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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Caratteristiche del design delle moderne unità a ultrasuoni a tubi. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Amplificatori di potenza a valvole
Tra i requisiti imposti un tempo alla parte a bassa frequenza di qualsiasi dispositivo di ingegneria radio, il più importante era l'efficienza. L'amplificatore richiedeva il minimo consumo possibile dall'alimentatore. A questo si è sacrificato molto: ad esempio, per lo stadio finale, la modalità di classe A è stata considerata antieconomica e la classe AB2 è stata preferita alla classe AB1 laddove il livello di distorsione lo consentiva. Al secondo posto c'erano i requisiti relativi al peso e alle dimensioni dei componenti principali dell'ecoscandaglio, principalmente i trasformatori di uscita e di transizione. Dietro di loro c'erano i requisiti per la massima producibilità della produzione, in particolare le unità di avvolgimento, e la facilità di installazione. Il numero di lampade e di componenti di un'unità a ultrasuoni dovrebbe idealmente essere minimo e l'utilizzo di componenti con una tolleranza del XNUMX% era fuori discussione. Nel moderno concetto di riproduzione del suono di alta qualità, il vantaggio principale è la qualità di un moderno amplificatore a valvole. Tutto il resto, senza rimpianti, viene sacrificato per il bene di questo indicatore. Concetti come efficienza, peso, dimensioni, costo, complessità della produzione sono considerati non solo insignificanti, ma, in generale, non degni di attenzione. Nessuna difficoltà tecnologica è considerata ostacolo. Lo stesso processo di assemblaggio della catena di montaggio viene messo in discussione e la ripetibilità di due dispositivi che escono uno dopo l'altro dalla catena di montaggio è considerata non necessaria. L'uso di parti con una tolleranza parametrica di ±5%, come prima, è fuori discussione, ma per un motivo diverso: la maggior parte dei resistori dovrebbe avere una deviazione dal valore nominale non superiore a ±1%. In un trasformatore di uscita, la precisione degli avvolgimenti primari è limitata a metà o addirittura a un quarto (!) di giro e la variazione dei valori di induttanza dovrebbe essere minima. Per quanto riguarda le dimensioni dei trasformatori di uscita, è incoraggiato l’approccio “più grande è meglio”. Tra tutte le classi di amplificazione per modalità lampada, viene data preferenza alla classe A, anche se si tratta di stadi finali con potenza di 50 o 100 W. L'uso di dispositivi a semiconduttore negli amplificatori è dichiarato indesiderabile e anche nei raddrizzatori i kenotron sono preferiti ai diodi al silicio. Quest'ultimo, in via eccezionale, può essere utilizzato nei raddrizzatori per circuiti di lampade ad incandescenza. Ogni amplificatore prodotto è soggetto a regolazione e accordatura individuali come un pianoforte a coda da concerto, mentre la selezione individuale e la selezione delle valvole sono date per scontate. Per quanto riguarda la scelta dei tipi di lampade per le fasi finali, è considerato normale scegliere triodi a riscaldamento diretto “preistorici” come 2AZ, se i loro parametri soddisfano i requisiti del progettista. Anche da quanto è già stato detto, diventa chiaro che parlare di concetti come l'efficienza o il costo di tali dispositivi ad ultrasuoni semplicemente non ha senso. Infatti, un UM3CH “medio” con una potenza di uscita di 20 W può consumare 120... 150 W dalla rete e costare 1500...2000 dollari senza sistema di altoparlanti. Per i radioamatori che decidono di cimentarsi in quest'area del design, all'inizio sembrerà molto, se non strano, difficile da spiegare. A questo proposito, è necessario prestare attenzione alle caratteristiche progettuali specifiche dei moderni dispositivi a ultrasuoni per lampade. Questo articolo è dedicato alle questioni legate alla scelta dei tubi radio per i moderni amplificatori a tubi amatoriali, tenendo conto delle capacità del mercato interno dei componenti radio. Dividiamo le lampade in tre gruppi: lampade per gli stadi finale e driver (pre-terminale); valvole per stadi di preamplificazione; lampade per raddrizzatori. Nel primo gruppo, quando si lavora in classe A, vengono utilizzati solo triodi con una caratteristica di griglia anodica abbastanza lineare, nonché potenti tetrodi a fascio o (meno spesso) pentodi, che forniscono distorsioni non lineari non superiori allo 0,5% in una commutazione ultralineare circuito (anche in classe A) . Non ha senso elencare tutti i tipi di lampade utilizzate nelle cascate finali dalle aziende occidentali, poiché la possibilità della loro acquisizione da parte dei radioamatori domestici è estremamente improbabile. Tuttavia, tenendo conto delle maggiori opportunità per il commercio internazionale, indicheremo i loro analoghi americani ed europei per le lampade domestiche. 2C3 (analogo americano di 2AZ) è un potente triodo a filamento diretto da due volt, che fornisce una potenza utile di almeno 20 W in uno stadio del trasformatore push-pull in classe A. 6C4C è un analogo quasi completo della lampada 2C3, ma con un filamento diretto da sei volt. 6С6С (analogo americano di 6B4-G [1]) - un analogo della lampada 2AZ, ma con un bagliore indiretto a sei volt. Questi tre tipi di triodi sono oggi utilizzati nelle fasi finali da quasi tutte le aziende straniere che producono frequenze ultrasoniche a tubi. Considerando le possibili difficoltà nell'acquisto di queste particolari lampade, per i radioamatori si possono consigliare alcuni triodi domestici: 6S19P [2] e 6S56P [3]. Queste lampade sono destinate principalmente agli stabilizzatori elettronici di tensione, ma sono abbastanza adatte per le fasi finali dei dispositivi a frequenza ultrasonica. Inoltre, questo gruppo di triodi presenta un vantaggio importante: funzionano con una tensione anodica inferiore. Di conseguenza, nel raddrizzatore dell'alimentatore è possibile fare a meno di condensatori (elettrolitici) di ossido scarsi e di grandi dimensioni per una tensione operativa di 300-350 V. Se è richiesta una potenza di uscita maggiore, UMZCH è abbastanza accettabile in ciascuno Il braccio di una cascata push-pull (detta anche “push pull” o PP nell'abbreviazione inglese) utilizza due lampade collegate in parallelo.
