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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK TVZ in einer Röhre UMZCH. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Röhren-Leistungsverstärker Der Artikel gibt eine kurze Analyse und ermittelt die realistisch erreichbaren Parameter eines Röhrentrioden-Single-Ended-Verstärkers mit einem einheitlichen TVZ-Ausgangstransformator von einem Fernsehempfänger. Berücksichtigt wird die Art und Weise der Änderung des Transformators, die eine Verbesserung seiner Parameter ermöglicht. Es werden ein praktisches Schema des Verstärkers und Testergebnisse angegeben. Der vom Autor vorgeschlagene Ansatz kann bei der Entwicklung leistungsfähigerer UMZCH-Röhren angewendet werden. Der Artikel richtet sich an Funkamateure mit durchschnittlicher Qualifikation, die Empfehlungen beschränken sich auf Informationen, die es jedem ermöglichen, den Verstärker zu wiederholen. Wenn man über das Wunder des Röhrenklangs spricht, entsteht ein natürlicher Wunsch, dieses Wunder zu hören. Und das erste Problem, mit dem sich diejenigen konfrontiert sehen, die einen Röhrenverstärker wiederholen möchten, ist der Ausgangsübertrager. Es kann auf drei Arten gelöst werden. Man kann es selbst machen, es ist möglich, aber gar nicht so einfach. Man kann einen guten Ausgangstransformator kaufen, er ist einfach, aber überhaupt nicht billig. Und Sie können versuchen, etwas Erschwingliches und Preiswertes zu verwenden. Die Untersuchung des Radiomarktes ergab, dass die am besten zugänglichen Ausgangstransformatoren (TVZ) von alten Fernsehern stammen. Die Auswahl ist groß und der Preis liegt zwischen 0 und 3 Dollar, je nach Laune des Verkäufers. Am häufigsten gibt es TVZ-0,6-1, sie wurden für Experimente gekauft. Zum Vergleich habe ich auch andere Transformatortypen gekauft. Wie sich später herausstellte, haben die Transformatoren TVZ-9-1 und TV-1A-Sh, die das respektabelste Alter haben, die besten Parameter, aber es gab mehr TVZ-2 1 im Angebot, mit denen ich beschloss, zu experimentieren weiter. Die Aufgabe wurde wie folgt gestellt: Versuchen Sie, die Parameter des Transformators durch Änderung (ohne Umspulen) zu verbessern, und entwerfen Sie dann die Ausgangsstufe so, dass die verbleibenden Mängel so weit wie möglich ausgeglichen werden. Es ist offensichtlich, dass die Ausgangsleistung eines solchen Verstärkers relativ gering sein wird, aber die Hauptsache war nicht, eine hohe Leistung zu erzielen, sondern nach grundlegenden Lösungen zu suchen. Ein bisschen Theorie Um herauszufinden, wohin wir uns bewegen müssen, erinnern wir uns daran, welche Parameter des Transformators was beeinflussen. Wenn wir uns den Klassikern zuwenden (z. B. [1]), können wir, ohne auf Feinheiten einzugehen, sagen, dass sechs Parameter entscheidend sind: die Induktivität der Primärwicklung, die Amplitude der magnetischen Induktion, die Streuinduktivität, Selbst -Kapazität, Wicklungswiderstand und Übersetzungsverhältnis. Die Parameter der vorhandenen Transformatoren wurden gemessen, und Folgendes geschah:
Hier handelt es sich um gemittelte Daten, leider waren bei Transformatoren nur die Beschriftungen auf den Spulen gleich. Das Material des Magnetkreises blieb unbekannt, aber nach der Aufnahme der Magnetisierungskurven neige ich zu der Annahme, dass es sich um E44-Stahl handelt (hochlegiert, für den Einsatz in mittelhochfrequenten Feldern ausgelegt). Im Prinzip ist das so, aber für die Berechnungen war es notwendig, einen Ausgangspunkt zu haben. Lassen Sie uns abschätzen, welche Parameter beim Einsatz solcher Transformatoren zu erwarten sind. Am häufigsten wurden sie in einfachen Verstärkern mit Ausgangsröhren 6F5P, 6FZP, 6P1P, 6P14P in Triodenschaltung verwendet. In diesem Fall liegt der Ausgangswiderstand der Lampen im Bereich von 1,3 ... 2 kOhm. Für Berechnungen nehmen wir den Durchschnittswert - 1,7 kOhm. Auf Abb. 1 zeigt ein vereinfachtes Ersatzschaltbild eines an eine Lampe angeschlossenen Transformators, der als Oszillator G1 mit einer Ausgangsimpedanz R dargestellt ist (alles bezogen auf die Primärseite des Transformators).
