grande per sopprimerle efficacemente. Il primo stadio è alimentato anche attraverso lo stesso filtro R7 C3, che lo protegge ulteriormente dalle increspature della tensione di alimentazione causate dal funzionamento del secondo stadio.

La catena R11-R14 (Fig. 1) è comune per entrambi i canali dell'amplificatore ed è progettata per creare un potenziale positivo del circuito del filamento rispetto ai catodi delle lampade. Ciò è necessario per ridurre lo sfondo CA: un filamento altamente riscaldato e il catodo formano una sorta di diodo a vuoto e se c'è una tensione positiva sul catodo rispetto al filamento in un determinato momento, una piccola corrente scorrerà dal filamento a il catodo. Questa corrente fluirà anche attraverso i resistori catodici, provocando una caduta di tensione su di essi, che verrà quindi amplificata da tutti gli stadi successivi allo stesso modo del segnale utile.

Collegati in serie R11 e R12 svolgono un'altra funzione: le capacità dei filtri di potenza vengono scaricate attraverso di essi quando l'amplificatore è spento.

La corrente totale consumata dalle lampade a incandescenza è 1,85 A. L'avvolgimento del filamento del trasformatore deve essere progettato per questa (o più) corrente, altrimenti l'avvolgimento del filamento del trasformatore potrebbe surriscaldarsi.

Costruzione e dettagli

Entrambi i canali dell'amplificatore, ad eccezione dell'alimentazione, sono interamente montati su un circuito stampato (Fig. 3). Poiché le lampade dissipano molto calore, non ha senso cercare di ottenere un'elevata densità di montaggio. Per lo stesso motivo, è preferibile utilizzare un foglio di fibra di vetro come materiale per un circuito stampato: questo materiale è più resistente alla temperatura rispetto alla textolite o al getinax e non si deforma se riscaldato, cosa che spesso accade con le schede a base di getinax.

I resistori possono essere di tipo BC o MLT. R1-R5, R13 e R14 possono essere di qualsiasi potenza (il circuito stampato è progettato per installare resistori come BC-0,5 e MLT-0,5), R6, R7, R8, R11 e R12 è meglio prendere una potenza di almeno 0,5 W (per R7 e R8, ciò è dovuto non tanto alla potenza dissipata su di essi, ma alla possibilità di "saltare" tra i giri del filo nel momento in cui viene fornita alimentazione all'amplificatore). R9 deve essere almeno 1W, R10 - 2W. R10 è meglio prendere un filo, anche a causa della possibile rottura al momento dell'accensione, ma in casi estremi è adatto anche MLT-2.

Le resistenze dei resistori R1, R11-R14 possono differire notevolmente da quelle indicate nel diagramma: R1 può variare da 100 kΩ a 1 MΩ; R13, R14 da 1 a 100 kOhm, ma preferibilmente la stessa resistenza; la resistenza R11 può variare da 100 a 470 kOhm e la resistenza R12 dovrebbe essere 5-15 volte inferiore alla resistenza R11. R7 può variare da 2 a 8,2 kOhm. La resistenza R10 non deve essere aumentata, ma è possibile utilizzare qualsiasi resistore nell'intervallo da 100 a 220 ohm. Anche la resistenza R6 può variare - da 22 a 75 kOhm, tuttavia, va tenuto conto che con un aumento della resistenza R6, è necessario aumentare anche la resistenza R4, per cui la profondità di feedback cambierà leggermente, e quindi la sensibilità dell'amplificatore cambierà. Per impostare la sensibilità richiesta, sarà necessario selezionare la resistenza R5. La resistenza R9 non deve essere modificata: solo come ultima risorsa è possibile installare un resistore con una resistenza di 130 ohm.

Il circuito stampato prevede due posti per il resistore R12 (contrassegnato come R12" nello schema elettrico), collegato in parallelo, quindi come R12 possono essere utilizzati anche due resistori con una resistenza maggiore del nominale.

I resistori R4, R5 e R9 per entrambi i canali non fanno male a raccogliere in coppia con i valori di resistenza più vicini: questo renderà più facile sintonizzare l'amplificatore.

I condensatori C1, C2 e C4 sono condensatori a film. C1 e C2 tipo K73-9, C4 - K73-17. La capacità C4 può variare da 0,47 a 1,5 uF. La tensione di esercizio dei condensatori C1 e C2 non è critica (vengono utilizzati condensatori con una tensione di 100 V), la tensione del condensatore C4 deve essere di almeno 250 V. È possibile utilizzare altri tipi di condensatori, tuttavia, è necessario prenderli in considerazione tenere conto del fatto che, ad esempio, i condensatori di carta metallica o mica avranno dimensioni molto maggiori e l'uso di condensatori ferroelettrici nei circuiti audio è inaccettabile a causa del significativo effetto piezoelettrico. Anche l'uso di condensatori non sigillati (come BMT, MBM) è inaccettabile a causa della presenza di correnti di dispersione al loro interno. I condensatori elettrolitici non sono assolutamente adatti.