In questo gruppo di triodi terminali può essere inclusa anche la lampada domestica 6N13S (un analogo completo della 6AS7-GT americana), ciascuno dei suoi due triodi consente una dissipazione di potenza all'anodo fino a 13 W. Funziona a bassa tensione anodica (90 V). Se entrambi i triodi di un cilindro sono collegati in parallelo, utilizzando due di queste lampade nella fase finale, è possibile ottenere una potenza di uscita utile di almeno 20 W. La scelta di potenti tetrodi a fascio e pentodi terminali per lo stadio di uscita push-pull secondo un circuito di commutazione ultralineare sembra più modesta (in un circuito di commutazione convenzionale difficilmente sono adatti per i moderni UMZCH). Qui le migliori possono essere considerate le lampade tedesche EL-34 ed EL-12 [1]. Un analogo domestico completo del primo (per non parlare della qualità) è la lampada 6P27S, non esiste un analogo del secondo tra le lampade domestiche e americane. Infine, è consentito l'utilizzo di una lampada 6P41S appositamente progettata per i circuiti di scansione dei fotogrammi dei televisori a colori. Per quanto riguarda le lampade di uscita per la scansione orizzontale dei televisori, a causa delle loro caratteristiche specifiche, sono di scarsa utilità per gli stadi finali dell'UMZCH a causa dell'efficienza estremamente bassa in classe A. Se un radioamatore è soddisfatto di una potenza di uscita non distorta di 10 W (di solito sufficiente per un appartamento residenziale), è meglio utilizzare contemporaneamente il pentodo terminale più comune del tipo EL-84 nella pratica globale e domestica, un analogo di cui la lampada domestica 6P14P (6P14P-V). La situazione è molto più semplice con un gruppo di lampade per inversione di fase, stadi prefinali e stadi preamplificatori. La stragrande maggioranza dei produttori occidentali di moderne unità a ultrasuoni a tubi limita la propria gamma a quattro tipi. Due di loro sono rappresentanti di serie più “antiche”. Si tratta di doppi triodi americani a otto pin ("ottali") dei tipi 6SN7-GT e 6SL7-GT, analoghi dei quali erano i tubi domestici 6Н8С e 6Н9С, che un tempo erano molto diffusi. Gli altri due sono doppi triodi dell'Europa occidentale delle serie ECC-87 ed ECC-83, ai quali le lampade domestiche 6N1P e 6N2P sono molto vicine. Inoltre, soprattutto per gli stadi di preamplificazione di ingresso (primi), possiamo consigliare singoli triodi ad alta frequenza del tipo 6S3P e 6S4P, che non sono stati precedentemente utilizzati per questo scopo, progettati per amplificare e generare segnali a microonde. Tali triodi sono caratterizzati da un livello molto basso di rumore intrinseco (la resistenza equivalente del rumore interno non è superiore a 170 Ohm) e da correnti di dispersione trascurabili nel circuito filamento-catodo. Questa circostanza è estremamente importante per ottenere un livello complessivo del proprio rumore di fondo e ultrasonico di circa -70...-80 dB. Il motivo della comparsa del rumore di fondo nel primo stadio dell'amplificatore sarà discusso più in dettaglio nella parte dedicata alla progettazione di specifici dispositivi ad ultrasuoni. E infine, il terzo gruppo sono le lampade per raddrizzatori. A prima vista, può sembrare assurdo utilizzare i kenotron oggi, quando esiste una vasta gamma di diodi a semiconduttore e gruppi di diodi che non solo sostituiscono completamente i kenotron, ma hanno anche indicatori di efficienza incomparabilmente migliori. Tuttavia, nessuna azienda occidentale utilizza dispositivi a semiconduttore negli alimentatori, privilegiando le lampade. L'aumento graduale della corrente del kenotron dopo l'accensione consente in modo semplice di prevenire la comparsa di alta tensione sugli anodi delle lampade (principalmente quelle potenti) fino a quando i loro catodi non si riscaldano ad una temperatura che garantisce l'apparenza di un " nuvola di elettroni”. La negligenza di questa condizione porta molto presto al cosiddetto "avvelenamento" dei catodi delle lampade ad alta potenza, al loro invecchiamento precoce e al guasto. La gamma di kenotron utilizzati è relativamente piccola e comprende i seguenti tipi: 5TsZS, 5Ts8S, 5Ts9S. Tra le lampade americane, le più comunemente utilizzate sono 5U4G, 5Y3G, 5V4G e tra le lampade dell'Europa occidentale, EZ-12 [3]. Per finire l'argomento, solo leggermente accennato, sulle lampade, aggiungiamo che per le lampade di tutti gli stadi (e soprattutto quelle terminali) è necessario utilizzare solo portalampade in ceramica e non in plastica. Per quanto riguarda le lampade degli stadi preliminari di amplificazione, i loro portalampade devono avere una flangia sporgente, sulla quale è posto all'esterno uno schermo cilindrico metallico, che protegge la lampada da interferenze esterne. Per la lampada di scena in ingresso