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无线电电子与电气工程百科全书 现代管超声波频率的设计概念。 无线电电子电气工程百科全书
由于这个新概念，现代电子管超声频率出现在欧洲和美国市场上，直到最近，它似乎永远成为过去，成为可能，这本身就是自相矛盾的。 事实上，以前被认为是次要的、微不足道的，甚至根本不值得关注的一切，现在不仅变得至关重要，而且本质上是决定性的； 反之亦然，以前在制造包含超声波频率的无线电设备（尤其是家用设备）时放在最前沿的东西现在通常被扫到一边，如果不是荒谬的话。 为了确保确实如此，让我们回顾一下曾经对任何无线电工程设备的低频部分施加的要求。 其中第一个也是最重要的是经济。 要求放大器从电源中汲取尽可能少的功率。 为此牺牲了很多：例如，对于终端级联，A 类模式几乎被认为是犯罪行为，而 AB2 类在明确因素允许的情况下优先于 AB1 类。 其次是对放大器主要组件的质量和整体尺寸的要求，首先是输出和过渡变压器。 紧随其后的是最大可制造性的要求，尤其是卷绕单元，以及易于安装。 理想情况下，UZCH 中的灯和零件数量应趋于零，并且使用公差为 5% 的零件是没有问题的。 今天，现代电子管放大器能否生存的唯一标准是它的质量。 其他一切都没有遗憾的是为了取悦这个指标。 效率、重量、整体尺寸、成本、生产复杂性等概念被认为是微不足道的。 没有技术困难被认为是困难。 从装配线上接连下降的两个设备的可重复性被宣布为可选，装配线过程本身也受到质疑。 与以前一样，使用容差为 5% 的部件是不可能的，但出于不同的原因：大多数电阻器的容差应不超过 1%。 在输出变压器中，初级绕组匝数的散布被限制在一半甚至四分之一……一匝，甚至禁止谈论它们的电感值的散布。 关于输出变压器的尺寸，欢迎公式：“越多越好”。 所有放大类的名称，除了 A，都从设计师的词典中删除，即使我们谈论的是 50 或 100 W 的最终级。 宣布在放大器中使用半导体器件是不可取的，甚至在整流器中，与硅二极管相比，整流管灯更受欢迎。 作为例外，后者可用于整流器......灯丝电路。 每个新建的放大器都经过单独调整和调音，就像一架好的音乐会三角钢琴，单独的电子管选择被认为是理所当然的。 在选择最后阶段的灯具类型时，如果它们的参数符合设计人员的要求，那么停在像2AZ这样的“史前”直热三极管是很正常的。 从以上所述，很明显，谈论这种超声波频率的效率或成本等概念是没有意义的。 事实上，即使是一个相对“平均”的 20 瓦超声波变频器也可以从网络消耗 120 到 150 瓦，并且在没有声学系统的情况下花费 1500 到 2000 美元。 那么这个设备是为谁设计的，为什么需要它呢？ 在过去的两三年中，在西方和美国的消费无线电设备市场，尽管成本高昂，但对现代电子管超声波频率（作为独立产品）的需求并未得到满足。 这不仅可以通过时尚来解释，尽管它在创造“电子管热潮”方面发挥着重要作用，而且还可以通过现代电子管放大器的异常高质量指标（尽管以高昂的价格实现），超过了同类晶体管设备在主观比较中。 然而，考虑到“西方对我们来说不是法令”，让我们回到俄罗斯的现实，看看我们回到长期被埋没和被遗忘的问题的意义何在。 这里值得一提的几个原因。 首先是需要让我们的业余无线电爱好者注意使用电子管电路时出现的全新机会； 第二个是最令人兴奋的创造力和寻找新的、原始的电路和设计解决方案的机会。 最后，第三个几乎是决定性的考虑是能够独立创造一个超级时尚的现代和真正华丽的扩声复合体，这将成为你的骄傲和你的音乐爱好者的黑羡慕的主题。 这结束了一般性讨论，并继续描述管超声频率和声学系统的几种特定业余设计。 元素基础 无线电管 将无线电管分成 三组: 1) 用于终端和驱动器（前终端）级联； 2) 用于预放大阶段； 3) 用于整流器。 第一组包括在 A 类中运行时具有相当扩展的阳极栅特性线性部分的三极管，以及强大的光束四极管或（较少见的）五极管，其非线性失真不超过 0,5%。超线性开关电路（当然也属于A类）。 列出西方公司在最后阶段使用的所有类型的灯是没有意义的，因为获得它们的可能性不大。 