电子管放大器的计算。方案、说明

电子管放大器的计算。无线电电子电气工程百科全书

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放大器是电子设备中最常见的元件之一，但为什么我们要从过时的电子管放大器开始计算呢？原因有很多，最主要的一个是人们对电子管技术的兴趣再次复苏，尤其是在高品质声音爱好者中。电子管放大器朴实无华、可靠，虽然过电压可能会导致电极之间出现短期击穿，但在击穿之后，灯通常仍保持工作状态。过流会导致电极升温，但有足够的时间看到热阳极并花时间关闭电源。另一方面，晶体管即使在短期过载的情况下也会立即、“无声地”且永远失效。此外，我们还补充说，例如灯放大器和场效应晶体管的计算非常相似。

任何放大器的计算都首先根据放大器的用途确定其参数：放大频带、输出电压、电流或功率、负载电阻、输入电压和输入电阻。例如，对于家庭无线电综合体的 UHF，负载电阻（动态头）为 5 欧姆时，输出功率可为 4 W，频带为 70 Hz ... 12,5 kHz，输入电压为 20 mV ... 1 V，输入电阻至少为 500 kOhm。指定的输入电压范围允许您将放大器连接到许多节目源：无线电接收器、带有压电拾音器的播放器、其他设备的线路输出。

建议将此类放大器分为两部分：电压前置放大器，它必须包括音量控制（增益），可能还包括音调控制（频率响应形状）和最终功率放大器。后者是根据与前置放大器的输出信号相对应的恒定输入信号电平来计算的。

因此，我们计算灯上的放大器。最简单的非周期三极管放大器的图如图48所示。 XNUMX.

电子管放大器的计算

计算时需要一些参考数据：灯丝的电压和电流（图中未显示灯丝电路）、推荐的偏置电压、阳极电压和电流、特性S的斜率以及灯的内阻RI或其增益μ。最后三个参数通过一个简单的关系相关：μ = SRI

灯级联很好，因为在低频下它实际上不消耗信号源的功率 - 阳极电流由电网上的电压控制。尽管如此，仍然需要阻值为 1 ... 0,5 MΩ 的栅极漏电电阻器 R4,7，以便沉积在栅极上的稀有电子不会带负电荷，而是通过该电阻器返回到阴极。相同的电阻用作音量控制很方便。

需要电容器 C1，以便输入信号（如果有）的恒定分量不会落在栅极上并且不会改变灯模式。其电容通过HPF截止频率的公式计算，该截止频率必须小于最低通带频率fn：

为了不存在栅极电流，栅极电压相对于阴极必须始终为负，因此需要一些偏置电压。使用单独的负电压源实际上很不方便，因此，阴极电路中最常包含自动偏置电阻器 R2。灯的阳极电流 ia 在其上产生电压降 Uc，该电压降由正极施加到阴极，由负极施加到控制栅极。计算公式很简单：

考虑到阳极电源 Ea 的电压大约有一半会落在其上，还需要计算负载电阻：

在目前广泛使用的双三极管中，参数S-100mA/V、Ri=6kOhm、Uc=-2V、Ua=2V、ia=50mA的1,5N120P灯增益最高μ≤1（后两者与参考书上给出的250V和1,8mA不同，但我们出于经济考虑，根据灯的特性进行选择。取Ea≤240）。 2d 1,5 3 V，我们发现R120≤XNUMX kOhm，RXNUMX≤XNUMX kOhm，三极管级联增益计算如下：

增益不太高，输入信号为 20 mV 时，输出电压仅为 1,4 V，这可能不足以完全“建立”UMZCH 输出灯。您必须在三极管上使用两个级联（那么增益将是多余的，并且必须降低增益，例如使用 OOS），或者在另一盏灯中使用一个级联以提供更多增益 - 五极管（图 49）。

电子管放大器的计算

不同之处仅在于屏蔽栅R3C3的供电电路。灭弧电阻R3的阻值由下式确定

其中 Ug2 和 ig2 是屏栅电压和电流。

五极管的内阻较大，因此增益的计算采用更简单的公式

我们选择6Zh1P五极管作为最经济的。其参数 Ua = = Ug2 = 120 V、S = 5 mA/V、ia = 7 mA 和 ig2 = = 3 mA（Uc = - 1,5 V 时），这使得 R2 = = 150 欧姆。 R3 = 40 kOhm，R4 = 17 kOhm，Kμ = 85。实际上，初级阶段不使用具有如此大阳极电流的模式。将所有电阻器的电阻增加数倍是有利的，从而显着降低阳极电流。尽管该模式下特性的斜率会减小，但增益会增加并达到 150 ... 200。要在灯的较低阳极电流下计算新参数，您应该使用其特性。然而，灯对模式变化不是很敏感，很容易通过实验选择。

