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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Der Verstärker hat verdient, wie geht es weiter? Verbesserungsmethoden. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Röhren-Leistungsverstärker

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Aber jetzt, endlich, hinter der Woche (oder vielleicht Monaten) mühsamer Arbeit. Und der langersehnte Tag ist gekommen. Der Verstärker funktionierte, und zwar genau so, wie er funktionieren sollte - ausgezeichnet. Sehr schnell werden Sie feststellen, dass mit der pingeligsten Einstellung zum Verstärker keine Ansprüche erhoben werden können: Alle Parameter, für die er ausgelegt ist, werden vollständig umgesetzt.

Aber ist damit wirklich die Grenze des Möglichen erreicht und nichts mehr zum Besseren zu ändern? Weit davon entfernt. In Sachen Verbesserung von Funkgeräten sind vor allem echten Funkamateuren – wissbegierigen und kreativen Menschen – keine Grenzen gesetzt. Und hier können wir mehrere Richtungen skizzieren.

Der erste liegt in der weiteren Verbesserung des Verstärkers selbst. Es ist zu beachten, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Leistung des von Ihnen gemäß den angegebenen Beschreibungen hergestellten Verstärkers verbessert werden kann: wenn Sie sorgfältig und gewissenhaft alles getan haben, was für die Herstellung von Transformatoren, die Auswahl der Teile und empfohlen wurde vor allem Abgleich und Messungen bedeutet das, dass vom Verstärker alles bis zum letzten Tropfen "herausgequetscht" wird.

Verstärker-Upgrades sind nicht nur möglich. Aber es hat auch seine Berechtigung, vor allem, wenn man sich zunächst für eine der vereinfachten Möglichkeiten entscheidet, beispielsweise kein Clang-Register ins Design einführt oder sich auf zwei statt vier Klangregler beschränkt. Jetzt ist es an der Zeit, diese "Exzesse" in Ihren Verstärker einzubauen.

Es ist völlig in Ordnung, die letzten Röhren durch leistungsstärkere zu ersetzen, wenn Sie sie endlich bekommen oder wenn die Ausgangsleistung Ihres Verstärkers nicht ausreicht. Oder vielleicht haben Sie sich für den Test zunächst darauf beschränkt, eine Einkanalversion zu erstellen, sodass der Übergang zur Stereophonie eine andere Aufgabe ist.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, das einkanalige Verstärkungs- und Tonwiedergabeschema aufzugeben und auf ein mehrkanaliges (zunächst ein zweikanaliges) umzuschalten. Wir haben bereits gesagt, dass bei einer Bandbreite des gesamten Pfades von 20 Hz bis 20 kHz die „Bereichsüberlappung“ 1:1000 beträgt. Es ist sehr groß, einfach riesig. Erinnern Sie sich zum Vergleich daran, dass bei jedem Allwellen-Funkempfänger der gesamte Sendebereich (er reicht von 150 kHz auf Langwelle bis 100 MHz auf VHF) in der Überlappung kleiner ist, nur 1:666. Und doch ist dieser Bereich in mindestens vier separate Bänder unterteilt: LW, MW, KB und VHF. Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein erheblicher Teil dieses Bereichs (von 20 bis 64 MHz) überhaupt nicht für den Rundfunk genutzt wird. Eine solche Aufteilung in Teilbänder ist darauf zurückzuführen, dass die Betriebsbedingungen des Empfangsteils der Schaltung bei unterschiedlichen Frequenzen zu unterschiedlich sind.

Bei einem Niederfrequenzverstärker gelten die gleichen Gesetzmäßigkeiten, jedoch gibt es bei unterschiedlichen Frequenzen eine spezifische Verstärkung. Es genügt, auf eine Tatsache hinzuweisen: Der induktive Widerstand der Primärwicklung des Ausgangstransformators mit der Induktivität L = 40 H bei einer Frequenz von 20 Hz beträgt 5 kOhm und am anderen Ende des Arbeitsbereichs (Frequenz 20 kHz) - bereits 5 MΩ! Der Unterschied, wohlgemerkt, beträgt 100000 %! Und wir wollen, dass dieser Transformator bei allen Frequenzen gleich funktioniert.

