Схема простейшего усилительного каскада на трех электродной лампе триоде

Что такое транзисторный усилительный каскад и как он работает, примеры схем усилительных каскадов на транзисторе. В любой аналоговой электронной технике применяются усилительные каскады на транзисторах, как самостоятельные, так и в составе микросхем. И так, из школьного курса физики, мы знаем что биполярные транзисторы бывают структур P-N-P и N-P-N.

Вдаваться в подробности строения кристалла мы здесь не будем. Лучше разберемся что это нам дает. Так вот, питание биполярного транзистора P-N-P подается плюсом на его эмиттер, а минусом на его коллектор. И некоторое отрицательное, относительно эмиттера, напряжение смещения подается на его базу.

А вот питание биполярного транзистора N-P-N, совсем наоборот, — подается минусом на его эмиттер, а плюсом на его коллектор, и некоторое положительные, относительно эмиттера, напряжение смещение на его базу. Здесь будем рассматривать усилительные каскады на транзисторах структуры N-P-N.

Потому что такие каскады сейчас наиболее распространены, — почти вся современная аппаратура имеет общий минус, а питается положительным напряжением относительно общего минуса. Все что здесь будет сказано в отношении транзистора N-P-N применимо и к транзистору P-N-P, только все напряжения будут в обратной полярности.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Устройство и принцип действия 2.1 Структура усилителя 2.1.1 Каскады усиления
  • 2.2 Режимы (классы) мощных усилительных каскадов
  • 3 Классификация
      3.1 Аналоговые усилители и цифровые усилители
  • 3.2 Виды усилителей по элементной базе
  • 3.3 Виды усилителей по диапазону частот
  • 3.4 Виды усилителей по полосе частот
  • 3.5 Виды усилителей по типу нагрузки
  • 3.6 Специальные виды усилителей
  • 3.7 Некоторые функциональные виды усилителей
  • 3.8 Усилители в качестве самостоятельных устройств
  • 4 Основные нормируемые параметры
  • 5 См. также
  • 6 Примечания
  • 7 Литература
  • 8 Ссылки
  • Схема простейшего усилительного каскада на трех электродной лампе триоде

    Электронная лампа, имеющая три электрода, называется триодом. Устройство одного из типов триода показано на рис. 1. Триод отличается от диода тем, что между его катодом и анодом находится третий электрод, выполненный в виде проволочной спирали, который называется сеткой. Анод, сетка и катод присоединяются, как и у диода, к штырькам цоколя лампы. По своему расположению сетка мешает или помогает электронам, вылетевшим с катода, достигнуть анода. Между сеткой и катодом включается напряжение, которое называется сеточным напряжением Uc. Когда напряжение на сетке триода равно нулю (рис. 1-а), лампа работает как диод. Приложенное между сеткой и катодом напряжение Uс создает дополнительное электрическое поле, воздействующее на летящие от катода к аноду электроны. Если это напряжение отрицательно, то вылетающие из катода электроны оказываются под действием притягивающей силы положительно заряженного анода и отталкивающей силы отрицательно заряженной сетки. Если отрицательное напряжение на сетке мало, то ее отталкивающая сила, действующая на электроны, невелика, поэтому сравнительно большая часть электронов пролетает через сетку к аноду. Однако с увеличением отрицательного напряжения на сетке отталкивающая сила электрического поля, действующая на электроны, возрастает. Вследствие этого сквозь сетку к аноду пролетает меньшее число электронов и анодный ток уменьшается. Роль отрицательно заряженной сетки подобна роли регулируемого сопротивления в электрической цепи. При некотором значении отрицательного напряжения на сетка величина ее отталкивающей силы становится настолько большой,

    Узнай стоимость своей работы

    Бесплатная оценка заказа!

    История

    • 1904 год — Ли де Форест на основе созданной им электронной лампы — триода — разработал устройство усиления электрических сигналов (усилитель), состоящее из нелинейного элемента (лампы) и статического сопротивления Ra, включенного в анодную цепь.
    • 1932 год — Гарри Найквист определил условия устойчивости (способности работать без самовозбуждения) усилителей, охваченных отрицательной обратной связью.
    • 1942 год — в США построен первый операционный усилитель — усилитель постоянного тока с симметричным (дифференциальным) входом и значительным собственным коэффициентом усиления (более 1000) как самостоятельное изделие. Основным назначением данного класса усилителей стало его использование в аналоговых вычислительных устройствах для выполнения математических операций над электрическими сигналами. Отсюда его первоначальное название — решающий.