è consigliabile l'utilizzo di uno schermo che protegga anche dai disturbi magnetici (può essere realizzato indipendentemente in lamiera di acciaio zincato). A differenza di un amplificatore a transistor, nella progettazione a tubi, di norma, è necessario un trasformatore di uscita che combini la bassa resistenza di carico attivo con la resistenza interna relativamente elevata del tubo. Il trasformatore d'uscita separa inoltre la componente AC utile del segnale dalla componente DC non necessaria. La pratica di creare un gran numero di amplificatori a ultrasuoni a tubi e l'analisi del loro funzionamento hanno dimostrato che sono i trasformatori la principale fonte di distorsioni non lineari e di frequenza e, in sostanza, limitano sia la larghezza di banda dell'amplificatore che il valore SOI minimo ottenibile. E molto dipende in modo significativo dal loro design. Molti moderni dispositivi ad ultrasuoni sono realizzati con stadi finali push-pull e funzionano in una gamma di frequenze molto ampia: 20 Hz...20 kHz. Il rapporto delle frequenze limite è 1:1000, il che crea condizioni operative fondamentalmente diverse, e talvolta contraddittorie, reciprocamente esclusive per il trasformatore e, di conseguenza, i requisiti ad esso imposti. Qual è l'essenza di queste contraddizioni? Per una certa frequenza media dell'intervallo operativo (ad esempio 1 kHz), la reattanza induttiva dell'avvolgimento primario del trasformatore è molto superiore alla sua resistenza attiva, determinata esclusivamente dalla lunghezza e dal diametro del filo di avvolgimento. Ad esempio, per un tipico trasformatore di una radio a valvole industriale, l'induttanza dell'avvolgimento primario è compresa tra 10 e 15 H e la resistenza attiva è di circa 500...800 Ohm. Ad una frequenza di 1 kHz, la reattanza induttiva di tale avvolgimento (XL) è di 62 kOhm, quindi la resistenza attiva dell'avvolgimento collegato in serie con la sua reattanza induttiva può essere semplicemente trascurata: le perdite su di esso sono circa l'1%. Tuttavia, alla frequenza estremamente più bassa del campo operativo (e anche nei migliori e più costosi modelli di radio a valvole era nell'intervallo 60...80 Hz), la resistenza induttiva dell'avvolgimento era di soli 3,5 kOhm, quindi Sulla componente attiva del segnale utile dell'impedenza dell'avvolgimento si perde già il 20%. Se oggi vogliamo utilizzare un trasformatore del genere in un amplificatore moderno, dove il limite inferiore del campo operativo è di almeno 20 Hz, allora a questa frequenza la perdita di segnale raggiungerà già il 70%, cioè non sarà possibile riprodurre un segnale con una frequenza di 20 Hz. Quindi cosa si dovrebbe fare per risolvere questo problema? La risposta è ovvia: è necessario aumentare l'induttanza dell'avvolgimento primario e ridurne la resistenza attiva. Un aumento dell'induttanza può essere ottenuto aumentando il numero di spire dell'avvolgimento e riducendo le perdite nel nucleo magnetico del trasformatore. Ma all'aumentare del numero di spire aumenta anche la resistenza attiva dell'avvolgimento. Esiste solo un modo per ridurre la resistenza dell'avvolgimento quando si aumenta il numero delle sue spire: aumentando la sezione trasversale (diametro) del filo di avvolgimento, ma posizionare l'avvolgimento sul telaio richiederà più spazio, il che comporterà un aumento della le dimensioni del trasformatore. Quali valori reali dell'induttanza dell'avvolgimento primario e della sua resistenza attiva (r) possono essere considerati accettabili per un moderno UMZCH con un limite di larghezza di banda inferiore di 20 Hz? Se impostiamo il valore massimo consentito di perdita di segnale alla frequenza inferiore dell'intervallo al 10%, i calcoli forniscono un valore di induttanza di L - 40 H. Resistenza reattiva e attiva: Xl = 2πfL = 6,28-20-40 = 5 kOhm; r = 0,5 kOhm (assumendo r = 0,1 Xl). Il calcolo strutturale di un tale trasformatore (per una cascata push-pull, l'avvolgimento primario è costituito da due sezioni) fornisce valori compresi tra 1500 e 2500 giri di filo PEL o PEV 0,44-0,51 mm per l'avvolgimento primario e 50 -150 giri di filo con un diametro di 0,8-1,2 mm - per secondario. Affinché questi avvolgimenti possano essere posizionati sul telaio, le dimensioni della sua “finestra” devono essere di circa 20x50 mm, il che comporta la necessità di utilizzare un trasformatore con una sezione del nucleo magnetico di almeno 10 cm2 per un amplificatore con una potenza di uscita di 10...15 W. Per gli amplificatori con una potenza di uscita di 40 W la sezione trasversale aumenta di conseguenza a 15...18 cm2. Affinché il radioamatore possa collegare queste figure con idee reali sui trasformatori, ricordiamo che un tale pacchetto di ferro (sezione trasversale 30x63 mm) aveva un trasformatore di potenza