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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Calcolo degli amplificatori a valvole. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radioamatore principiante Un amplificatore è uno degli elementi più comuni dei dispositivi elettronici, ma perché iniziamo il suo calcolo con un amplificatore a valvole obsoleto? Ci sono diversi motivi, e il principale è che l'interesse per la tecnologia valvolare sta rinascendo, soprattutto tra gli amanti del suono di alta qualità. Gli amplificatori a valvole sono senza pretese, affidabili e sebbene le sovratensioni possano causare guasti a breve termine tra gli elettrodi, dopo di essi molto spesso la lampada rimane operativa. La sovracorrente provoca il riscaldamento degli elettrodi, ma c'è abbastanza tempo per vedere l'anodo caldo e prendersi il tempo necessario per spegnere l'alimentazione. I transistor, invece, si guastano anche con sovraccarichi a breve termine, istantaneamente, "silenziosamente" e per sempre. Aggiungiamo, inoltre, che i calcoli degli amplificatori su lampade e transistor ad effetto di campo, ad esempio, sono molto simili. Il calcolo di qualsiasi amplificatore inizia con la determinazione dei suoi parametri in base allo scopo dell'amplificatore: banda di frequenza amplificata, tensione di uscita, corrente o potenza, resistenza di carico, tensione di ingresso e resistenza di ingresso. Per UHF di un complesso radio domestico, ad esempio, la potenza di uscita può essere di 5 W con una resistenza di carico (testa dinamica) di 4 ohm, la banda di frequenza è 70 Hz ... 12,5 kHz, la tensione di ingresso è 20 mV .. 1 V con una resistenza di ingresso non inferiore a 500 kOhm. L'intervallo di tensione di ingresso specificato consentirà di collegare l'amplificatore a molte sorgenti di programma: un ricevitore radio, un lettore con pickup piezoelettrico, uscite di linea di altri dispositivi. È consigliabile dividere un tale amplificatore in due parti: un preamplificatore di tensione, che includerà necessariamente un controllo di volume (guadagno) e, possibilmente, controlli di tono (forme di risposta in frequenza) e un amplificatore di potenza finale. Quest'ultimo è calcolato su un livello del segnale di ingresso costante corrispondente al segnale di uscita del preamplificatore. Quindi, calcoliamo l'amplificatore sulle lampade. Uno schema del più semplice amplificatore a triodo aperiodico è mostrato in fig. 48.
Per il calcolo saranno necessari alcuni dati di riferimento: la tensione e la corrente del filamento della lampada (i circuiti del filamento non sono mostrati nello schema), la tensione di polarizzazione consigliata, la tensione e la corrente dell'anodo, la pendenza della caratteristica S e la resistenza interna della lampada RI o del suo guadagno μ. Gli ultimi tre parametri sono legati da una semplice relazione: μ = SRI La cascata di lampade è buona perché alle basse frequenze praticamente non consuma energia dalla sorgente del segnale: la corrente anodica è controllata dalla tensione sulla rete. Tuttavia, il resistore di dispersione della griglia R1 con una resistenza di 0,5 ... 4,7 MΩ è ancora necessario affinché i rari elettroni che si sono depositati sulla griglia non lo carichino negativamente, ma ritornino attraverso questo resistore al catodo. Lo stesso resistore è comodo da usare come controllo del volume. Il condensatore C1 è necessario affinché la componente costante del segnale di ingresso (se presente) non cada sulla griglia e non cambi la modalità della lampada. La sua capacità è calcolata dalla formula per la frequenza di taglio dell'HPF, che deve essere inferiore alla frequenza di banda passante più bassa fn:
Affinché non ci sia corrente di griglia, la tensione di griglia deve essere sempre negativa rispetto al catodo, quindi è necessaria una certa tensione di polarizzazione. È praticamente scomodo utilizzare una sorgente separata di tensione negativa, pertanto, un resistore di polarizzazione automatica R2 è spesso incluso nel circuito del catodo. La corrente anodica della lampada ia crea su di essa una caduta di tensione Uc, applicata dal positivo al catodo e dal negativo alla griglia di controllo. La formula per calcolarlo è semplice:
Resta da calcolare la resistenza di carico, dato che su di essa cadrà circa la metà della tensione dell'alimentatore anodico Ea:
Tra i doppi triodi ampiamente utilizzati, la lampada 100N6P con parametri S - 2 mA / V, Ri = 2 kOhm, Uc = -50 V, Ua = 1,5 V, ia = 120 mA ha il guadagno più alto μ \u1d 250 (l'ultimo due differiscono dai 1,8 V e 240 mA indicati nei manuali, ma li abbiamo scelti in base alle caratteristiche della lampada per ragioni di economicità.Ipotizzando Ea = 2 V, troviamo R1,5 = 3 kOhm, R120 = XNUMX kOhm. il guadagno della cascata sul triodo si calcola come segue:
Il guadagno non è troppo alto e con un segnale di ingresso di 20 mV, la tensione di uscita sarà di soli 1,4 V, il che potrebbe non essere sufficiente per "costruire" completamente la lampada di uscita UMZCH. Dovrai utilizzare due cascate sui triodi (quindi il guadagno sarà ridondante e dovrà essere ridotto, ad esempio, utilizzando l'OOS), oppure una cascata in un'altra lampada che dia più guadagno: il pentodo (Fig. 49 ).