    Справочная книга oldradio мастера

    В сокращении. Полный текст статьи в приерепленном файле

    В статье приведен краткий анализ параметров триодного однотактного каскада с выходным трансформатором типа ТВЗ и определены его реально достижимые параметры. Предложен способ переделки трансформаторов типа ТВЗ, не связанный с его перемоткой, позволяющий улучшить его параметры. Приведена схема лампового усилителя, предназначенного для работы с переделанным трансформатором, и приведены результаты его испытаний.

    Эта статья носит прикладной характер и предназначена для достаточно опытных радиолюбителей. Я не буду вдаваться в подробности выбора элементов – рекомендаций, хоть пруд пруди — и подробности монтажа, а ограничусь только сведениями, дающими возможность повторить усилитель всем желающим.

    Множество разговоров про чудо лампового звука, естественно, вызывает желание это чудо услышать; и первое, с чем столкнутся желающие – проблема выходного трансформатора. Проблема решается тремя путями.

    Первый путь – изготовление трансформатора самостоятельно, это вполне возможно, но совсем не просто.

    Второй путь – купить хороший выходной трансформатор, это просто, но совсем не дешево.

    Третий путь – использовать то, что наиболее доступно, как в физическом, так и в финансовом плане.

    Так как большинство людей идет третьим путем, я решил его изучить более подробно и проследовал на радиорынок. Зрелище, как говаривал ослик Иа, было душераздирающим. Фактически, оказались доступными только выходные трансформаторы от старых телевизоров. Зато можно было выбрать разные типы, и цена могла согреть даже душу скряги: она колебалась от 0.3 до 0.6 доллара, в зависимости от количества алкоголя, выпитого продавцом. Чаще всего встречались трансформаторы типа ТВЗ-1-9, их я и приобрел для экспериментов. Купил я и трансформаторы других типов для сравнения. Как оказалось, лучшими по параметрам оказались трансформаторы ТВЗ-1-1 и ТВ-2А-Ш наиболее почтенного возраста, но ТВЗ-1-9 было больше, именно с ними я решил бороться дальше.

    Задача была поставлена следующим образом – попытаться улучшить параметры трансформатора его переделкой, но не перемоткой, а потом спроектировать выходной каскад так, чтобы максимально скомпенсировать его недостатки.

    Переделка трансформатора.

    Переделка трансформатора заключается в изменении способа сборки сердечника. Исходно сердечник собран с зазором (реально, и Вы это увидите, прокладки в сердечнике нет, используется конструктивный зазор). Давайте удалим зазор сборкой сердечника вперекрышку и посмотрим, что получится.

    Для переделки трансформатор надо вынуть из металлической обоймы, предварительно разогнув крепежные лапки. Далее, изъяв из катушки магнитопровод, аккуратно отделите пластины друг от друга и соберите сердечник вперекрышку. Сборку сердечника делайте тщательно, для уменьшения конструктивного зазора, и обязательно используйте все имеющиеся в наличии пластины. Скорее всего, замыкающих пластин не хватит, поэтому желательно иметь еще один трансформатор с аналогичным сердечником. Если Вы переделываете два трансформатора, число пластин в обоих должно быть одинаковым. Вид переделанного трансформатора без обоймы показан на рисунке 5.

    После сборки трансформатор желательно вставить в обойму. Легче всего это проделать, используя большие слесарные тиски, но особенно не усердствуйте – большие механические напряжения ухудшают магнитные свойства стали.

    Я проделал все вышеуказанные операции и измерил параметры трансформатора.

    Получилось следующее:

    Индуктивность первичной обмотки 12.3 H;

    Индуктивность рассеяния 57 mH;

    Емкость 0.3 µF.

    Коэффициент трансформации и сопротивления обмоток, естественно, не изменились.

    Как Вы видите, параметры трансформатора существенно улучшились – индуктивность первичной обмотки выросла почти в два раза, а паразитные параметры не изменились. Вы можете справедливо отметить: в трансформаторе нет зазора, следовательно, нет его линеаризующего воздействия – согласен, но заметьте, отсутствие подмагничивания дало нам уменьшение амплитуды магнитной индукции в сердечнике на 0.3 Т при одинаковой выходной мощности. В итоге, коэффициент искажений, вносимый трансформатором, уменьшился. Совершенно очевидно, что возросшая индуктивность первичной обмотки позволяет расширить полосу воспроизводимых частот.