Große Signaloptionen Mal sehen, wie es mit der Induktion im Magnetkreis ist. Da die Induktion umgekehrt proportional zur Frequenz ist, ist der Bereich niedriger Frequenzen am interessantesten, wo sie ihre maximalen Werte erreicht. Tatsächlich bestimmt die zulässige Induktion die maximale Leistung, die der Transformator im Niederfrequenzbereich mit akzeptabler Verzerrung liefern kann. Die Induktionsamplitude im Magnetkreis wird nach der bekannten Formel bestimmt
wobei E1 die an der Primärwicklung angelegte Spannung V ist; f - Signalfrequenz, Hz; S ist die aktive Querschnittsfläche des Magnetkreises. cm2; W1 - Anzahl der Windungen. Es ist praktisch, diese Abhängigkeit direkt anhand der Leistung in der Last auszudrücken. Die an der Primärwicklung anliegende Spannung E1 ist gleich der Summe der Spannungen an der Last R2' und am Wicklungswiderstand r2'. Die Streuinduktivität Ls2' bei niedrigen Frequenzen kann vernachlässigt werden. Es ist zu beachten, dass der Ruhestrom der Lampe I0 durch die Primärwicklung fließt und ein Magnetisierungsfeld erzeugt, das wiederum den Anfangswert der Induktion B0 bestimmt. Nach meinen Berechnungen beträgt sie etwa 0,3T. Nach der Transformation nimmt die Formel die Form an
Für manuelle Berechnungen ist diese Formel zu umständlich, für Computerberechnungen spielt die Umständlichkeit jedoch keine Rolle. Die für drei Frequenzwerte berechneten Abhängigkeiten der Induktion von der Ausgangsleistung sind in Abb. 2 dargestellt. XNUMX.
Wenn wir berücksichtigen, dass das Material des Magnetkerns bei einer Induktion von etwa 1,15 T zu sättigen beginnt (dies wurde bei der Aufnahme der Hauptmagnetisierungskurve festgestellt) und eine maximale Induktion von etwa 0,7 T annehmen, dann zeigen die Diagramme Welche Ausgangsleistung kann im Niederfrequenzbereich erreicht werden: bei einer Frequenz von 30 Hz nur noch etwa 0,25, bei 50 Hz etwa 0,8 W und bei 100 Hz ist die Induktion kein limitierender Faktor mehr. Das Überschreiten dieser Werte erhöht nicht nur den Pegel der vom Transformator eingeführten Oberwellen erheblich, sondern erhöht auch den Pegel der von der Lampe erzeugten Oberwellen aufgrund einer Verringerung der Eingangsimpedanz des Transformators. Messungen in einer realen Kaskade (an einer 6F5P-Lampe) zeigten, dass bei einer Ausgangsleistung von 1 W eine Verringerung der Signalfrequenz von 1 kHz auf 50 Hz zu einem Anstieg des Oberwellenpegels um mehr als den Faktor zwei führt. Kleinsignaloptionen Lassen Sie uns die Auswirkung des Transformators auf die Frequenzeigenschaften des Verstärkers bewerten, wenn er mit geringer Leistung betrieben wird und keine Probleme mit der Induktion vorliegen (z. B. ist der Verstärker für Telefone ausgelegt). In diesem Fall ist es bequemer, eine Beurteilung anhand von Parametern des Transformators wie der Induktivität der Primärwicklung und der Streuinduktivität vorzunehmen. Aus Abb. In Abb. 1 ist zu erkennen, dass die Lampe im Niederfrequenzbereich auf zwei Parallelkreisen belastet ist (Streuinduktivitäten vernachlässigen wir). Die erste ist die Magnetisierungsinduktivität L1, durch die der Magnetisierungsstrom IL1 fließt, die zweite ist der Lastkreis, bestehend aus in Reihe geschalteten Widerständen R2' und R2', durch die der Strom I2 fließt. Wenn die Frequenz des Signals abnimmt, sinkt die Reaktanz L1, IL1 nimmt zu und I2 nimmt ab. Neben der Verringerung des Übertragungskoeffizienten der Kaskade wird im Allgemeinen noch eine weitere unangenehme Sache beobachtet: Die Eingangsimpedanz des Transformators sinkt, was zu einer Verringerung des Widerstands der Anodenlast der Lampe und dementsprechend führt zu einer Erhöhung des harmonischen Koeffizienten. Zur Beurteilung des Einflusses der Induktivität der Primärwicklung verwenden wir die bekannte vereinfachte Formel [1]:
wobei ML der Frequenzverzerrungsfaktor ist; R0 – äquivalenter Generatorwiderstand, bestimmt aus dem Ausdruck
Auf Abb. Abbildung 3 zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Frequenzverzerrung der Kaskade im Niederfrequenzbereich mit dem Ausgangstransformator TVZ-1-9 für drei Werte der Ausgangsimpedanz der Lampe.