但是，其中一些参数在表中给出。 一。 考虑一下那些可以实际购买的国产灯具。 对于提到的大多数灯，给出了无线电爱好者所需的所有必要参数和典型阳极网格特性图，对于一些灯，我们将自己限制在其主要参数的表格（表 1）中。 灯的引脚排列和整体尺寸如图 1 所示。 2 和 XNUMX。 所以，最后阶段的灯: a) 2C3（美国模拟 2AZ）——一种强大的直热式三极管（2 V），在 A 类推挽式变压器级联中提供至少 20 W 的有用功率； b）6С4С - 几乎完全类似于 2C3 灯，但具有直接发光（6V）； c）6С6С（美国模拟6B4G） - 2AZ灯的完整模拟，但具有间接加热（b C）。 这三种三极管几乎被所有生产管式超声波频率的外国公司用于最后阶段。 对于国内的业余无线电爱好者，由于难以获得这些灯，可以推荐几种现代三极管。 这些是三极管 6S19P 和 6S56P。 它们主要用于稳压器作为受控灯，在大多数情况下，它们非常适合 UZCH 终端级，尽管它们提供的有用功率较小。 同时，该组灯还有一个重要优势：它们在较低的阳极电压下工作，大大简化了整流器的设计。 如果要获得较大的输出功率，在每个推挽臂中使用两个并联的灯是完全可以接受的。 国产的6H13C型双三极管（其全美式模拟-6AS7-GT）也可以归于同一组终端三极管，每个三极管的阳极耗散功率可达13 W。 它还可以在低阳极电压 (90V) 下工作。 如果一个柱体的两个三极管并联，那么在末级使用两个这样的灯（两个柱体），可以获得超过20瓦的有用输出功率。 表 1. 放大器用电子管的主要参数
根据超线性开关电路为输出推挽级选择强大的光束四极管和终端五极管似乎更为适中（在通常的开关电路中，它们实际上不适用于现代超声波频率）。 在这里，德国灯EL-34和EL-12可以认为是最好的。 其中第一个的完全国内类似物是6P27S灯；在国内或美国灯中没有第二个类似物。 最后，允许使用专门为彩电的帧扫描设备设计的6P41S灯。 至于各类电视的输出“线性”灯，由于效率极低，在A级工作用处不大。平心而论，应该说是笔者当时研发的立体声UZCH这本书的目的是为 Temp-5 电视和广播组合，该组合在 1958 年布鲁塞尔世界博览会上获得“大奖”和大金奖，在最后阶段...... EL-36 型 (6P31S)。 如果业余无线电爱好者对 10 W 的无失真输出功率感到满意（在我们看来，这对于任何住宅公寓来说都绰绰有余），最好使用世界和国内最常见的 EL-84 终端五极管实践中，一个完整的类似物（除了可靠性和耐用性）是家用灯 6P14P。 对于用于反相、前置级联和前置放大级联的第二组灯，情况要简单得多。 绝大多数现代管超声波频率的西方制造商将其范围限制为四种类型。 其中两个是比较“古老”系列的代表。 这些是美国8SN6-GT和7SL6-GT类型的7脚八进制双三极管，类似于国产灯6H8C和6H9C。 另外两款代表西欧指尖双三极管ECC-87和ECC-83型，国产灯6N1P和6N2P参数接近。 另外，特别针对前置放大的输入（第一级），可以推荐6S3P和6S4P型的高频单三极管，以前没有用于此目的，设计用于放大和产生微波信号。 这是因为这些三极管的特点是本征噪声水平低（内部噪声的等效电阻不超过 170 欧姆）和灯丝阴极电路中的漏电流可忽略不计。
这种情况对于在 -70 ... -80 dB 水平上实现自身嗡嗡声和超声波噪声的整体水平非常重要。 关于放大器第一级背景物理的更多细节将在特定超声波频率的设计部分讨论。 最后，第三组 - 整流器灯。 乍一看，今天使用整流管似乎很荒谬，因为有大量的硅二极管和二极管组件不仅完全取代了整流管，而且具有无可比拟的更好的性能和效率。 然而，没有一家西方公司在电子管放大器的电源中使用半导体，更喜欢电子管。 这是因为需要防止在灯（主要是高功率输出灯）的阳极上出现高压，直到它们的阴极被加热到确保在阴极周围出现相当密集的电子云的温度。 忽视这一要求很快就会导致大功率灯的阴极“中毒”，导致它们过早老化和失效。