    Теперь, конечно, трансформатор не может работать с подмагничиванием, и для его возбуждения необходимо использовать другой тип выходного каскада.

    Выходной каскад

    Наиболее очевидный путь — использовать дроссельный выходной каскад [2] и отделить трансформатор от цепи анода лампы емкостью (рисунок 6).

    Это решает основную задачу — исключить подмагничивание выходного трансформатора, но требует использования дросселя в анодной цепи. Требования к дросселю предъявляются не менее жесткие, чем к выходному трансформатору (по величине индуктивности, амплитуде индукции и паразитным параметрам). Поэтому, этот вариант для нас неприемлем. Хочу сразу предупредить читателей, что использование дросселей фильтров в этой схеме абсолютно недопустимо.

    Наиболее подходящей для наших целей является схема с источником тока в цепи анода [3] (рисунок 7).

    Такая схема имеет ряд преимуществ по сравнению с дроссельным каскадом. Высокое выходное сопротивление источника тока позволяет получить от лампы максимальное усиление, каскад имеет более широкую полосу воспроизводимых частот, снижаются требования к источнику питания, вся конструкции имеет гораздо меньшие габариты.

    Хочу более подробно коснуться вопроса полосы воспроизводимых частот и качества источника питания. Если в дроссельном каскаде принять индуктивность дросселя, равной бесконечности, а паразитные параметры равными нулю, то каскады будут иметь одинаковые параметры по коэффициенту усиления и полосе воспроизводимых частот. Но реализовать такой дроссель невозможно с реальным дросселем, так как конечная индуктивность ограничит полосу частот снизу, а паразитные параметры сверху. А вот источник тока с параметрами, близкими к идеальным, реализовать вполне возможно. Большим плюсом каскада с источником тока является отсутствие жестких требований к элементам источника питания, через него не протекает переменная составляющая тока нагрузки, а замыкается в контуре, образованном лампой, разделительной емкостью и первичной обмоткой трансформатора. Это дает возможность использовать в источнике любые типы емкостей и, в общем, не особенно важна амплитуда пульсаций.

    Существуют и минусы.

    Самым неприятным является то, что требуемое напряжение питания гораздо выше (как минимум в полтора раза по сравнению с дроссельным каскадом). Эффективность каскада, соответственно, меньше. И схема каскада гораздо сложнее.

    Источник тока можно выполнить по любой схеме, как на лампе, так и на транзисторах. Я склонился к варианту на транзисторах по следующим причинам. Транзисторная схема позволяет получить более высокое качество стабилизации тока, минимальное рабочее напряжение гораздо ниже (итак, требуется весьма высокое анодное напряжение), не требуется дополнительная накальная обмотка для верхней лампы.

    Предметом Вашей особой заботы должна стать разделительная емкость Cc. Ее качество будет влиять на выходной сигнал, так как через нее протекает выходной ток лампы. Про электролитические конденсаторы сразу следует забыть, можно использовать бумажные и пленочные емкости. Эта проблема не так страшна, как кажется, так как емкость относительно не велика и вполне может быть набрана даже из емкостей типа К73-17, 1.0х400V.

    Схема усилителя

    Полная принципиальная схема усилителя приведена на рисунке 8, там же указаны режимы ламп по постоянному току. Выбор активных компонентов схемы, в основном, определился возможностью их приобретения широким кругом радиолюбителей.

    Усилитель двухкаскадный: первый каскад выполнен на триодной части лампы VL1, выходной каскад на пентодной части, которая включена триодом. В обоих каскадах в анодной цепи используются источники тока. Преимущества использования источника в выходном каскаде мы обсудили выше, использование источника тока в каскаде предварительного усиления также вполне обосновано.

    Во-первых, это дает возможность получить от лампы максимальное усиление. Во-вторых, работа лампы при фиксированном токе позволяет снизить коэффициент гармоник каскада в два — два с половиной раза. Хорошая частотная характеристика обеспечивается выбором достаточно большой величины тока покоя лампы. В каскаде используется автоматическое смещение, образующееся на резисторе R4, также через него вводится не глубокая местная отрицательная обратная связь. При желании, усилитель можно охватить общей обратной связью, подав в цепь катода триода часть сигнала с выхода усилителя, через резистор R8.

    В выходном каскаде используется фиксированное смещение, величина которого регулируется резистором R12. Основное назначение резистора R13 — обеспечить удобное измерение тока покоя выходного каскада, здесь желательно использовать однопроцентный резистор.