Condensatori di filtro di potenza: elettrolitici di qualsiasi dimensione adatta con una tensione di esercizio di almeno 300 V. La capacità C3 deve essere di almeno 10 microfarad (tuttavia, in questo caso è desiderabile aumentare la resistenza R7 a 5,1-6,2 kOhm), è indesiderabile ridurre la capacità C5 (in casi estremi, puoi inserire 220 microfarad). È inoltre indesiderabile ridurre la capacità del condensatore del filtro C7 nell'alimentatore.

I diodi a ponte raddrizzatore possono anche essere sostituiti con altri, è importante solo che quando l'amplificatore è acceso, possano sopportare la corrente di carica dei condensatori di filtro (fino a 2 A) e siano progettati per una tensione inversa di at almeno 400 V. D226G è abbastanza adatto.

Presa PL9-2	Pannello PLC9
Modificato Presa PLC9

Per posizionare le lampade sono state utilizzate prese PL9-2. Sono adatte anche altre prese che possono essere installate su un circuito stampato. In assenza di ciò, è possibile utilizzare pannelli non adatti al cablaggio stampato. Per l'installazione su una scheda, è possibile saldare pezzi di un filo unipolare spesso ai loro terminali, con l'aiuto del quale verrà installata la presa sulla scheda. Sarebbe però preferibile modificare direttamente le conclusioni del panel, stroncando parte della conclusione con taglienti laterali affilati (tronchesi) (vedi foto).

I ponticelli JP1 vengono utilizzati da schede madri per computer guaste. I pin del connettore attraverso il quale il segnale viene inviato all'ingresso dell'amplificatore sono dello stesso tipo. I pin sono anche montati sulla scheda per collegare il trasformatore di uscita e l'alimentatore: vengono utilizzati dai connettori unificati utilizzati nei televisori. I fili a questi pin sono saldati, anche se non è escluso l'uso di connettori.

Durante l'installazione, è necessario prestare particolare attenzione al collegamento a un filo comune: tutti i circuiti di un filo comune devono essere collegati in un punto o in una sequenza rigorosamente definita. Sul circuito stampato, viene osservata questa sequenza: è solo necessario assicurarsi che non ci siano connessioni "extra".

La potenza di uscita nominale dell'amplificatore è di 3 W, la massima è di 4 W, la tensione di ingresso nominale è di 0,75 V. Questa potenza è sufficiente per ascoltare comodamente i programmi audio in una stanza di 30 m² (si utilizzano i sistemi acustici 6AC-224, dall'insieme dei radiogrammi "Cantata-205").

L'aspetto dell'amplificatore montato sulla scheda è mostrato nella foto

Istituzione l'amplificatore è facile Prima di tutto, assicurati che l'alimentatore funzioni. La tensione '+275' può essere compresa tra 250 e 300 V (a seconda del tipo di trasformatore utilizzato). Una tensione alternata di 6,3 V è considerata all'interno dell'intervallo normale se non è inferiore a 6,0 V, ma non superiore a 6,5 ​​V. Quindi la scheda dell'amplificatore è collegata all'alimentazione. Le lampade non sono ancora installate.

Tabella 1 - tensione sui pannelli senza lampade

Dopo aver collegato la scheda, è necessario controllare le tensioni in ingresso sui pannelli delle lampade. La tabella 1 mostra i valori di tensione per questo caso.

Facendo molto attentamente riferimento alla misurazione della tensione sul 2° coltello della presa VL2 - dovrebbe esserci uno "0" assoluto. La minima tensione CC positiva significherà solo una cosa: il condensatore C4 perde e deve essere sostituito a accendendo le lampade. La tensione "+49" è la tensione che si ottiene sul divisore R11-R12 e, se hai modificato i valori di questi resistori, potrebbe differire da quello specificato, ma in ogni caso deve corrispondere alla tensione nel punto di connessione R11-R14. L'assenza o una significativa discrepanza tra la tensione "+275" su qualsiasi gamba indica un malfunzionamento in questo circuito, solitamente un circuito aperto. Naturalmente C3 o C5 possono essere ancora difettosi, ma in questo caso la conseguenza del loro guasto sarà espressa carbonizzando rispettivamente le resistenze R7 o R10.