Gleiches gilt für den Einfluss verschiedener parasitärer (genauer: unvermeidlicher) Montagekapazitäten, Trafostreufelder und Lampenzwischenkapazitäten. Wenn im unteren Teil des Betriebsbereichs (ab 1000 Hz und darunter) ihr Einfluss kaum wahrnehmbar ist, werden sie bei Frequenzen über 10 kHz zu vollen und ungeteilten „Meistern“ der Schaltung und erzeugen unvorhersehbare positive und negative Rückkopplungen, die vollständig stören können den normalen Betrieb des Verstärkers und verwandeln ihn sogar in einen Generator.

Und hier ist nur eine Lösung sichtbar: das gesamte Niederfrequenzspektrum in mindestens zwei Teile zu teilen und die Verarbeitung jedes Teils des Spektrums separaten Verstärkern anzuvertrauen. Davon reden wir in der Annahme, dass der Funkamateur, der sich einen der hier beschriebenen Verstärker zusammengebaut hat, später in der Lage sein wird, diesen als Niederfrequenzverstärker zu nutzen und mit dem oberen Teil des Spektrums zu arbeiten, einen weiteren zu bauen , Hochfrequenzkanal auf seine zusätzlichen Remote-Lautsprecher geladen.

Aber das Aufregendste und Unbekannteste erwartet neugierige und neugierige Funkamateure auf dem dritten Weg – dem Weg, dem dieses Kapitel hauptsächlich gewidmet ist. Dies liegt daran, dass der Ultraschall-Frequenzwandler und das Lautsprechersystem, für das er arbeitet, keine zwei separaten Geräte sind, sondern ein einziges System, dessen Glieder untrennbar miteinander verbunden sind, wie zwei benachbarte Stufen in der Verstärkerschaltung.

Jeder Ultraschall-Frequenzwandler erzeugt am Ausgang ein Signal mit vorgegebenen Parametern, das im Idealfall das angeschlossene Lautsprechersystem überhaupt nicht beeinflusst und im schlimmsten Fall den Wirkungsgrad des Verstärkers reduziert und nichtlineare Verzerrungen mit nicht optimal erhöht passend.

Kein Verstärker wiederum kann das vom akustischen System reproduzierte Frequenzband, seine Unebenheiten und nichtlinearen Verzerrungen, die von den Emittern erzeugt werden, beeinflussen. Wenn wir uns das komplexe System Verstärker + Akustik als ein einziges System vorstellen, dann ist es möglich, ihre gegenseitige Beeinflussung zu implementieren und das gesamte System mit einer Kette von negativen und positiven Rückkopplungen mit bestimmten festgelegten Parametern zu überziehen. Was ist das „Highlight“ dieser Idee? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir wieder auf die Theorie zurückkommen.

Es ist bekannt, dass jeder Lautsprecher ein elektromechanisches System ist, dessen elektrischer Teil durch die Induktivität der Schwingspule, ihren aktiven Widerstand und die Parameter des Magnetfelds bestimmt wird, in dessen Spalt sich die Spule bewegt. Der mechanische Teil des Systems wird durch die Masse des Diffusors, die Steifigkeit seiner Aufhängung, die Trägheit des gesamten bewegten Systems und die Abstrahlfläche des Diffusors charakterisiert. Einen zusätzlichen und sehr wesentlichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des akustischen Systems haben Form und Abmessungen des Gehäuses, das als Blende den „akustischen Kurzschluss“ zwischen Vorder- und Rückseite des Strahlers verhindert bzw. reduziert Kegel.

Einige dieser Parameter sind unveränderlich und fließen in die Konstruktion des Emitters ein (z. B. der aktive Widerstand der Spule, die mechanische Masse des Diffusors, die Steifigkeit seiner Aufhängung usw.). Andere können sich während des Betriebs des Lautsprechers ständig ändern (z. B. die Induktivität der Spule, ihre Reaktanz). Darüber hinaus weist das Gesamtsystem mehrere intrinsische elektrische und mechanische Resonanzen auf, die sich bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedlich stark äußern, die sowohl diesem Strahlertyp als auch im Einzelfall innewohnen können.