per la TV Rubin-102 con una potenza di 150 W! Questo è il prezzo oggi per il limite inferiore reale della larghezza di banda dell'amplificatore di 20 Hz. Parliamo ora del costo della differenza nei parametri delle due metà dell'avvolgimento primario del trasformatore di uscita di un UMZCH push-pull, avvolto in modo tradizionale, invariabilmente utilizzato nella produzione industriale. Una metà dell'avvolgimento primario è stata prima avvolta sul telaio, poi sono seguiti uno o più strati di isolamento e infine è stata avvolta la seconda metà dell'avvolgimento. In questo caso, la lunghezza della prima spira (alla base del telaio) era significativamente inferiore alla lunghezza dell'ultima spira della seconda metà dell'avvolgimento e la loro resistenza risulta essere diversa. A ciò va aggiunto che le induttanze di entrambe le metà dell'avvolgimento saranno diverse, poiché la formula per l'induttanza di una bobina cilindrica multistrato comprende i diametri delle spire inferiore e superiore, e saranno diversi per le due metà dell'avvolgimento. l'avvolgimento. Senza appesantire il lettore con calcoli complicati, notiamo che con una resistenza totale di 500 Ohm, la metà inferiore dell'avvolgimento ha una resistenza di 200 e la metà superiore di 300 Ohm. Approssimativamente la stessa differenza si ottiene per altri parametri parassiti di queste metà (induttanza di dispersione, capacità tra le spire degli avvolgimenti). Anche un calcolo approssimativo porta ad un risultato interessante. Se lo stadio finale utilizza due triodi con una corrente anodica di 100 mA ciascuno con una tensione di sorgente di 120 V (ad esempio, lampade 6S19P), quindi come risultato della caduta di tensione attraverso la resistenza attiva costante degli avvolgimenti, la differenza in la tensione agli anodi delle due lampade è di circa il 10%. Alle basse frequenze, quando la reattanza induttiva degli avvolgimenti inizia a deviare il carico, la differenza nell'induttanza delle metà dell'avvolgimento porta all'asimmetria e ad una maggiore non linearità della potente cascata. Simili violazioni della simmetria si verificano anche nella regione delle alte frequenze sonore. Pertanto, con la tecnologia "classica" dell'avvolgimento del trasformatore e lo stesso numero di spire delle due metà dell'avvolgimento primario, la resistenza e l'induttanza saranno diverse, il che, ovviamente, esclude la possibilità di ottenere distorsioni non lineari inferiori all'1%. Di conseguenza, segue la conclusione: i requisiti per la progettazione dei trasformatori non sono affatto eccessivi e quando si producono trasformatori, le istruzioni e le raccomandazioni devono essere seguite rigorosamente.
L'avvolgimento di ciascuna delle due bobine in questo caso non richiede particolari tecniche tecnologiche e viene effettuato su una macchina avvolgitrice convenzionale con impilatore, che consente di ottenere un denso avvolgimento ordinario strato per strato “giro per giro” . L'avvolgimento delle bobine "alla rinfusa" è del tutto inaccettabile. Sopra la metà dell'avvolgimento primario di ciascuna delle due bobine, metà delle spire dell'avvolgimento secondario vengono avvolte allo stesso modo e, dopo aver assemblato il trasformatore, entrambe le metà dell'avvolgimento primario e secondario vengono collegate in serie. Un tale trasformatore si distingue per la simmetria delle parti dei suoi avvolgimenti e presenta campi dispersi esterni insignificanti. Va notato che le estremità delle sezioni dell'avvolgimento primario devono essere collegate alla fonte di alimentazione e gli inizi agli anodi delle lampade. Le connessioni parassite nel trasformatore sono minime. Tuttavia, è del tutto possibile realizzare un buon trasformatore di uscita utilizzando un circuito magnetico armato costituito da singole piastre a forma di W, ma la sua produzione richiederà più manodopera e richiederà operazioni aggiuntive. La prima difficoltà su questo percorso è legata al circuito magnetico stesso. Per i trasformatori di frequenza audio sono adatte piastre con uno spessore non superiore a 0,35 mm. Dopo aver assemblato un pacchetto dello spessore richiesto, è necessario aggiungere ad esso almeno il 10% di piastre di "riserva" aggiuntive (e anche ponticelli) di riserva. Tutte le piastre ed i ponticelli, controllati per l'assenza di sbavature e tacche, devono essere verniciati a spruzzo su entrambi i lati con un sottile strato di vernice nitro o vernice saponata liquida, quindi asciugati accuratamente. Un trasformatore con nucleo magnetico corazzato necessita di un telaio sezionato. Molto probabilmente, nessuno dei prodotti industriali finiti si adatterà, soprattutto se non separabili. Ma prima di iniziare a creare la tua cornice, devi scegliere una delle tre opzioni di avvolgimento mostrate in Fig. 1.