    Для защиты компонентов выходного каскада от перенапряжений используется варистор RU1 с квалификационным напряжением 180V (SIOV-S05K180). Малые паразитные параметры варистора практически не оказывают влияния на выходной сигнал. В место варистора можно использовать газовые разрядники легкой серии или телекоммуникационные супрессоры с малой емкостью на подходящее напряжение.

    Применение сложных каскодных источников тока обусловлено большим размахом переменного напряжения на анодах ламп [4] (особенно в выходном каскаде). Использование простых схем на одном транзисторе (это относится и к варианту источника тока на полевом транзисторе с резистором в цепи истока), рекомендуемых некоторыми авторами, не позволяет обеспечить приемлемый уровень стабилизации тока в широком диапазоне частот. В выходном каскаде даже использование каскодной схемы не решает всех проблем. На частотах, превышающих 25.30 kHz, начинает становиться заметным спад усиления за счет влияния емкостей транзистора VT4. Несколько расширить полосу частот каскада можно, заменив пару транзисторов VT4, VT5 на один высокочастотный, высоковольтный PNP транзистор подходящей мощности (например, типа 2SB1011). Однако такие транзисторы не являются широко доступными, поэтому приведена схема на более доступных компонентах.

    Я хочу коснуться еще одного вопроса, связанного с применением источников тока и их влиянием на качество звука. Идеальный источник тока, естественно, не окажет никакого влияния, но реальные схемы могут оказывать. Прежде, чем рекомендовать эту схему, я ее достаточно подробно исследовал, и существенного ухудшения спектра выходного сигнала в диапазоне звуковых частот не обнаружил. Для исследований использовался спектроанализатор с динамическим диапазоном 120db и селективный вольтметр с еще более впечатляющими параметрами – 140db. Конечно, отличия от резистивного каскада существуют, но на уровне -80.-90 db. Во многих случаях, это уже ниже собственных шумов каскада. Действительно на что надо обратить внимание, это уровень шумов каскада с источником тока. Применение активных элементов в цепи анода приводит к некоторому возрастанию шумов, это в равной мере относится и к источникам, выполненным на лампах, но для каскадов, работающих с уровнями входных сигналов в сотни милливольт, принципиального значения не имеет. Во входных каскадах высокочувствительных усилителей это надо иметь в виду.

    Я не сторонник подхода борьбы “за чистоту рядов” ради самой борьбы и отрицания реальных преимуществ гибридных схем. Результатом такого подхода, на мой взгляд, будет топтание вокруг решений 50-х годов прошлого века и рассуждения о необходимом составе используемого припоя. Самым пикантным в нашем случае является то, что сигнал усиливается именно лампами (через источник тока переменная составляющая практически не протекает).

    Налаживание усилителя

    При использовании заведомо исправных деталей и правильном монтаже проблем с налаживанием не возникает. Для налаживания усилителя, как минимум, необходим тестер, очень желательно наличие генератора и осциллографа. Перед включением усилителя установите движки переменных резисторов R5, R14 в верхнее по схеме положение (соответствует минимальному току), R12 — в нижнее положение. Это не ошибка, лампу надо полностью отпереть. Вход усилителя должен быть закорочен. Сначала установите ток покоя первого каскада (R5), потом выходного (R14). Нужное напряжение на аноде VL1:2 (R12) устанавливается в последнюю очередь. Точную подстройку напряжения смещения VL1:2 выполняют, подав на вход усилителя сигнал (выход, естественно, должен быть нагружен на эквивалент нагрузки). Необходимо добиться максимального размаха напряжения на аноде выходной лампы при минимальных искажениях.

    Следует заметить, что ограничение верхней полуволны выходного напряжения происходит довольно резко. Это связано с выходом источника тока из режима стабилизации. При использовании лампового источника тока этот эффект менее заметен.

    В схеме выходного каскада существует интересная возможность. Разделительная емкость C4 совместно с индуктивностью первичной обмотки образуют низкодобротный, последовательный резонансный контур. Резонансная частота контура с номиналами элементов, указанных на схеме, приблизительно равна 10 Hz и существенного влияния на выходной сигнал не оказывает.

    Уменьшая значение емкости C4, можно сдвинуть резонансную частоту контура в область более высоких частот, что приведет к подъему (расширению) частотной характеристики в низкочастотной области. Это теоретические предпосылки, реальные процессы, происходящие в этом контуре, гораздо сложнее, и результат не всегда однозначен. Я не берусь давать Вам по этому поводу рекомендаций (это надо слушать), и проведение такого эксперимента оставляю на Ваше усмотрение.