使用的整流管范围比较小，包括以下几种：5TsZS、5Ts8S、5Ts9S。 美式灯具中，最常见的是5U4G、5Y3G、5V4G，以及来自西欧的灯具——EZ-12。 对于所有级联灯（尤其是终端灯），只能使用陶瓷面板，而不是塑料面板。 放大前级的灯的面板必须有一个突出的法兰，从外面放一个金属圆柱形屏幕，保护灯免受外部拾音器的影响。 对于输入级，希望这个屏幕不是铝，而是铁（它可以由镀锌铁皮屋顶制成）。 变压器和扼流圈。 仅次于灯的重要部件可以考虑所有类型的绕组部件，包括输出、过渡和电源变压器，以及电源滤波器扼流圈。 让我们详细了解它们的制造原理，所有品种都通用，并从磁路材料开始。 对于低频通道的输出变压器（如果放大器是双通道的），最好使用磁带，O形磁路，它可以让所有绕组完全对称（例如，两个一半的初级绕组）推挽末级放置在磁路的两个“半”上）。 这确保了它们的电感具有严格相同的匝数的最大一致性。 铁皮的厚度应不超过0,35毫米。 输出变压器使用厚度为 0,5 mm 的铁是不可接受的。 然而，如果使用预制板的磁路，则必须在每块板的两侧上漆，以尽量减少由于傅科电流造成的损失。 这同样适用于跳线板。 如果放大器是双声道的，那么对于绕输出变压器的高频声道，最好使用老式电子管电视的水平扫描输出变压器（TVS-110型变压器）的铁氧体磁路. 稍后将讨论有关变压器制造的更多细节。 最简单的方法是使用旧管电视的现成工业电源变压器。 为此，来自 Temp-6（6M、7、7M）电视的变压器是合适的，因为它们实际上不需要修改。 这种变压器上可用的显像管灯丝绕组可用于加热放大器第一（输入）级的灯，普通灯丝绕组可用于为灯的灯丝供电（通过单独的整流器）其余阶段。 诚然，当使用这种具有不对称次级绕组的变压器时，您将不得不使用阳极整流器，详细说明和图表在“电源”部分中给出。 在输出功率超过40W的超声波变频器中，最好根据书末给出的数据，在KVN-49电视上放一个现成的电源变压器或自己制作一个类似的变压器。 如果输出功率不超过 20 W，则使用旧电子管接收器“Minsk-55”、“Minsk-R7”、“Neva-51 (52, 55)”、“October”、“Riga-”的电源变压器 T689"，这将不得不重做。 为确保高质量，可以独立制作具有必要参数的变压器。 整流滤波电感更好，最简单的方法是使用工厂的，最好是电视“Temp-3 (6, 7)”、“Rubin-102”、“Avangard”、“Belarus”，或者按照下面给出的数据。 对于本书的读者来说，根本上新的可能是要求滤波器扼流圈必须调谐到频率为 100 Hz 的谐振。 这是提高整流电压的滤波效率所必需的。 输出变压器制造中劳动强度最大。 在这里，不可能使用工业接收器和电视的任何标准变压器，它们必须完全独立完成，从用于绕组的特殊框架开始，到外部屏幕结束。 这项工作既费时又费力，需要大量的注意力和耐心，还需要有专门的设备和装置在场（首先是一台带有线圈对线圈堆线器的绕线机和一个准确的计数器）。转弯数量）。 因此，输出变压器的制造说明将受到特别关注。 电容器 设计用于现代电子管放大器的电容器和电阻器的要求与传统消费无线电设备的要求有很大不同。 让我们从电容器开始，首先是过渡或分离电容器，连接在前一级灯的阳极和下一级的控制栅极之间。 通常，对这种电容器的极板施加相当高的直流电压（100 ... 300 V），因此对它们的第一个要求是相应的工作电压，应至少为 30 ... 50%高于实际应用在电路中，即护照价值为 250 ... 500 V。 在半导体元件基础上长大的当代无线电爱好者已经不习惯这种工作电压值，因此应特别注意此参数。 但对过渡（分离）电容器的主要要求是不允许任何明显的泄漏。 为了清楚地说明这一点，我们记得过渡电容器的一端连接到 200 ... 300...0,5 MΩ。 即使电容器漏电流只有 1 μA，它也会在 1 MΩ 电阻上产生 1 V 的压降，这会使灯的工作点在特性上也偏移 1 V，这将使非常打造高品质功放的想法毫无意义。 因此，无一例外，所有瞬态电路用电容器都必须按此参数进行初步检查和选择。 为此，读者必须根据图 3 所示的方案组装设备。 XNUMX、在其帮助下进行个别挑选，经过分类，或许有十几个电容器。