Aus den Diagrammen ist ersichtlich, dass bei einer Lampenausgangsimpedanz von 1700 Ohm (mittlere Kurve) ein Abfall des Frequenzgangs um 3 dB bei einer Frequenz von etwa 40 Hz auftritt. Eine Verringerung des Ausgangswiderstands der Lampe führt zu einer Verringerung der Frequenzverzerrung (obere Kurve). Aber lassen Sie uns nicht voreilige Schlüsse ziehen und schauen, was in den hohen Frequenzen passiert. Aus Abb. 1 geht hervor, dass die Streuinduktivitäten in Reihe mit der Last geschaltet sind (L1 kann vernachlässigt werden, da der Strom IL1 im Bereich hoher Frequenzen vernachlässigbar ist), mit zunehmender Frequenz nimmt ihre Reaktanz zu und dies führt zu einer Abnahme in der Ausgangsleistung. Der Frequenzverzerrungskoeffizient wird durch die Formel bestimmt
wobei Mn der Koeffizient der Frequenzverzerrung ist; Z - Streuinduktivität, reduziert auf die Primärwicklung (gemessener Wert). Auf Abb. Abbildung 4 zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Frequenzverzerrung einer Kaskade mit demselben Transformator im Hochfrequenzbereich für drei Werte der Ausgangsimpedanz der Lampe.
Es ist ersichtlich, dass sich die Situation ins Gegenteil geändert hat – mit abnehmendem Ausgangswiderstand der Lampe nimmt die Frequenzverzerrung zu. Diese Tatsache lässt sich leicht erklären: Je mehr die Lampe einer Stromquelle ähnelt, desto weniger parasitäre Widerstände (einschließlich Streuinduktivität), die in Reihe mit der Last geschaltet sind, beeinflussen den Ausgangsstrom I1 (I2 = I1 im Hochfrequenzbereich). Dies gilt durchaus im Kleinsignalmodus. Aus dem Vorstehenden können wir schließen, dass es für einen Ausgangstransformator mit nicht sehr guten Parametern eine gewisse optimale Ausgangsimpedanz der Signalquelle gibt, die es ermöglicht, die größtmögliche Bandbreite zu erhalten. Dieser Widerstand lässt sich recht einfach berechnen, indem man ein Optimierungsproblem in einem beliebigen mathematischen Paket löst. (Wenn der Transformator eine große Induktivität der Primärwicklung und kleine parasitäre Parameter aufweist, verliert diese Aufgabe ihre Relevanz). Diese äußerst oberflächliche Untersuchung der Ausgangsstufe mit TVZ-Transformatoren beantwortete zwei Fragen: Was kann man von einem Standardtransformator erwarten und was sollte man anstreben? Tatsächlich war von Anfang an klar, was angestrebt werden sollte: Die parasitären Parameter und die Amplitude der Induktion sollten reduziert und die Induktivität der Primärwicklung erhöht werden. Aber ich wollte die qualitativen (eher emotionalen) Definitionen „senken“ und „erhöhen“ quantifizieren. Leider werden Transformatorparameter wie Streuinduktivität, Transformationsverhältnis und Eigenkapazität durch die Konstruktion und Herstellungstechnologie der Spule bestimmt ohne Letzteres zurückzuspulen, können wir uns nicht ändern. Aber es ist noch nicht alles verloren! Durch eine Änderung des Transformatordesigns können wir die Induktivität der Primärwicklung und die Amplitude der Induktion beeinflussen, und das ist keineswegs gering. Änderung des Transformators Das Einzige, was in diesem Fall getan werden kann, besteht darin, die Art der Montage des Magnetkreises zu ändern. Im Werk wird er mit einem Spalt hergestellt (normalerweise gibt es keine dielektrische Dichtung, der Spalt entsteht durch den losen Sitz des Magnetkreises). (Pakete aus W-förmigen und Verschlussplatten) Lassen Sie uns den Spalt beseitigen, indem wir die Platten des Magnetkreises überlappend zusammenbauen, und schauen wir, was passiert. Zunächst muss der Transformator nach dem Abbiegen seiner