    Компоненты

    Конкретные типы компонентов я перечислять не буду, но хочу обратить Ваше внимание на некоторые моменты.

    Подстроечные резисторы, очень желательно, применить многооборотные. Вполне подойдут типы – СП3-37, СП3-39, СП5-2, СП5-3, СП5-14

    В качестве разделительной емкости C4 желательно использовать металлобумажные типы емкостей (МБГЧ, МБГО, МБГТ) с рабочим напряжением не менее 400 V.

    Транзистор VT4 необходимо установить на радиатор, способный рассеять 5.6 W мощности (необходимая площадь радиатора — 120.150 см2).

    Заключение

    Получившийся усилитель – это не “Ongaku”, но и не говорящая консервная банка китайского производства за 20 долларов. У него чистый певучий звук. Конечно, маленькая выходная мощность накладывает определенные ограничения на его использование. Для озвучивания комнаты среднего размера эта мощность явно маловата, но как телефонный усилитель он будет совсем не плох.

    Я бы сравнил этот усилитель с флакончиком пробных духов, Вы сможете сами оценить особенности лампового звука и решить, насколько он Вам нравится, а не полагаться на мнение других людей.

    Усилитель можно совершенствовать дальше. Весьма перспективным направлением является использование более линейных ламп. Результаты моделирования показали, что использование на выходе триодов средней мощности позволяет уменьшить коэффициент гармоник на полной мощности еще в полтора — два раза. Но это неизбежно приводит к увеличению числа ламп (которые еще и дефицитны) и усложнению схемы.

    Не сошелся свет клином и на трансформаторах ТВЗ. Опытные радиолюбители на основе описанного подхода, используя более качественные трансформаторы, могут реализовать свои конструкции с гораздо лучшими параметрами. Потенциальные возможности выходного каскада с источником тока довольно велики.

    В заключение, я хочу заметить, что использование трансформаторов типа ТВЗ — это большой компромисс между качеством и стоимостью. Для реализации высококачественного лампового усилителя необходимо использование хорошего выходного трансформатора.

    Литература

    1. Г.С. Цыкин, Трансформаторы низкой частоты, Связьиздат, 1955
    2. Г.В. Войшвилло, Усилители низкой частоты, Связьиздат, 1939.
    3. А.П. Ложников, Е.К. Сонин, Каскодные усилители, Энергия, 1964.
    4. П. Хоровиц, У. Хилл, Искусство схемотехники, Мир, 1983.

    (с) Евгений Карпов, 2002; (с) Энциклопедия ламповой радиоаппаратуры, 2002

    Устройство и принцип действия

    УНЧ с обратной связью. Типичная схема

    Структура усилителя

    Усилитель представляет собой в общем случае последовательность каскадов усиления (бывают и однокаскадные усилители), соединённых между собой прямыми связями.

    В большинстве усилителей, кроме прямых, присутствуют и обратные связи (межкаскадные и внутрикаскадные). Отрицательные обратные связи позволяют улучшить стабильность работы усилителя и уменьшить частотные и нелинейные искажения сигнала. В некоторых случаях обратные связи включают термозависимые элементы (термисторы, позисторы) — для температурной стабилизации усилителя или частотнозависимые элементы — для выравнивания частотной характеристики.

    Некоторые усилители (обычно УВЧ радиоприёмных и радиопередающих устройств) оснащены системами автоматической регулировки усиления (АРУ) или автоматической регулировки мощности (АРМ). Эти системы позволяют поддерживать приблизительно постоянный средний уровень выходного сигнала при изменениях уровня входного сигнала.

    Между каскадами усилителя, а также в его входных и выходных цепях, могут включаться аттенюаторы или потенциометры — для регулировки усиления, фильтры — для формирования заданной частотной характеристики и различные функциональные устройства — нелинейные и др.

    Как и в любом активном устройстве, в усилителе также присутствует источник первичного или вторичного электропитания (если усилитель представляет собой самостоятельное устройство) или цепи, через которые питающие напряжения подаются с отдельного блока питания.

    Каскады усиления

    Каскад усиления — ступень усилителя, содержащая один или несколько усилительных элементов, цепи нагрузки и связи с предыдущими или последующими ступенями.