Diese Faktoren machen den Frequenzgang der Strahlung in Bezug auf den Schalldruck weitgehend unberechenbar und ungleichmäßig. Darüber hinaus sollten wir nicht vergessen, dass der Lautsprecher ein nichtlineares System ist, bei dem sich die Form des durch die Spule fließenden Tonfrequenzstroms erheblich von der Form der an sie angelegten Spannung unterscheidet. Aber von Form und Wert dieses Stroms hängen die mechanischen Schwingungen des Diffusors ab. Daher liegt die Form des Stroms in der Spule, egal wie sehr wir versuchen, die Form der an den Lautsprecher angelegten Spannung zu linearisieren, außerhalb unserer Kontrolle.

Ganz anders ist es, wenn wir eine Spannung haben, deren Form genau die Form des Stroms in der Spule wiederholt. Dann könnte diese Spannung in Form einer Gegenkopplung in die Verstärkerschaltung eingeführt werden und so den Prozess der mechanischen Schwingungen des Diffusors beeinflussen, wodurch Überspannungen und Einbrüche im Frequenzgang der Strahlung beseitigt werden.

Glücklicherweise besteht eine solche Möglichkeit. Um es zu implementieren, reicht es aus, mit dem Lautsprecher von der Seite seines geerdeten Endes einen aktiven nicht-induktiven (drahtlosen) Widerstand in Reihe zu schalten, der 3 ... 5% des Gesamtwiderstands der Schwingspule beträgt. Bei einem 0,15-Ohm-Lautsprecher sind das 0,2 ... 2 Ohm. Es ist möglich, dass es nicht einfach ist, einen solchen Widerstand zu finden. In diesem Fall kann es durch ein kleines Stück hochohmigen Draht aus Konstantan, Nichrom, Manganin ersetzt werden. Wenn der Lautsprecher in Betrieb ist, fließt durch diesen Widerstand genau der gleiche Strom wie durch die Schwingspule, und daher fällt an ihm eine Spannung ab, deren Form genau die Form des Stroms wiederholt, was wir brauchten. Diese Rückkopplungsspannung muss über eine separate, unabhängige Zweidrahtleitung zum Verstärker zurückgeführt und an den Eingang der Endstufe angelegt werden, nachdem zuvor mit einer speziellen zusätzlichen breitbandigen Verstärkerstufe der gewünschte Wert und die Polarität des Rückkopplungssignals gebildet wurden. Es ist nicht akzeptabel, den vom Ausgangsübertrager zu den Lautsprechern gehenden Neutralleiter zu verwenden, da sein aktiver Widerstand bei einer ausreichend langen Verbindungsleitung (5 ... XNUMX m) dem Widerstand des zusätzlichen Widerstands entspricht.

Dies ist eine allgemeine Beschreibung der Physik des Prozesses. Wir werden jedoch keine detaillierten Daten zu seiner Schaltungsimplementierung geben. Lassen Sie jeden, der in dieser völlig neuen Richtung experimentieren möchte, seine eigene Lösung finden.

Letztendlich soll dieses Buch nicht nur einen bestimmten Verstärker zur Wiederholung beschreiben, sondern Funkamateure zu kreativer Suche anregen, den Geschmack für ernsthafte Forschungsarbeit wecken, deren Ergebnisse unermesslich mehr Freude als die Gelegenheit bringen werden den hochwertigen Sound eines Verstärkers zu hören, auch wenn er selbst kreiert wurde.

Der Verstärker hat verdient, wie geht es weiter? Verbesserungsmethoden. Frequenzgang

Damit der Leser aber nicht denkt, diese Richtung sei nichts weiter als eine schöne theoretische Verfeinerung, teilen wir das auf einem der im Buch beschriebenen Verstärker (egal welcher) mit. Der Autor verwendete die beschriebene Methode zur Erzielung einer elektrischen Rückkopplung zwischen einer Gruppe von Lautsprechern und der Endstufe des UZCH, was zu hervorragenden Ergebnissen führte. Auf Abb. Es werden zwei Frequenzkennlinien dieses akustischen Systems in Bezug auf den Schalldruck angegeben, die bei Tests im MTUCI-Elektroakustiklabor erhalten wurden. In der Figur zeigt die durchgezogene Linie den Frequenzgang des akustischen Systems ohne Rückkopplung, die gestrichelte Linie - mit Rückkopplung. Die Ergebnisse müssen nicht kommentiert werden.

Literatur

  1. Hochwertige Röhren-Ultraschallfrequenzen

Autor: tolik777 (alias Viper); Veröffentlichung: cxem.net

Siehe andere Artikel Abschnitt Röhren-Leistungsverstärker.

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