Differisce solo nel circuito di alimentazione della griglia di schermatura R3C3. La resistenza del resistore di spegnimento R3 è determinata dalla formula
dove Ug2 e ig2 sono la tensione e la corrente della griglia dello schermo. La resistenza interna del pentodo è grande, quindi il guadagno viene calcolato utilizzando una formula più semplice
Sceglieremo il pentodo 6Zh1P come il più economico. I suoi parametri Ua = = Ug2 = 120 V, S = 5 mA/V, ia = 7 mA e ig2 = = 3 mA a Uc = - 1,5 V, che dà R2 = = 150 Ohm. R3 = 40 kOhm, R4 = 17 kOhm e Kμ = 85. In pratica, le modalità con una corrente anodica così elevata non vengono utilizzate nelle fasi preliminari. È vantaggioso aumentare di diverse volte la resistenza di tutti i resistori, riducendo notevolmente la corrente anodica. E sebbene la pendenza della caratteristica in questa modalità diminuirà, il guadagno aumenterà e ammonterà a 150 ... 200. Per calcolare nuovi parametri a una corrente anodica inferiore della lampada, è necessario utilizzare le sue caratteristiche. Tuttavia, le lampade non sono molto sensibili ai cambi di modalità ed è facile sceglierla sperimentalmente. Ora passiamo a UMZCH. Per loro vengono prodotti speciali tetrodi e pentodi a fascio di uscita potenti. Nel nostro esempio, è adatto un tetrodo 6P14P con parametri Ua = Ug2 = 250 V, S = 11,5 mA / V, ia = 50 mA e ig2 = 5 mA a Uc = - 6 V. Il nostro stadio di uscita sarà single-ended, funzionamento in classe A Ciò significa che la corrente di riposo della lampada sarà pari a quella nominale, 50 mA, e al variare della tensione sulla griglia di comando varierà da zero (lampada chiusa) al doppio dei 100 mA nominali (la lampada è aperta). Troviamo la tensione AF richiesta sulla griglia usando la formula Δia = SΔUBX: ΔUBx = Δia/S = 50/11,5 = 4,35 V (valore di picco). La resistenza del resistore di polarizzazione automatica nel circuito del catodo dovrebbe essere
Se il preamplificatore pentodo calcolato sopra fornisce Kμ = 150, allora per ottenere un'ampiezza di 4,35 V sulla griglia dello stadio di uscita, il segnale di ingresso deve essere pari a 4,35 / 150 = 0,029 V (valore di picco), ovvero circa 20 mV ( valore effettivo) che soddisfi i requisiti specificati. Il progetto del circuito dell'UZCH è completato, possiamo disegnare il suo diagramma schematico (Fig. 50). Vengono calcolate le resistenze dei resistori, resta da scegliere le capacità dei condensatori. Sono calcolati allo stesso modo della capacità C1 (vedi sopra) per la frequenza di banda passante più bassa, che deve essere presa con un margine, inferiore a 70 Hz.