    В качестве усилительных элементов обычно используются электронные лампы или транзисторы (биполярные, полевые), а в некоторых случаях могут применяться и двухполюсники, например, туннельные диоды (используется свойство отрицательного сопротивления) и др. Полупроводниковые усилительные элементы (а иногда и вакуумные) могут быть не только дискретными (отдельными) но и интегральными (в составе микросхем), часто в одной микросхеме реализуется полностью законченный усилитель.

    В зависимости от способа включения усилительного элемента различаются каскады с общей базой, общим эмиттером, общим коллектором (эмиттерный повторитель) (у биполярного транзистора), с общим затвором, общим истоком, общим стоком (истоковый повторитель) (у полевого транзистора) и с общей сеткой, общим катодом, общим анодом (у ламп)

    • Каскад с общим эмиттером (истоком, катодом) — наиболее распространённый способ включения, позволяет усиливать сигнал по току и напряжению одновременно, сдвигает фазу на 180°, то есть является инвертирующим.
    • Каскад с общей базой (затвором, сеткой) — усиливает только по напряжению, применяется редко, является наиболее высокочастотным, фазу не сдвигает.
    • Каскад с общим коллектором (стоком, анодом) — называется также повторителем (эмиттерным, истоковым, катодным), усиливает ток, оставляя напряжение сигнала равным исходному. Применяется в качестве буферного усилителя. Важными свойствами повторителя являются его высокое входное и низкое выходное сопротивления, фазу не сдвигает.
    • Каскад с распределенной нагрузкой — каскад, занимающий промежуточное положение между схемой включения с общим эмиттером и общим коллектором. Как вариант каскада с распределенной нагрузкой, выходной каскад усилителя мощности «двухподвес». Важными свойствами являются задаваемый элементами схемы фиксированный коэффициент усиления по напряжению и низкие нелинейные искажения. Выходной сигнал дифференциальный.

    Каскодный усилитель — усилитель, содержащий два активных элемента, первый из которых включен по схеме с общим эмиттером (истоком, катодом), а второй — по схеме с общей базой (затвором, сеткой). Каскодный усилитель обладает повышенной стабильностью работы и малой входной ёмкостью. Название усилителя произошло от словосочетания «КАСКад через катОД» (англ. CASCade to cathODE)[2]

    Каскады усиления могут быть однотактными и двухтактными.

    • Однотактный усилитель — усилитель, в котором входной сигнал поступает во входную цепь одного усилительного элемента или одной группы элементов, соединённых параллельно.
    • Двухтактный усилитель — усилитель, в котором входной сигнал поступает одновременно во входные цепи двух усилительных элементов или двух групп усилительных элементов, соединённых параллельно, со сдвигом по фазе на 180°.

    Режимы (классы) мощных усилительных каскадов

    Подробное рассмотрение темы: Классификация электронных усилителей

    Особенности выбора режима мощных каскадов связаны с задачами повышения экономичности питания и уменьшения нелинейных искажений. В зависимости от способа размещения начальной рабочей точки усилительного прибора на статических и динамических характеристиках различают следующие режимы усиления

    • Режим A
    • Режим B
    • Режим B, двухтактный каскад
    • Режим C
    • Углы отсечки полуволны сигнала в различных режимах

    Мною опробованы различные схемы усилителей напряжения:

    Часто в литературе указывается на то, что основные искажения в УМЗЧ вносятся выходными транзисторами как наименее быстродействующими. Но это утверждение, на мой взгляд, справедливо только для усилителей с глубокой общей отрицательной обратной связью.

    В них на выходные транзисторы подается сигнал импульсного характера очень сложной формы, являющийся результатом вычитания неискаженного входного сигнала и сигнала с выхода усилителя со всем “букетом” искажений от усилительных и оконечных каскадов. Использование раздельного усиления сигналов по напряжению и по току без общей ООС показывает, что основные искажения возникают в усилителе напряжения.

    Оконечный усилитель тока, работающий в режиме повторителя, генерирует, в основном, переключательные искажения, уровень которых даже в режиме класса “В” обычно не превышает 0,1% и эффективно устраняется переводом в режим класса “А” или “А+”. В этом случае на оконечный усилитель тока приходит сигнал, близкий к синусоидальному, хотя и искаженный усилителем напряжения.

    Сюда добавляются гармоники этого сигнала, которые по форме также являются синусоидальными, и с ними легко справляются даже медленные выходные транзисторы. Поэтому основная задача получить усиленный по напряжению сигнал с минимальными искажениями.

    • транзисторный с неглубокой общей ООС [1, рис.5];
    • ламповый резистивный каскад с катодным повторителем на выходе [2. рис.1];
    • трансформаторный усилитель [3];
    • классический ламповый SRPP- каскад с автосмещением на лампе 6Н23П (4].