Befestigungslaschen von der Metallklammer befreit werden. Nachdem Sie den Magnetkern von der Spule entfernt haben, trennen Sie die Platten vorsichtig voneinander und setzen Sie sie wieder zusammen, indem Sie sie übereinander legen. Gehen Sie dabei vorsichtig vor (um den Spalt zu verringern) und achten Sie darauf, alle Platten zu verwenden. Möglicherweise sind nicht genügend Nachlaufplatten vorhanden, daher ist ein zweiter Transformator mit dem gleichen Magnetkreis wünschenswert. Nach dem Zusammenbau legen Sie den Magnetkreis mit der breiten Seite auf eine ebene Fläche (ein Stück Sperrholz, Getinax, Textolith) und stellen Sie mit leichten Hammerschlägen auf die überstehenden Enden der Platten sicher, dass diese bündig mit dem Rest abschließen. Wiederholen Sie diesen Vorgang, indem Sie den Magnetkern auf die gegenüberliegende Seite drehen. Die Ansicht des umgebauten Transformators in diesem Stadium ist in Abb. dargestellt. 5. Es empfiehlt sich, den fertigen Transformator wieder in die Halterung einzusetzen. Das geht am einfachsten mit einem großen Schraubstock, aber seien Sie vor allem nicht eifrig, denn große mechanische Belastungen verschlechtern die magnetischen Eigenschaften von Stahl.
Die Parameter des umgebauten Transformators waren folgende: Die Induktivität der Primärwicklung beträgt 12,3 H, die Streuinduktivität beträgt 57 mH, die Kapazität beträgt 0,3 μF. Wenn wir sie mit denen am Anfang des Artikels vergleichen, sehen wir, dass sich die Parameter des Transformators deutlich verbessert haben – die Induktivität der Primärwicklung hat sich fast verdoppelt und die parasitären Parameter haben sich nicht geändert. Sie können zu Recht feststellen, dass es jetzt keine Lücke im Magnetkreis gibt, daher gibt es keinen linearisierenden Effekt darauf und der Transformator kann nicht in einer herkömmlichen Kaskade mit konstanter Magnetisierung verwendet werden. Ich stimme zu, beachte aber, dass nach der Änderung die Amplitude der magnetischen Induktion im Magnetkreis bei gleicher Ausgangsleistung um 0,3 T abnahm. Dadurch ist der durch den Transformator eingebrachte Oberschwingungskoeffizient gesunken. Es liegt auf der Hand, dass die erhöhte Induktivität der Primärwicklung eine Erweiterung des reproduzierbaren Frequenzbandes im Niederfrequenzbereich ermöglicht. Da der umgewandelte Transformator nicht mit Vorspannung arbeiten kann, muss zu seiner Erregung eine andere Art von Ausgangsstufe verwendet werden. Ausgangsstufe Der naheliegendste Weg besteht darin, die sogenannte Drosselendstufe [2] zu verwenden und den Transformator mit einem Kondensator vom Anodenkreis der Lampe zu trennen (Abb. 6).
Dies löst das Hauptproblem: Es eliminiert die Vorspannung des Ausgangstransformators, erfordert jedoch die Verwendung einer Drossel im Anodenkreis. Die Anforderungen an ihn hinsichtlich Wicklungsinduktivität, Induktionsamplitude und parasitären Parametern sind nicht weniger streng als für den Ausgangstransformator (ich möchte die Leser sofort warnen, dass es inakzeptabel ist, Filterdrosseln in einer solchen Kaskade zu verwenden). Daher ist diese Option für uns inakzeptabel. Am besten eignet sich in diesem Fall die Endstufe mit einer Stromquelle im Anodenkreis [3] (Abb. 7), die gegenüber der Drossel eine Reihe von Vorteilen mit sich bringt. Die hohe Ausgangsimpedanz der Stromquelle ermöglicht eine maximale Verstärkung der Lampe, die Kaskade verfügt über ein breiteres reproduzierbares Frequenzband, stellt weniger Anforderungen an die Qualität der Stromquelle und das Design insgesamt weist kleinere Abmessungen auf.