Naturalmente, la resistenza del resistore corrispondente deve essere sostituita nella formula. Ad esempio, se una stringa R1C1 ha una frequenza di taglio di 16Hz con una capacità di 0,01uF, una stringa R2C2 avrà la stessa frequenza di taglio con una capacità di 10uF. È anche utile controllare la frequenza superiore della larghezza di banda del preamplificatore prendendo la somma della capacità di uscita della lampada VL1, la capacità di ingresso della lampada VL2 (presa dai libri di riferimento) e la capacità di montaggio С∑ pari a 3 + 13,5 + 20 - 40 pF:
Come puoi vedere, è più alto del necessario. Qualche parola va detta sullo scopo della catena di disaccoppiamento R5C5. Fluttuazioni significative nella corrente del tubo di uscita porteranno inevitabilmente a cambiamenti nella tensione di alimentazione dell'anodo, poiché gli amplificatori a valvole sono solitamente alimentati da sorgenti non stabilizzate. In modo che non influenzino il funzionamento della cascata preliminare (e non ne abbiamo assolutamente bisogno) e viene installata una catena. Il condensatore C5 semplicemente non ha il tempo di ricaricarsi in tempo con le variazioni della tensione anodica. Inoltre, il circuito filtra ulteriormente lo sfondo CA in caso di livellamento insufficiente delle increspature nel filtro raddrizzatore. Consideriamo ora il circuito dell'anodo dello stadio di uscita. La lampada fornirà la massima potenza se le variazioni di corrente da 0 a 100 mA sono accompagnate dalle massime variazioni di tensione possibili all'anodo e la corrente massima corrisponderà alla tensione minima, che dovrebbe essere di almeno 20 ... 30 V (altrimenti ci sarà distorsione al segnale di picco). Prendiamo in considerazione altri 10 volt di caduta di tensione attraverso la resistenza attiva dell'avvolgimento primario del trasformatore di uscita e otteniamo l'ampiezza della tensione CA all'anodo 250 - 10 - 30 = 210 V. La tensione CA viene aggiunta alla CC tensione di alimentazione. Si noti che quando la corrente anodica scende a zero (sulla semionda negativa del segnale di ingresso), la tensione anodica istantanea aumenterà a 250 + 210 = 460 V. Come già accennato, le lampade tollerano facilmente tali tensioni. Sarà la potenza oscillatoria del segnale AF nel circuito dell'anodo P \u2d Uhm im / 210 \u0,05d 2 5,25 / XNUMX \uXNUMXd XNUMX W. Tenendo conto delle piccole perdite nel trasformatore di uscita, abbiamo soddisfatto la condizione impostata (forniti 5 W nel carico). Troviamo la resistenza richiesta dell'avvolgimento primario per le correnti AF RH: RH \u210d Um / im \u50d 4,2/XNUMX \uXNUMXd XNUMX kOhm. Conoscendo RH e la resistenza di testa Rg, è ora possibile trovare il rapporto di trasformazione del trasformatore di uscita T1, tenendo conto di quanto segue: se il trasformatore abbassa la tensione di n volte, aumenta la corrente nel circuito dell'avvolgimento secondario del stessa quantità, allora la resistenza si trasforma in n2 una volta: Alle frequenze più alte dello spettro audio, il guadagno UMZCH aumenta, poiché la resistenza induttiva della bobina mobile della testata, convertita nell'avvolgimento primario, e la resistenza dell'induttanza di dispersione dell'avvolgimento primario del trasformatore T1 vengono aggiunte al carico attivo resistenza UR. Per compensare l'aumento, in parallelo all'avvolgimento primario è collegato un condensatore C7, la cui capacità è difficile da calcolare a causa dell'incertezza dei parametri citati e quindi viene scelta sperimentalmente, in base alla forma desiderata della risposta in frequenza. Domanda per l'autotest. Forse sei già stanco dei calcoli teorici? In caso contrario, calcola l'amplificatore in base ai requisiti che ti sei prefissato e, in tal caso, trova, ad esempio, una TV a valvole non necessaria e smontala. Un buon sistema acustico si ottiene da una cassa di legno, se il pannello frontale è ritagliato in truciolare e coperto con un panno. Posizionare una testa sul pannello, preferibilmente non al centro e preferibilmente due o più, collegate in serie o in parallelo, a seconda della loro resistenza. Assembla un amplificatore come quello descritto e goditi il suono "valvolare". Tutti i dettagli necessari per l'attuazione del progetto possono essere trovati nella vecchia TV. Autore: V.Polyakov, Mosca
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Commenti sull'articolo: Vlad L'articolo ha aiutato molto. Molte grazie! [;)] Alexander E chi è V. Polyakov? Non è Vladimir Timofeevich, autore di molti articoli e diversi libri sulla ricezione sincrona e PLL? Alexander Ma che dire del pentodo 6P14P (chiamato tetrodo nell'articolo) senza OOS? In questo caso, puoi farlo?
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