    Все варианты усилителей напряжения подключались к мощному усилителю тока, работающему в режиме класса “А” [3]. Такой оконечный каскад позволяет очень четко определить разницу в звучании всех тестируемых усилителей, а также изменения в звуке при регулировке режимов.

    Что касается переключательных искажений, то с описываемыми усилителями напряжения при переводе оконечного усилителя тока в режим класса “В” (на выход подключен только усилитель следящего питания) в одном из каналов, Очень трудно определялась разница в качестве звука. Это еще раз подтверждает, что основные слышимые искажения возникают именно в каскаде усиления напряжения.

    В итоге, я пришел к двум схемам, которые и предлагаю на суд читателей. Одна рассчитана на “лампадников”, предпочитающих “сочный”, “насыщенный” звук, а другая — для любителей “чистого и прозрачного”.

    Для обеспечения поиска “желаемого” звука в схему введены три практически независимые регулировки:

    1. анодного напряжения;
    2. фиксированного смещения на сетке усилительного триода;
    3. тока покоя.

    Использование фиксированного смещения позволило устранить катодный резистор и конденсатор большой емкости для шунтирования этого резистора по переменному току, как это делается в классическом SRPP-каскаде. Источник тока на транзисторе VT1 и диодах VD1, VD2 обеспечивает стабильный анодный ток через оба триода. Величина этого тока регулируется резистором R5 в пределах 1,5…7 мА.

    Анодное напряжение подается от стабилизатора [2], обеспечивающего плавное его нарастание при включении и регулировку резистором R10 в пределах 100…220 В. Для удобства регулировки все подстроечные резисторы желательно вывести на верхнюю панель шасси.

    Использование качественных многооборотных резисторов позволяет производить все настройки при включенном усилителе и сразу оценивать их влияние на качество звука. Накал лампы лучше осуществлять выпрямленным и стабилизированным напряжением (6 В). Напряжение фиксированного смещения (0. ..5 В) формируется из -15 В, которое используется для ОУ интеграторов в оконечном усилителе тока.

    Монтаж усилителя осуществляется навесным способом с использованием лепестков ламповой панельки и дополнительных контактных площадок в виде небольших квадратиков из фольгированного стеклотекстолита, приклеиваемых на шасси со стороны монтажа в нужных точках. Стабилизатор напряжения собран на печатной плате, чертеж которой приведен на рис.2.

    Вторая схема усилителя напряжения является “твердотельной” и выполнена на “советских” комплектующих: ОУ К157УД2 и транзисторах КТ940А (рис.3). Высокая линейность ламповых SRPP-каскадов общепризнанна, поэтому я решил применить аналогичное решение и в транзисторном каскаде. Использование в качестве усилительного элемента “источника тока управляемого напряжением” на DA1 и VT1, а также высоковольтное питание транзисторов заимствованы из [6].

    Вместо резистивной нагрузки включена динамическая на транзисторах VT2 и VT3. Чтобы дополнительно повысить нагрузочную способность усилителя, введен выходной эмиттерный повторитель\/Т4 с источником тока в нагрузке VT5. Высокая линейность усилителя обеспечивается охватом глубокой ООС через DA1 самого нелинейного элемента транзистора VT1 и созданием облегченных условий работы с использованием динамической нагрузки в виде составного эмиттерного повторителя VT2, VT3.

    Для расширения области линейной работы усилительного транзистора усилитель питается высоким (160 В) “ламповым” напряжением. Так как усилитель не охвачен общей ООС, то коэффициент усиления зависит от коэффициента передачи тока транзистора VT1, поэтому их желательно подобрать в обоих каналах одинаковыми. Точную подстройку усиления обеспечивает резистор R3.

    Изменяя его сопротивление (от 0 до 2,2 кОм) можно компенсировать разницу усилений до 6 дБ. При подключении усилителя к ламповому оконечному каскаду можно исключить выходной эмиттерный повторитель на VT4. VT5 и повысить напряжение питания транзисторов до 300 В. Для раскачки двухтактного лампового “оконечника” подойдет фазоинверсный усилитель из [6].

    Высоковольтное питание транзисторов осуществляется от того же стабилизатора, что и лампового SRPP. В принципе, для транзисторов источник можно упростить, т.к. транзисторам не требуется плавное нарастание напряжения и его регулирование. Цепь R7-C3 совместно с R6-C2 обеспечивает подъем низких частот в диапазоне 40 ..80 Гц на 6 дБ. Если это не требуется, то для устранения подъема достаточно увеличить емкость С2 на порядок.