现在让我们转到 UMZCH。为此，生产了特殊的强大输出光束四极管和五极管。在我们的示例中，参数 Ua \u6d Ug14 \u2d 250 V、S \u11,5d 50 mA/V、ia \u2d 5 mA 和 ig6 \u50d 100 mA 且 Uc \uXNUMXd - XNUMX V 的 XNUMXPXNUMXP 四极管是合适的。我们的输出级将是单端的，在 A 类中工作。这意味着灯的静态电流将等于标称 XNUMX mA，当控制栅极上的电压发生变化时，它会发生变化，范围从零（灯关闭）到标称 XNUMX mA（灯打开）的两倍。

让我们使用公式 Δia = SΔUBX 在电网上找到所需的 AF 电压：

ΔUBx = Δia/S = 50/11,5 = 4,35 V（峰值）。

阴极电路中自偏电阻的阻值应为

如果上面计算的五极管前置放大器提供Kμ = 150，那么要在输出级栅极上获得4,35 V的幅度，输入信号必须等于4,35 / 150 = 0,029 V（峰值），即大约20 mV（有效值），这才符合规定要求。

UZCH的电路设计完成，可以画出其原理图（图50）。计算了电阻器的电阻，剩下的就是选择电容器的电容。它们的计算方式与最低通带频率的电容 C1（见上文）相同，在低于 70 Hz 时必须留有余量。

电子管放大器的计算

当然，必须将相应电阻的阻值代入公式中。例如，如果 R1C1 串的截止频率为 16Hz，电容为 0,01uF，那么 R2C2 串将具有相同的截止频率，电容为 10uF。通过取 VL1 灯的输出电容、VL2 灯的输入电容（取自参考书）和安装电容 Σ 之和（等于 3 + 13,5 + 20 - 40 pF）来检查前置放大器带宽的上限频率也很有用：

如您所见，它高于要求。

关于去耦链 R5C5 的用途，必须多说几句。输出管电流的大幅波动将不可避免地导致阳极电源电压的变化，因为电子管放大器通常由不稳定的电源供电。这样它们就不会影响初步级联的运行（我们绝对不需要这个），并且安装了一条链。电容器C5根本没有时间随着阳极电压的变化及时充电。此外，该电路还额外过滤了交流背景，以防整流滤波器中的纹波平滑不足。

现在考虑输出级的阳极电路。如果电流从 0 到 100 mA 的变化伴随着阳极电压的最大可能变化，则灯将提供最大功率，并且最大电流将对应于最小电压，最小电压应至少为 20 ... 30 V（否则信号峰值处将出现失真）。让我们考虑输出变压器初级绕组有源电阻上的另外 10 伏电压降，并得到阳极处交流电压的幅度 250 - 10 - 30 = 210 V。交流电压添加到直流电源电压中。请注意，当阳极电流减小到零（在输入信号的负半波上）时，瞬时阳极电压将增加到 250 + 210 = 460 V。正如已经提到的，灯很容易承受这样的电压。

阳极电路中 AF 信号的振荡功率为

P \u2d Um im / 210 \u0,05d 2 5,25 / XNUMX \uXNUMXd XNUMX W。

考虑到输出变压器的小损耗，我们满足了设定条件（负载为 5 W）。让我们找出 AF 电流 RH 所需的初级绕组电阻：

RH \u210d Um / im \u50d 4,2/XNUMX \uXNUMXd XNUMX kOhm。

知道了 RH 和磁头电阻 Rg，现在可以找到输出变压器 T1 的变压比，同时考虑以下因素：如果变压器将电压降低 n 倍，则次级绕组电路中的电流增加相同量，则电阻将转换为 n² 一次：

在音频频谱的较高频率处，UMZCH增益增加，因为转换为初级绕组的磁头音圈的电感电阻以及变压器T1的初级绕组的漏感电阻被添加到有源负载电阻RH中。为了补偿上升，电容器C7与初级绕组并联，由于指定参数的不确定性，其电容很难计算，因此根据所需的频率响应形状通过实验选择。

自测题。也许您已经厌倦了理论计算？如果没有，那么就根据自己设定的要求来计算功放，如果是，那就找一个不需要的显像管电视之类的，拆掉它。如果前面板是用刨花板切下来并用布覆盖的，则可以从木箱中获得良好的声学系统。将一个头放在面板上，最好不要放在中心，最好是两个或多个，串联或并联连接，具体取决于它们的电阻。组装一个如上所述的放大器并享受“电子管”声音。实施该项目所需的所有细节都可以在旧电视中找到。

作者：V.Polyakov，莫斯科

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弗拉德
这篇文章帮助很大。非常感谢！ [;)]

亚历山大
V. Polyakov 是谁？不就是 Vladimir Timofeevich，他是关于同步接收和 PLL 的多篇文章和几本书的作者吗？

亚历山大
但是没有OOS的6P14P五极管（文中称为四极管）呢？在这种情况下，你能做到吗？

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