Lassen Sie uns näher auf das reproduzierbare Frequenzband und die Qualität der Stromquelle eingehen. Wenn wir in der Induktorstufe die Induktivität des Induktors gleich unendlich annehmen und die parasitären Parameter gleich Null sind, dann haben die Stufen die gleiche Verstärkung und Bandbreite. Es ist jedoch unmöglich, eine solche Kaskade mit einem echten Induktor zu implementieren, da seine endliche Induktivität das Frequenzband von unten und parasitäre Parameter von oben begrenzt. Es ist jedoch durchaus möglich, eine Stromquelle mit nahezu idealen Parametern zu implementieren. Ein großer Vorteil einer Kaskade mit einer Stromquelle ist das Fehlen strenger Anforderungen an die Elemente der Stromquelle, da der variable Anteil des Laststroms nicht durch sie fließt, sondern im von der Lampe gebildeten Stromkreis die Isolation schließt Kondensator und der Primärwicklung des Transformators. Dadurch können Sie beliebige Kondensatoren in der Quelle verwenden und müssen sich nicht besonders um die Reduzierung der Welligkeitsamplitude kümmern. Es gibt auch Nachteile. Das Unangenehmste ist, dass die Versorgungsspannung der Kaskade mit einer Stromquelle viel höher sein sollte (mindestens das Eineinhalbfache im Vergleich zur Drossel). Der Wirkungsgrad der Kaskade ist dementsprechend geringer und die Schaltung viel höher komplizierter. Die Stromquelle kann sowohl auf einer Lampe als auch auf Transistoren erfolgen. Ich habe mich aus folgenden Gründen für die Transistorversion entschieden: In diesem Fall ist eine höhere Stromstabilität erreichbar, die minimale Betriebsspannung ist viel niedriger (es ist bereits eine sehr hohe Anodenspannung erforderlich) und es ist keine zusätzliche Filamentwicklung für die Stromquellenlampe erforderlich . Besonderes Augenmerk muss auf den Isolationskondensator C1 gelegt werden. Seine Qualität beeinflusst das Ausgangssignal, da durch ihn der Ausgangsstrom der Lampe fließt. Die Verwendung von Oxidkondensatoren ist hier nicht akzeptabel, es können nur solche aus Papier und Polyethylenterephthalat verwendet werden (z. B. K73-17 mit einer Nennspannung von mindestens 400 V; die erforderliche Kapazität wird durch Parallelschaltung der erforderlichen Anzahl von Kondensatoren erreicht). . Verstärkerschaltung Das Schaltbild des Verstärkers ist in Abb. dargestellt. In Abb. 8 sind dort auch die Lampenmodi für Gleichstrom angegeben. Die Wahl der aktiven Komponenten wurde hauptsächlich durch die Möglichkeit bestimmt, dass sie von einem breiten Spektrum von Funkamateuren erworben werden können.