Tabella 2 - tensione sulle gambe delle lampade

Se tutto è in ordine, spegnere l'alimentazione, collegare gli altoparlanti o un carico equivalente (che può essere un resistore con una resistenza da 3,9 a 8,2 Ohm e una dissipazione di potenza di almeno 2 W), rimuovere il ponticello JP1 e installare le lampade . Forniamo alimentazione all'amplificatore e controlliamo immediatamente di nuovo la tensione alle gambe di 3 lampade VL2. Man mano che i catodi si riscaldano, dovrebbe aumentare gradualmente a +6,0...6,1 V e poi rimanere tale - questo indicherà che le lampade hanno raggiunto la modalità di funzionamento normale. Una tensione superiore a 6,3 V indica una forte usura della lampada (la pendenza della caratteristica è diminuita, di regola, in conseguenza della contaminazione del gas all'interno del bulbo della lampada), una sottotensione (da circa 5,8 e inferiori) è anche caratteristica di lampade a lunga durata (perdita di emissione): queste lampadine devono essere sostituite. Le tensioni sulle altre gambe delle lampade sono mostrate nella Tabella 2. Le tensioni sugli anodi e sui catodi VL1 sono indicate per il caso di un JP1 aperto - quando viene posizionato, le tensioni sugli anodi scenderanno a 110. .120 volt, e sui catodi a 1,7..1,8 AT.

Se le tensioni rientrano nei limiti consentiti, puoi provare ad applicare un segnale di piccola ampiezza all'ingresso dell'amplificatore (circa 25-50 mV, poiché JP1 viene rimosso e la sensibilità è massima). In caso di successo, resta solo da assicurarsi che il feedback complessivo sia negativo. Per fare ciò, installa con cura JP1 sul posto. Se in questo caso si verifica l'autoeccitazione dell'amplificatore, accompagnata da forte rumore, ululati o fischi nel sistema di altoparlanti, in questo caso è necessario scambiare tra loro le estremità dell'avvolgimento secondario del trasformatore di uscita.

Su questo, l'adeguamento può ritenersi completo.

Precauzioni

1. Durante qualsiasi lavoro di installazione, il dispositivo deve essere diseccitato. Poiché l'amplificatore utilizza condensatori di accumulo ad alta capacità, è necessario attendere la loro scarica, che si verifica entro 30-40 secondi dallo spegnimento dell'amplificatore. Quando si testa l'alimentatore separatamente dall'amplificatore, fare attenzione: in questo caso, il condensatore C7 è in grado di immagazzinare una carica per un tempo molto lungo (fino a diversi giorni). Per garantire la scarica del condensatore, è necessario saldare temporaneamente in parallelo un resistore con una resistenza da 100 kΩ a 1 MΩ e una potenza di almeno 0,5 W. Si sconsiglia vivamente di scaricare i condensatori cortocircuitando i loro terminali (ad esempio con un cacciavite o una pinzetta): ciò può causare sia il guasto del condensatore che lesioni.
2. Gli amplificatori a valvole, a differenza di quelli a transistor, non temono un cortocircuito nel carico, ma un circuito aperto nel circuito di carico può disabilitare il trasformatore di uscita. Si sconsiglia vivamente di accendere l'amplificatore in assenza di un carico nominale collegato alla sua uscita (resistenza nominale del carico 4 ... 8 Ohm) - questo minaccia di rompere l'isolamento dell'avvolgimento primario del trasformatore di uscita a causa del suo induttanza significativa. Se hai intenzione di far funzionare l'amplificatore insieme alle cuffie, devi tenerne conto e, durante il collegamento delle cuffie, assicurarti il ​​collegamento in parallelo di un fittizio di carico, che può essere un resistore convenzionale con una resistenza da 3,9 a 8,2 ohm e una potenza dissipazione di almeno 2 watt. Qualsiasi commutazione di carico, in cui sia possibile anche un'interruzione di breve durata nel suo circuito, deve essere eseguita solo quando l'amplificatore è spento.
3. I pentodi di uscita 6P14P sono molto caldi durante il funzionamento. Non bruciarti :-)

Letteratura

1. DS Gurlev. Manuale di dispositivi elettronici. - "Tecnica", Kiev, 1966
2. M. Kireev. Radioamatori di fascia alta. 40 migliori modelli di tubi UMZCH da 40 anni. "Radioamatore", Kiev, 1999

Autore: Andrey Kovalev (Tjumena); Pubblicazione: cxem.net

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