警告！ 注意事项 1 由于泄漏电流的绝对值非常小，因此需要使用电流计进行测量。 为了不意外禁用这个高度敏感且昂贵的设备，您必须严格遵守以下程序： 1. 将开关 S3（见图）置于“控制”位置。 2. 用测试仪检查测试电容器是否存在短路（击穿）。 3. 将电容器连接到“Systest”端子。 4. 将高压连接到“U-”端子（300、400 或 500 V，取决于电容器的工作电压）并检查电压表刻度上的电压值。 5. 将 S3 切换到“操作”位置。 6. 不早于 30 秒后，按下 S2 按钮并查看毫安表的刻度，其箭头不应偏离一格，然后松开按钮。 7. 左手按下 S1 按钮，然后在不松开第一个按钮的情况下，用右手按下 S2 按钮，在电流计刻度上确定电容器泄漏电流。 注意事项 2 如果在 b 段中毫安表的箭头偏离零即使是微不足道的量，在任何情况下都不要按下 S1（检流计）按钮，并将电容器放在一边，因为它不适合在您的超声波变频器中使用。 使用哪种电容器最好？ 这个问题非常困难，因为大多数过渡电容器在工作电压下应该具有 0,1 ... 0,5 μF 的电容 300 ... 400 V。这些通常是纸或金属纸电容器，也就是说，它们通常具有大的漏电流。 人们认为，采用氟塑料、聚苯乙烯和聚丙烯绝缘材料的电容器具有最好的绝缘性（因此漏电流最低）。 然而，大多数无线电爱好者无法通过外观甚至标记来确定电容器绝缘的类型。 因此，我们从国内工业生产的产品中选择最合适的类型。 这些是类型： KM-3 0,22 uF 250 V； K10-47 0,1...1,0 uF 250 和 500 V； K73-9 0,1...0,15 uF 400 V； K73-11 0,1...1,0 uF 400 V； K73-15 0,1...0,22 uF 250 和 400 V； K73-16 0,22...1,0 uF 400 V； K73-17 0,1...1,0 uF 400 V； K78-2 0,1 uF 300 V； K78-4 0,47...1,0 uF 500 V； K78-6 0,12...1,0 uF 400 V。 对于低压电路（例如，在用于音量和音调控制、响度、频率相关反馈等的设备中），电容器类型的选择相对于漏电流而言不太重要，实际上不会限制设计人员。 同时，对于这些电路，要求实际电容与指定标称值的偏差最小，这对于耦合电容器不是必需的。 需要注意的是，有时电容器电容的绝对值并不那么重要（它可能与图上所示的值相差 10%），因为相同的两个电路中两个电容器的实际电容相同对称电路中的名称。 灯阴极电路中的整流滤波电容或氧化物电容的要求最低。 可以使用任何可用的类型，只要它们为工作电压提供足够的余量并且尺寸和紧固方法合适。 必须记住，在某些单元中（例如，在倍压整流器中），某些电容器的负极端子不接地，通常与电容器外壳相连。 在这些情况下，这种电容器的外壳必须与放大器的外壳可靠地隔离，以完全消除意外短路或高压冲击的可能性。 电阻器 在选择电阻器时，习惯使用晶体管的无线电爱好者将面临两个新问题。 首先，与大多数晶体管电子管放大器电路不同，所有电子管都在 A 类中工作，因此会消耗显着（有时很重要）的功率，电阻器的额定功率变得很重要，因此在电路中您经常会遇到功率指定 0,5； 1,0； 2,0 甚至 5,0 和 10,0 瓦。 请适当注意这些名称。 最好使用容差为 2% 和 5% 的 MLT (OMLT) 类型电阻器，容差为 2、1 和 2% 的 C5-ZZN，容差为 1、4 和 1% 的 P2-5，C 1- 4，功率为 0,5 W，公差为 2% 和 5%。 理想情况下使用 C2-14 或 C2-29V 类型的精密电阻器，容差为 0,25 ... 1,0%，覆盖从 10 Ohm 到 5,1 MΩ 的整个电阻范围和从 0,125 到 2 W 的功率，但这是难的。 作为功率超过 5 W 的电阻器，最好使用 C5-35V 型（旧型号 PEV）、公差为 5% 的 C37-5 或精密型 C5-5 和 C5-16 公差为 0,5 .. . 