Der Verstärker ist zweistufig: Der erste erfolgt am Triodenteil der VL1-Lampe, der zweite (Ausgang) am Pentodenteil. In beiden Stufen werden Stromquellen im Anodenkreis verwendet. Auf die Vorteile einer solchen Schaltungslösung in der Endstufe haben wir weiter oben eingegangen, auch der Einsatz einer Stromquelle in der Vorverstärkungsstufe ist durchaus gerechtfertigt. Erstens ermöglicht es Ihnen, den größtmöglichen Nutzen aus der Lampe zu ziehen. Zweitens ermöglicht der Betrieb mit festem Strom eine Reduzierung des harmonischen Koeffizienten der Kaskade um das Zwei- bis Zweieinhalbfache. Durch die Wahl eines ausreichend großen Ruhestroms der Lampe wird ein guter Frequenzgang gewährleistet. Die Kaskade verwendet eine automatische Vorspannung, die am Widerstand R4 gebildet wird, und darüber wird auch ein flacher lokaler OOS eingeführt. Falls gewünscht, kann der Verstärker durch ein gemeinsames OOS abgedeckt werden, indem ein Teil des Signals vom Verstärkerausgang über den Widerstand R8 an die Trioden-Kathodenschaltung geliefert wird. Die Ausgangsstufe verwendet eine feste Vorspannung, die über den Trimmerwiderstand R12 einstellbar ist. Der Hauptzweck des Widerstands R13 besteht darin, eine bequeme Messung des Ruhestroms der Ausgangsstufe zu ermöglichen. Der Varistor RU1 mit der Qualifikationsspannung 180 V (SIOV-S05K180) dient zum Schutz der Komponenten der Ausgangsstufe vor Überspannungen. Seine kleinen parasitären Parameter haben nahezu keinen Einfluss auf das Ausgangssignal. Der Einsatz komplexer Kaskodenstromquellen ist auf den großen Wechselspannungsbereich an den Lampenanoden [4] (insbesondere in der Endstufe) zurückzuführen. Die von einigen Autoren empfohlene Verwendung einfacher Quellen auf einem einzelnen Transistor (dies gilt auch für die Option auf einem Feldeffekttransistor mit einem Widerstand im Quellenkreis), bietet keine akzeptable Stromstabilisierung in einem weiten Frequenzbereich. In der Ausgangsstufe löst selbst der Einsatz einer Kaskodenquelle nicht alle Probleme: Bei Frequenzen über 25 ... 30 kHz macht sich der Verstärkungsabfall durch den Einfluss der Kapazitäten des VT4-Transistors bemerkbar. Es ist möglich, das Frequenzband der Kaskade geringfügig zu erweitern, indem ein Transistorpaar VT4, VT5 durch einen Hochfrequenz-Hochspannungs-PNP-Transistor geeigneter Leistung (z. B. 2SB1011) ersetzt wird. Solche Transistoren sind jedoch weniger zugänglich . Ich werde noch auf ein weiteres Thema im Zusammenhang mit der Nutzung aktueller Quellen und deren Einfluss auf die Klangqualität eingehen. Eine ideale Stromquelle wird natürlich keine Wirkung haben, echte jedoch schon. Bevor ich die in Betracht gezogene Stromquellenoption empfohlen habe, habe ich sie ausreichend detailliert untersucht und keine signifikante Verschlechterung des Ausgangssignalspektrums in der Audiofrequenz festgestellt Reichweite. Für die Forschung wurden der Spektrumanalysator HP-3585 von Hewlett-Packard mit einem Dynamikbereich von 120 dB und ein selektives Voltmeter D2008 von Siemens mit einem noch beeindruckenderen Wert dieses Parameters – 140 dB – verwendet. Natürlich gibt es Unterschiede zur Widerstandsstufe, aber nur auf dem Niveau von -80 ... -90 dB. In vielen Fällen liegt dieser bereits unterhalb des Bühnengeräuschpegels. Worauf Sie wirklich achten müssen, ist der Geräuschpegel der Kaskade mit der Stromquelle. Die Verwendung aktiver Elemente im Anodenkreis führt zu einer gewissen Erhöhung des Rauschens (dies gilt auch für Quellen auf Lampenbasis), für Kaskaden, die mit Eingangssignalen von Hunderten von Millivolt arbeiten, ist dies jedoch nicht von grundlegender Bedeutung. In den Eingangskaskaden Bei hochempfindlichen Verstärkern sollte dies berücksichtigt werden. Ich bin kein Befürworter des Kampfes „für die Reinheit der Lampenserie“, um des Kampfes selbst und der Leugnung der wahren Vorteile von Hybridgeräten willen. Das Ergebnis dieses Ansatzes wird meiner Meinung nach darin bestehen, die Entscheidungen der 50er Jahre des letzten Jahrhunderts mit Füßen