L'opzione “a” prevede un telaio diviso esattamente a metà da una guancia interna aggiuntiva per tutta l'altezza della finestra. In questo caso, in ciascuna sezione viene avvolta metà dell'avvolgimento primario, sopra il quale, dopo diversi strati di isolamento (carta per cavi o vernice), in ciascuna sezione viene posata esattamente la metà delle spire dell'avvolgimento secondario. Le sezioni degli avvolgimenti primari e secondari sono collegate tra loro in serie. Nell'opzione "b" la guancia centrale viene ridotta in altezza, all'altezza delle metà dell'avvolgimento primario. Dopo averli avvolti, vengono posati 2-3 strati di isolamento (carta per cavi) su tutta la larghezza del telaio e sopra, sempre su tutta la larghezza del telaio, l'intero avvolgimento secondario viene avvolto senza rompersi. Infine, l'opzione “c” prevede la divisione del telaio in tre sezioni. Nelle due sezioni esterne vengono avvolte le metà dell'avvolgimento primario e nella sezione centrale viene avvolto l'intero avvolgimento secondario. Dal punto di vista elettrico, tutte e tre le opzioni sono equivalenti, quindi il progettista può sceglierne una qualsiasi. Per preservare le proprietà ottenute nei progetti di trasformatori a due bobine, le sezioni dell'avvolgimento primario devono essere avvolte in direzioni diverse, quindi le estremità delle sezioni, come nella versione a due bobine, possono essere collegate alla fonte di alimentazione e gli inizi agli anodi delle lampade. Le piastre del circuito magnetico sono assemblate fianco a fianco, senza spazi vuoti, poiché nei circuiti push-pull non c'è polarizzazione della corrente continua. Si consiglia di sottoporre il trasformatore completamente assemblato a trattamento antiumidità, anche in ambito domestico. In un barattolo di ferro o altro contenitore simile, all'interno del quale può stare tutto o almeno la metà del trasformatore di uscita, è necessario sciogliere e riscaldare cera di candela, paraffina, stearina o ceresina industriale. Il trasformatore viene immerso nella massa fusa e mantenuto al suo interno, riscaldandosi per 2...3 minuti. Se nel barattolo entra solo una parte del trasformatore, è necessario girarlo e “bollirlo” nuovamente per 2...3 minuti. Il trasformatore inzuppato deve essere rimosso e la cera in eccesso deve defluire. Dopo il raffreddamento a temperatura ambiente, le macchie ghiacciate, se interferiscono con il fissaggio del trasformatore, possono essere rimosse con cura con una spatola di legno o di plastica (ma non con un coltello d'acciaio!). Si consiglia di posizionare il trasformatore finito in un involucro-schermo metallico per evitare l'influenza dei suoi campi elettrici e magnetici sulle lampade, sul circuito stampato aperto, sui regolatori e sui cavi di collegamento; ciò impedirà un feedback parassitario incontrollato. Il sezionamento dell'avvolgimento è utile anche nella realizzazione del trasformatore di uscita di un amplificatore single ended (fase di potenza o preliminare). Quando si progettano i trasformatori, è necessario tenere conto di quanto segue:
Ad esempio, presentiamo la progettazione e i dati elettrici del trasformatore di uscita per amplificatori che utilizzano lampade E1_-34 (6P27S) in uno stadio finale push-pull secondo un circuito ultralineare. Lo stesso trasformatore può essere utilizzato insieme alle lampade EL-84 (6P14P). Tuttavia, dovresti immediatamente avvertire che l'esatta ripetizione dei dati forniti entro un giro e l'uso dei diametri consigliati del filo di avvolgimento potrebbero non essere sempre giustificati e in alcuni casi portare al fatto che tutti gli avvolgimenti non si adatteranno nella finestra con cornice. Il motivo è semplice: i pacchetti di nuclei magnetici utilizzati da diversi radioamatori possono talvolta variare notevolmente nella qualità dell'acciaio del trasformatore, il che porta a valori di induttanza diversi con lo stesso numero di spire della bobina e, di conseguenza, a un funzionamento non ottimale di le lampade terminali in termini di potenza indistorta erogata. Per quanto riguarda il riempimento della finestra con gli avvolgimenti, qui la differenza può essere ancora maggiore, poiché dipende dai fili di avvolgimento utilizzati (PETV-2, PEL, PEV-1, PEV-2, ecc.), che hanno lo stesso diametro per il rame (ad esempio 0,2 mm) diametri esterni diversi - 0,215...0,235 mm. Una deviazione è possibile anche a causa del numero di strati e dello spessore dell'isolamento tra gli strati e gli avvolgimenti: sono applicabili carta velina, carta per condensatori, carta per cavi, tessuto verniciato, carta patinata e carta whatman. Il riempimento si deteriora man mano che diminuiscono la densità dell'avvolgimento e la forza di tensione del filo, nonché la completezza del riempimento di ogni strato di avvolgimento con le spire. E ora parliamo del design del trasformatore di uscita per un amplificatore di potenza con tubi 6P27S. Nucleo magnetico - USH-32 corazzato a forma di W (acciaio 1513, 1514, spessore della piastra 0,35 mm), spessore della confezione - 40 mm, sezione trasversale - 12,8 cm2, dimensioni della finestra (escluso lo spessore delle pareti) - 32x80 mm. La sezione utile per il posizionamento degli avvolgimenti è di almeno 21 cm2, la larghezza utile di uno strato di avvolgimento è di almeno 76 mm. La scelta del design del telaio (vedi Fig. 1) e del metodo di avvolgimento è determinata dal radioamatore stesso. Ciascuna metà dell'avvolgimento primario contiene 1200 spire di filo PEL o PEV con un diametro di 0,44 mm. Diramazione per il collegamento della rete schermante a partire dal 500° giro. Tuttavia, per gli sperimentatori dilettanti, consigliamo di effettuare tre tocchi: dal 500, 600 e 700 giri per poter selezionare, durante il processo di regolazione dell'amplificatore, la modalità operativa ottimale dello stadio finale - massima potenza di uscita a dato livello di non linearità (spettro armonico). In questo trasformatore, con avvolgimento a file fitte e utilizzando un telaio con due sezioni (una partizione al centro), circa 75 spire si adattano in uno strato dell'avvolgimento primario e l'intero avvolgimento richiederà 16 file e, tenendo conto lo spessore ed il numero degli strati isolanti, occuperanno poco meno della metà della sezione trasversale della finestra. Nella restante parte della finestra è posto un avvolgimento secondario (metà in ogni sezione). Gli avvolgimenti primari e secondari sono separati da 2-3 strati di spessa carta per cavi, che può essere facilmente sostituita con strisce di carta da disegno o carta patinata. Le strisce di carta per l'isolamento intermedio devono essere tagliate 4 mm più larghe della dimensione interna del telaio della finestra e su entrambi i lati della striscia con le forbici eseguire tagli profondi 2...3 mm ogni 3...5 mm, come mostrato nella fig. 2. Quando si avvolge un nastro di questo tipo, i suoi bordi vengono piegati, il che impedisce in modo completo e affidabile che le spire esterne affondino negli strati sottostanti, consentendo di utilizzare l'intera larghezza della finestra per l'avvolgimento.