2,0%。 第二个更重要的点是绝对值的允许分布。 不幸的是，我们不得不承认，在某些电路中，需要使用容差为 1-2% 的电阻器。 可以说，大多数无线电爱好者在他们的分类中不会有这样的电阻器。 因此，作者提出了一种折衷方案，即在某些关键情况下，电路和印刷电路板提供两个串联电阻的“耦合”，而不是一个精密电阻。 在这种情况下，选择一个（主）电阻器的电阻值略小于指定电阻值，并通过选择第二个电阻器的电阻值来弥补其缺点。 让我们用一个例子来解释上面的内容。 让图表表示耦合的总电阻为 110 kOhm，容差为 1%。 在这种情况下，使用测试仪（最好是数字欧姆表），从几个指定额定值的电阻器中，我们选择一个电阻器，比如 105 或 108 kOhm，除此之外，从另一组标称值为 5,1 或2,0 kOhm，电阻为 5 或 2 kOhm 这肯定比找到一个正好为 110 kΩ 的电阻器容易。 但是，不要提前害怕：电路中通常只有几个电阻，电阻非常关键。 在大多数其他情况下，5 的分布是完全可以接受的，在某些电路中高达 10%。 关于可变电阻器，预计在立体声放大器中使用双和配对音量和音调控制时会遇到最大的困难。 它们的主要缺点是在最小值的位置（轴一直向左），两个电位器的滑块从石墨涂层到金属底座的过渡不会同时发生：一个 - 一点早些时候，另一个 - 稍晚一点，结果，例如，一个通道中的音量完全消失，而另一个 - 没有。 对于现代电子管放大器来说，这被认为是绝对不能接受的。 如果您不走运并且找不到足够相同的双电位器，则必须对其进行修改。 改进将归结为这样一个事实，即在两个双电阻器中的一个（很可能在两个电阻器中）中，必须纯机械地纠正此缺陷 - 如果设计允许，则通过弯曲集流器弓形，或通过相互，朝向彼此，承载电流收集器的平台发生位移。 此外，为确保更长的使用寿命并防止沙沙声和噼啪声，在安装到放大器之前，必须打开所有操作控件（音量、音调、立体声平衡），用酒精或纯酒精擦拭工作（载流）部分汽油（但不是汽车，甚至不再使用溶剂或丙酮！），然后用干净的技术凡士林均匀润滑（您可以将它用于儿童，但绝不是化妆品！），再次小心并紧紧关闭盖子，然后滴一滴（不再滴！）滴入轴与套管机或变压器油之间的间隙。 作为安装调节可变电阻，极少使用，主要是在功放的初调和调校时，最好选择防尘防潮的，集电器与工作接触可靠。弓的表面（例如，类型 SPZ-9、SPZ-16、SPZ-45b、SP4-2M-b 或线间线类型 SP5-16V-b 和 SP5-2V）。 半导体器件。 之前有人指出，在现代电子管放大器中，晶体管和二极管实际上不被任何制造公司使用。 事实上，西方公司生产的电子管放大器通常是具有线性频率响应的独立功能强大的接线端子，标准输入（1 或 10 V，负载为 600 欧姆），输出为 20、40 , 50 或 100 W，4 或 8 欧姆负载，不带任何控件和指示灯，或带有用于标准声源的切换输入、音量控制和两个音调控制的完整 UF（单声道或立体声 - 两者同样常见）。 此外，在立体声放大器中，有时还有立体声平衡控制。 这就是全部。 没有 EQ、LED 信号电平表、过载警报、扩展器（动态范围扩展器）——只有非常棒的高端放大器。 而在这样的放大器中，晶体管真的没用。 在我们的案例中，我们处理的不是工业发展，而是本书的每个读者都将在一份副本中制作的设计。 因此，通过在设计中引入一些服务添加来使设计复杂化不仅是允许的，而且是合理的。 其中包括一组高级音调控制（在操作范围的四个部分中）、一个用于指示输出信号的最大未失真电平的系统、一个用于根据真实信号准确设置立体声平衡的电光设备，以及一个其他人的数量。 而且由于所有这些服务设备都不会影响放大低频信号的过程，因此在晶体管和半导体二极管上执行它们是非常合理的，而不是在额外的灯上执行它们，我们将不情愿地这样做。 文学 1. 高品质管式超声波频率 作者：tolik777（又名毒蛇）； 出版：cxem.net
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