zu treten und über die notwendige Zusammensetzung des verwendeten Lots nachzudenken. Das Wichtigste in unserem Fall ist, dass das Signal durch die Lampen verstärkt wird (der Wechselanteil fließt praktisch nicht durch die Stromquelle). Über einige Details des Verstärkers Ich werde keine spezifischen Elementtypen auflisten, die im Diagramm nicht angegeben sind, möchte aber auf einige davon aufmerksam machen. In den Kathodenkreisen der Lampe ist es wünschenswert, Widerstände (R4 und R13) mit einer zulässigen Widerstandsabweichung vom Nennwert von nicht mehr als ± 1 % (C2-1, C2-29 V usw.) zu verwenden als Trimmer (R5, R12, R14) - Multiturn (geeignet für SPZ-37, SPZ-39, SP5-2, SP5-3, SP5-14). Trennkondensator (C4) - Metallpapier (MBGCH, MBGO, MBGT) mit einer Nennspannung von mindestens 400 V. Wie bereits erwähnt, ist jedoch auch die Verwendung von Polyethylenterephthalat (K73-17) mit derselben Spannung zulässig. Die erforderliche Kapazität wird durch Parallelschaltung der entsprechenden Anzahl von Kondensatoren erreicht. Anstelle des Varistors SIOV-S05K180 können Gasableiter oder Telekommunikationsentstörer mit geringer Kapazität für eine geeignete Spannung verwendet werden. Der Transistor VT4 muss auf einem Kühlkörper mit einer Verlustleistung von 5 ... 6 W installiert werden (die erforderliche Kühlfläche beträgt 120 ... 150 cm2). Aufbau des Verstärkers Bei Verwendung bekanntermaßen guter Teile und ordnungsgemäßer Installation gibt es keine Probleme bei der Einstellung. Um einen Verstärker einzurichten, ist mindestens ein Avometer erforderlich, es ist sehr wünschenswert, einen 3-Stunden-Signalgenerator und ein Oszilloskop zu haben. Stellen Sie vor dem Einschalten des Verstärkers die Trimmerwiderstände R5 und R14 auf die obere (gemäß Diagramm) Position und R12 auf die untere Position. Dies ist kein Fehler, die VL1.2-Lampe muss vollständig geöffnet sein. Der Verstärkereingang muss kurzgeschlossen werden. Stellen Sie zunächst den Ruhestrom der ersten Stufe ein (mit Widerstand R5), dann den Ausgang (R14). Die gewünschte Spannung an der Anode VL1.2 wird zuletzt (mit Widerstand R12) erreicht. Genauer gesagt wird die Vorspannung VL1.2 ausgewählt, indem ein Signal vom Generator an den Eingang des Verstärkers angelegt wird (der Ausgang muss natürlich mit einer äquivalenten Last belastet sein). Es ist notwendig, den maximalen Hub der Signalspannung an der Anode der Ausgangslampe bei minimaler Verzerrung zu erreichen. Es ist zu beachten, dass die Begrenzung der oberen Halbwelle der Ausgangsspannung ziemlich stark erfolgt, was mit dem Verlassen des Stabilisierungsmodus der Stromquelle verbunden ist. Bei Verwendung einer Lampenstromquelle ist dieser Effekt weniger auffällig. In der Ausgangsstufe gibt es eine interessante Möglichkeit. Der Trennkondensator C4 und die Induktivität der Primärwicklung des Ausgangstransformators bilden einen Serienschwingkreis geringer Güte. Bei der im Diagramm angegebenen Kapazität C4 beträgt ihre Resonanzfrequenz etwa 10 Hz und beeinflusst das Ausgangssignal nicht wesentlich. Durch die Verringerung der Kapazität des Kondensators ist es möglich, die Resonanzfrequenz des Schaltkreises zu höheren Frequenzen zu verschieben, was zu einer Anhebung (Erweiterung) des Frequenzgangs im Niederfrequenzbereich führt. Dies ist jedoch rein theoretisch, die realen Prozesse in diesem Kreislauf sind viel komplizierter und das Ergebnis ist nicht immer eindeutig. Ich verpflichte mich nicht, zu diesem Thema Empfehlungen abzugeben (es muss nach Gehör beurteilt werden) und überlasse die Durchführung eines solchen Experiments dem Ermessen der Leser. Testergebnisse Der beschriebene Verstärker wurde auf einem Steckbrett zusammengebaut. Die Stromversorgung erfolgte über einen unstabilisierten Gleichrichter mit LC-Filter. Nachfolgend sind die gemessenen Parameter des Verstärkers und die Spektren des Ausgangssignals beim Betrieb in verschiedenen Modi aufgeführt (allgemeine Rückmeldung wurde nicht verwendet). Lastwiderstand - 4 Ohm, Versorgungsspannung - 370 V.