L'avvolgimento secondario contiene 120 spire di filo PEV o PEL con un diametro di 1 mm ed è diviso in 8 parti (sezioni). In ciascuna metà della finestra vengono avvolte 4 sezioni da 15 spire (60 spire in totale). Pertanto, dalla bobina possono uscire molti cavi. Per non confondersi con loro, prima di iniziare l'avvolgimento, è necessario praticare dei fori per i conduttori in alcuni punti delle guance del telaio. Ognuno di essi deve essere numerato e, durante il processo di avvolgimento, segnare su un foglio di carta la corrispondenza dei terminali e delle prese degli avvolgimenti con i numeri dei fori sul telaio. Dopo aver avvolto l'intero trasformatore, è necessario disegnare uno schema del trasformatore su un foglio di carta di 30x70 mm e inserire su di esso i numeri dei terminali corrispondenti. Tale passaporto dovrà essere incollato sulla parte sporgente visibile della cornice, proteggendolo superiormente con una striscia di nastro adesivo trasparente di larghezza adeguata. Queste informazioni potrebbero rivelarsi utili in seguito. La gamma dinamica della riproduzione è uno degli indicatori più importanti di qualsiasi percorso audio di alta qualità. La gamma dinamica di un amplificatore è determinata principalmente dal rumore di fondo dell'amplificatore stesso. Questi rumori sono costituiti da tre componenti:
Per ridurre il livello di ondulazione nei circuiti di potenza al livello richiesto, aumentare la capacità dei condensatori all'ossido dei filtri e introdurre un'induttanza nel filtro di potenza. Inoltre, vengono utilizzate unità e componenti speciali: uno stabilizzatore elettronico di tensione all'uscita del raddrizzatore, induttanze con un avvolgimento di compensazione o un circuito sintonizzato sulla risonanza alla frequenza di pulsazione. Per ridurre l'influenza del secondo fattore, per lo stadio di ingresso vengono selezionate lampade con un valore nominale minimo del proprio rumore. Per alimentare il filamento è necessario utilizzare corrente continua proveniente da un raddrizzatore separato con tensione di uscita ridotta a 6 V, creando una differenza di potenziale protettiva tra il catodo e il filamento delle lampade della fase preliminare. In relazione all'ultima raccomandazione, considereremo un modo per ridurre lo sfondo con una frequenza di 50 Hz che si verifica nel circuito riscaldatore-catodo della prima lampada. Una lampada elettronica ha sempre una resistenza di dispersione Ryt tra il filamento e il catodo (Fig. 3a). A causa della tensione positiva presente al catodo rispetto al filo comune (telaio), corrispondente alla tensione di polarizzazione automatica di +2 V, la sezione riscaldatore-catodo può essere considerata come un diodo aperto con resistenza interna pari a Rth, la il cui valore varia da centinaia a migliaia di kilo-ohm. Prendiamo questa resistenza pari a 470 kOhm (la Fig. 3,6 mostra il circuito equivalente del circuito filamento-catodo).
Naturalmente, la corrente scorrerà attraverso questo diodo lungo il circuito dell'avvolgimento del filamento - il gap riscaldatore-catodo - il resistore di polarizzazione automatico e la tensione sull'avvolgimento (6,3 V) sarà divisa per le resistenze Rut in un rapporto di 1000:1 . Il resistore di polarizzazione automatico avrà una tensione alternata parassita di circa 0,0063 V. Questa tensione viene amplificata da tutti gli stadi successivi e crea una notevole tensione di fondo all'uscita dell'amplificatore. Se consideriamo che la sensibilità dell'ecoscandaglio è solitamente di 100...200 mV, il livello nominale del segnale utile è solo da venti a trenta volte maggiore del fondo parassita. La conduttività del diodo riscaldatore-catodo parassita può essere eliminata creando un potenziale positivo sul filamento che supera la somma della tensione sul catodo e l'ampiezza della tensione del filamento. Una delle opzioni per tale spostamento è mostrata in Fig. 4.
Il circuito del riscaldatore della lampada qui non è collegato al telaio e la tensione positiva viene fornita a questo circuito da un divisore di tensione aggiuntivo attraverso un resistore di regolazione, con l'aiuto del quale si ottiene un livello di fondo minimo durante la regolazione dell'amplificatore. Una tensione costante di +25...30 V può essere prelevata da un raddrizzatore comune e rimossa dal braccio inferiore del divisore, costituito da due resistori costanti e un condensatore di filtro aggiuntivo. Va ricordato che il livello di questo fondo è molto insignificante, quindi dovrebbe essere misurato con un millivoltmetro a lampada con un limite non superiore a 5 mV, o meglio ancora - con un oscilloscopio, poiché lo sfondo con una frequenza di 50 Hz si distingue chiaramente tra le altre interferenze e rumori. Veniamo ora al terzo fattore, il più importante, che influenza il livello di fondo dell'amplificatore. Una corretta installazione dei circuiti di ingresso e dei circuiti di regolazione funzionale (volume, timbro, bilanciamento) elimina in gran parte l'influenza di questo fattore sul livello di rumore complessivo. Per comprendere i principi di una corretta installazione, considerare la Fig. 5, che mostra il collegamento del circuito a griglia della lampada con il connettore di ingresso situato ad una certa distanza dalla lampada. Le raccomandazioni saranno quasi le stesse per collegare due nodi qualsiasi di un percorso audio o di un amplificatore a ultrasuoni, uno dei quali è la sorgente del segnale e l'altro il carico.