Der Frequenzgang des Verstärkers bei zwei Werten der Ausgangsleistung ist in Abb. 9 dargestellt. 1. Das Spektrum des Ausgangssignals mit einer Frequenz von 1,2 kHz bei einer Ausgangsleistung von 10 W ist in Abb. dargestellt. 30, mit einer Frequenz von 11 Hz (bei gleicher Ausgangsleistung) in Abb. 0,1 ist das gleiche, jedoch mit einer Ausgangsleistung von 12 W - in Abb. 13 bzw. XNUMX.
Die Reaktion des Verstärkers auf ein Impulssignal mit einer Frequenz von 1 kHz bei einer Ausgangsleistung von 1 2 V ist in Abb. dargestellt. 14. Im Vergleich zu einem Verstärker mit herkömmlicher Endstufe und unverändertem Transformator haben sich die Parameter deutlich verbessert. Wenn im Bereich mittlerer und höherer Frequenzen die Änderungen gering sind (bei einer Frequenz von 1 kHz verringerte sich der harmonische Koeffizient um etwa 12 %), dann ist der Gewinn im Bereich niedriger Frequenzen erheblich. Es kam zu einer merklichen Erweiterung des Bandes in den unteren Frequenzbereich mit deutlich geringerem Oberwellenniveau (fast doppelt so hoch bei einer Frequenz von 50 Hz bei einer Leistung von 1,2 W). Bei einer Ausgangsleistung von 0,1 W beträgt der Oberwellenkoeffizient bei einer Frequenz von 30 Hz überschreitet 1,2 % nicht. Im Spektrum wird das Ausgangssignal in allen Modi von der zweiten Harmonischen dominiert, die Anzahl der höheren Harmonischen ist begrenzt und zudem ist ihr Pegel sehr niedrig. Die Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung des Verstärkers ist gering, aber hier kann man wenig machen, große Werte der parasitären Parameter des Ausgangstransformators schränken die Möglichkeit einer Korrektur deutlich ein. Es gilt das Gesetz von „Trishkas Kaftan“. Der Versuch, die Anstiegsgeschwindigkeit zu erhöhen, führt zu einer Verschlechterung anderer Parameter des Verstärkers. Abschluss Der resultierende Verstärker ist sicherlich kein „Ongaku“, aber es ist auch keine sprechende 20-Dollar-Dose unbekannter Marke. Er hat einen klaren, melodischen Klang. Natürlich bringt eine kleine Ausgangsleistung gewisse Einschränkungen für den Einsatz mit sich: Für die Beschallung eines mittelgroßen Raums reicht diese Leistung eindeutig nicht aus, aber als Telefonverstärker ist er überhaupt nicht schlecht. Ich würde diesen Verstärker mit einer Flasche vergleichen Probeparfüm. Sie können die Eigenschaften des „Röhren“-Sounds bewerten und entscheiden, wie sehr er Ihnen gefällt, und müssen sich nicht auf die Meinungen anderer Menschen verlassen. Der Verstärker kann verbessert werden. Eine sehr vielversprechende Richtung ist der Einsatz von eher „linearen“ Lampen. Die Simulationsergebnisse zeigten, dass der Einsatz von Trioden mittlerer Leistung in der Ausgangsstufe eine Reduzierung des Oberschwingungskoeffizienten bei voller Leistung um ein weiteres Eineinhalb- bis Zweifaches ermöglicht. Dies führt jedoch zwangsläufig zu einer Erhöhung der Anzahl der (auch knappen) Lampen und der Komplexität der Schaltung. Auch bei TVZ-Transformatoren konvergierte das Licht nicht keilförmig. Erfahrene Funkamateure können auf Basis des beschriebenen Ansatzes unter Verwendung hochwertigerer Transformatoren eigene Designs mit deutlich besseren Parametern erstellen. Das Potenzial der Ausgangsstufe mit Stromquelle ist recht groß. Abschließend möchte ich darauf hinweisen, dass die Verwendung von Transformatoren vom Typ TVZ einen großen Kompromiss zwischen Qualität und Kosten darstellt. Ein hochwertiger Röhrenverstärker muss einen guten Ausgangstransformator verwenden. Literatur
Autor: E. Karpov, Odessa, Ukraine
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