Può trattarsi di un microfono e di una lampada amplificatore da palco per microfono, un jack di ingresso per un registratore e un interruttore per il tipo di lavoro, oppure i primi due stadi di frequenza ultrasonica e un blocco di controlli di tono. In quest'ultimo caso la sorgente del segnale è l'anodo della lampada del primo stadio e il carico è un resistore nel circuito a griglia della lampada del secondo stadio e quindi non sono consentiti collegamenti con l'alloggiamento all'interno di questa sezione . In altre parole, all'interno del contenitore metallico chiuso della centralina di tono, nessuna parte deve essere collegata direttamente al telaio o all'involucro schermante, ma solo ad un bus isolato dal contenitore, come mostrato in Fig. 6.
Ora riguardo ai cavi schermati stessi. Nessuno dei tipi di cavi prodotti industrialmente nella loro forma “pura” è adatto per un moderno amplificatore a valvole di alta classe. È meglio realizzare da soli tutti i cavi schermati: non è difficile. Nella fig. La Figura 7 mostra che all'interno della treccia schermante sono posizionati fili di diverso diametro. Questa differenza corrisponde al design reale. Tutti i fili schermati sono realizzati secondo il principio della bambola matrioska. All'interno della solita treccia metallica schermante ci sono due fili di diverso diametro: uno è un filo più sottile (di segnale), necessariamente multipolare colorato in polivinilcloruro o isolamento fluoroplastico con una sezione di 0,2...0,35 mm2, l'altro è anche multipolare, ma con sezione di almeno 0,5 mm2 - “freddo”.
Entrambi questi fili, insieme alla schermatura intrecciata, devono essere collocati in un tubo di cloruro di polivinile (PVC). Quando si realizza un amplificatore per il montaggio di vari circuiti, è utile utilizzare fili isolanti di diversi colori. La scelta dei colori stessi, ovviamente, può essere arbitraria a seconda delle capacità del radioamatore, ma è comunque meglio attenersi ad alcune regole. Pertanto, è meglio che tutti i fili collegati al filo comune siano neri e spessi (sezione 0,5...0,75 mm2). I fili dei circuiti di alimentazione (polarità positiva) dal raddrizzatore sono rossi e, se sono presenti più raddrizzatori, sono rossi, rosa, arancioni. Tutti i fili del segnale di uno dei canali stereo sono verdi e l'altro è blu o ciano. I circuiti dei filamenti della lampada sono bianchi o grigi. Per i circuiti di dispositivi e sistemi ausiliari, si può distinguere il marrone, il giallo e il nero o bianco sottile. Questa separazione semplificherà notevolmente il controllo dell'installazione ed eliminerà la confusione durante il cablaggio dei controlli di volume e tono a due canali (quale cavo proviene dal canale sinistro, quale è dal canale destro). Per realizzare da soli cavi di collegamento schermati, è necessario prendere una treccia metallica separata o rimuoverla dal filo schermato, quindi infilare due fili isolati nella treccia: uno è un sottile filo di "segnale", l'altro è un filo neutro spesso e tirare il tutto insieme alla treccia nel tubo in PVC del diametro appropriato. In linea di principio, questo può essere fatto in due modi diversi: realizzando ogni singolo filo schermato di una lunghezza predeterminata, oppure preparando immediatamente 10...15 m di cavo, e poi tagliando pezzi della lunghezza richiesta. I pin del cavo di interconnessione sono collegati ai connettori appropriati, di cui i più comunemente usati oggi sono “tulip” (RCA), “jack” e “mini-jack”. Quando si installano circuiti a incandescenza e cavi di rete in un amplificatore, entrambi i fili (possono essere dello stesso colore) sono posizionati all'interno di una treccia e anche la treccia è isolata con un tubo in PVC. Ora parliamo del suddetto bus "zero" all'interno di blocchi schermati. Se il blocco contiene un circuito stampato con elementi radio, il ruolo di un autobus può essere svolto da uno dei binari stampati (il più largo possibile). Va tenuto presente che le resistenze di ingresso e uscita degli stadi amplificatori a valvole sono solitamente un ordine di grandezza maggiore rispetto agli amplificatori a transistor e sono misurate in centinaia di kilo-ohm, quindi le capacità intrinseche dei cavi schermati hanno un impatto significativo sulla risposta in frequenza delle frequenze ultrasoniche nella regione HF. Non è necessario utilizzare moderni cavi schermati "di marca" sottili e ultrasottili (con un diametro di 3, 2 e persino 1,5 mm). In ogni caso i collegamenti schermati dovranno essere quanto più corti possibile. Le parti precedenti dell'articolo hanno discusso questioni relative alle modalità per garantire prestazioni di alta qualità degli amplificatori a valvole. Tuttavia, questi indicatori potrebbero non essere realizzati se le sorgenti del segnale (registratore, lettore, microfono) non sono collegate correttamente all'ingresso dell'amplificatore. Il collegamento di sorgenti di segnale esterne con impedenze di uscita diverse riduce inevitabilmente la gamma dinamica dell'intero sistema a causa delle interferenze e limita anche il limite superiore della gamma di frequenza a causa dell'effetto di derivazione della capacità dei cavi di collegamento. E sebbene sia impossibile eliminare completamente questi effetti dannosi, è del tutto possibile ridurli collegando correttamente la sorgente del segnale all'ingresso dell'amplificatore. Questa domanda è piuttosto seria, poiché stiamo parlando di cavi di collegamento soggetti a varie interferenze esterne, ad esempio da una rete elettrica vicina con una tensione di 220 V. Inoltre, stiamo parlando della trasmissione di segnali di livello molto basso (circa 5...200 mV) e anche da sorgenti con elevata resistenza interna (fino a centinaia di kiloohm). Questi due fattori richiedono l'uso di misure speciali per prevenire interferenze dall'esterno ed eliminare l'influenza reciproca di cavi provenienti da diverse fonti. La situazione è aggravata dal fatto che soluzioni diverse sono ottimali per sorgenti di segnale diverse, quindi cercheremo di dare raccomandazioni per ogni singolo caso. Le più sensibili alle interferenze sono le linee del pickup piezoelettrico o elettromagnetico, nonché del microfono. Per questi circuiti si può proporre una soluzione generale utilizzando un cavo coassiale sottile con un diametro esterno di 4...5 mm e una capacità di 70...115 pF per metro, ad esempio RK-50-2-13, RK-50-3-13, RK -50-2-21 (i loro vecchi nomi sono RK-19, RK-55, RKTF-91, rispettivamente) o RK-75-2-21. Per un dispositivo stereo, due pezzi di cavo della lunghezza richiesta, inseriti in una treccia metallica comune, formano un cavo con elevata immunità al rumore. Si consiglia inoltre di isolare la treccia esterna con un tubo in PVC. È consentito posizionare il tubo su un cavo lungo in parti di 0,5...1 m di lunghezza. Il cablaggio dei cavi di interconnessione deve essere eseguito come mostrato in Fig. 7. Per un microfono, se non è stereofonico, non sono necessari due cavi separati, ma è sconsigliabile utilizzare la treccia del cavo come secondo filo. Per una linea microfonica di lunghezza superiore a 1 m è consigliabile utilizzare un cavo a due fili con schermatura a treccia, simile al cavo KMM domestico. Il collegamento di entrambi i fili e della treccia è chiaro dalla figura. È anche possibile realizzare in un unico schermo il cavo di interconnessione per un sintonizzatore stereo, un registratore e un lettore CD. Tre fili multicolori devono essere inseriti in una treccia schermante comune: due fili di segnale per i canali sinistro e destro (ad esempio, verde e blu) e uno più spesso (nero o bianco) per il filo comune. L'intero cavo, insieme alla treccia, deve essere isolato con un tubo in PVC. Il segnale dalla TV può essere trasportato utilizzando un normale cavo coassiale o un filo schermato, utilizzando la sua treccia come filo neutro, poiché il livello di fondo della TV stessa spesso ci consente di parlare di una riproduzione del suono di alta qualità. Qui devi solo tenere presente che il segnale audio può essere rimosso, se non è presente un connettore corrispondente, sia dall'uscita della TV UMZCH che dal carico del rilevatore di frequenza. L'uscita dell'UMZCH è solitamente a bassa impedenza e il cavo di collegamento non crea perdite aggiuntive nella parte ad alta frequenza dello spettro. Tuttavia, il livello del segnale in uscita dipenderà interamente dal controllo del volume del televisore e, se non è presente una presa per il telefono, la riproduzione del suono solo tramite un amplificatore esterno sarà impossibile. Il segnale all'uscita della TV UMZCH, di regola, non è di alta qualità. È meglio utilizzare il secondo metodo e rimuovere il segnale direttamente dall'uscita del rilevatore di frequenza. È vero, in questo caso dovrai aprire la TV e collegare questo segnale a un connettore RCA aggiuntivo, che può essere installato sul telaio portante della TV o su una parete posteriore rimovibile, e collegare la linea di collegamento a questo connettore. Ma in questo caso il cavo dovrà essere realizzato anche schermato con due fili all'interno della treccia. La linea di collegamento dalla rete di trasmissione radiofonica, nel caso si debba collegare un amplificatore, differisce in quanto all'interno del soggiorno i due fili sono equivalenti: le resistenze di zavorra sono collegate in serie al circuito di ciascuno dei due fili della rete di trasmissione . La perdita di segnale in questo caso può essere completamente trascurata, poiché il segnale nella linea è molto maggiore rispetto ad altre sorgenti di segnale. Letteratura
Autore: G. Gendin, Mosca
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Il rinnovato interesse di audiofili e radioamatori per gli amplificatori a valvole è stato facilitato da un concetto fondamentalmente nuovo di progettazione delle frequenze ultrasoniche dei tubi, significativamente diverso dai principi di costruzione dei “vecchi” amplificatori e in qualche modo diametralmente opposto alle “vecchie” idee. Ciò che in precedenza veniva posto in primo piano nella creazione di apparecchiature domestiche di massa per la riproduzione del suono, ora viene generalmente liquidato come una questione terziaria.
Passiamo ora al lato pratico della questione e iniziamo con la scelta di un nucleo magnetico per trasformatori di uscita. Tenendo conto delle caratteristiche precedentemente menzionate dei trasformatori push-pull UMZCH e per comodità di avvolgimento, è meglio utilizzare nuclei magnetici divisi in strisce del tipo a barra (PL, vedi foto). Su ciascuna delle due aste sono posizionati due telai identici con due avvolgimenti identici (stessi terminali in una direzione), con parametri elettrici quasi identici.
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