    При необходимости можно уменьшить коэффициент усиления каскада либо заменой транзистора VT1 с меньшим коэффициентом передачи тока, либо введением резистора R8, который с R7 образует делитель переменного напряжения в базе составного эмиттерного повторителя. Для двухканального усилителя напряжения разработана печатная плата, изображенная на рис.4.

    В схеме на рис.3 роль стабилитрона VD1 в эмиттере VT1 заключается в гашении избытка отрицательного напряжения. В сигнальной цепи использование стабилитрона, в общем-то, нежелательно из-за его повышенной “шумности”. Его можно исключить, заменив резистором сопротивлением 6.8…7,5 кОм и увеличив тем самым глубину местной ООС транзистора VT1.

    Лучшим выходом является использование источника тока на полевом транзисторе VT6 с резистором R13 в цепи истока для подбора необходимой величины тока VT1 (рис.5). Чтобы не вносить изменений в печатную плату усилителя, эти элементы можно разместить на дополнительной маленькой плате (рис.6), которую установить на место стабилитрона на жестких выводах перпендикулярно основной плате, а вместо R10 запаять перемычку.

    Подбор R13 удобнее произвести отдельно. Для этого подключить плату через миллиамперметр к источнику -15 В и изменением сопротивления R13 (вместо него включить переменный резистор сопротивлением 1 кОм) добиться показаний миллиамперметра 1.4 мА. В заключение хотелось бы сказать, что хотя “на вкус и цвет (я добавлю — и на звук) товарищей нет”, мне больше нравится звучание транзисторного усилителя.

    Классификация

    Аналоговые усилители и цифровые усилители

    • В аналоговых усилителях аналоговый входной сигнал без цифрового преобразования усиливается аналоговыми усилительными каскадами. Выходной аналоговый сигнал без цифрового преобразования подаётся на аналоговую нагрузку.
    • В цифровых усилителях, после аналогового усиления входного аналогового сигнала аналоговыми усилительными каскадами до величины, достаточной для аналого-цифрового преобразования аналого-цифровым преобразователем (АЦП, ADC), происходит аналого-цифровое преобразование аналоговой величины (напряжения) в цифровую величину — число (код), соответствующий величине напряжения входного аналогового сигнала. Цифровая величина (число, код) либо непосредственно подаётся через буферные управляющие усилительные каскады на цифровое выходное исполнительное устройство, либо подаётся на мощный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, DAC), мощный аналоговый выходной сигнал которого подаётся на аналоговое выходное исполнительное устройство.

    Виды усилителей по элементной базе

    • Ламповый усилитель — усилитель, усилительными элементами которого служат электронные лампы
    • Полупроводниковый усилитель — усилитель, усилительными элементами которого служат полупроводниковые приборы (транзисторы, микросхемы и др.)
    • Гибридный усилитель — усилитель, часть каскадов которого собрана на лампах, часть — на полупроводниках
    • Квантовый усилитель — устройство для усиления электромагнитных волн за счёт вынужденного излучения возбуждённых атомов, молекул или ионов.

    Виды усилителей по диапазону частот

    • Усилитель постоянного тока (УПТ) — усилитель входных напряжений или токов, нижняя граничная частота которых равна нулю. Применяется в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.
    • Усилитель низкой частоты (УНЧ, усилитель звуковой частоты, УЗЧ) — усилитель, предназначенный для работы в области звукового диапазона частот (иногда также и нижней части ультразвукового, до 200 кГц). Используется преимущественно в технике звукозаписи, звуковоспроизведения, а также в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.
    • Усилитель высокой частоты (УВЧ, усилитель радиочастоты, УРЧ) — усилитель сигналов на частотах радиодиапазона. Применяется преимущественно в радиоприёмных и радиопередающих устройствах в радиосвязи, радио- и телевизионного вещания, радиолокации, радионавигации и радиоастрономии, а также в измерительной технике и автоматике
    • Импульсный усилитель — усилитель, предназначенный для усиления импульсов тока или напряжения с минимальными искажениями их формы. Входной сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы в усилителе являются определяющими при нахождении формы сигнала на выходе. Основной характеристикой является импульсная передаточная характеристика усилителя. Импульсные усилители имеют очень большую полосу пропускания: верхняя граничная частота нескольких сотен килогерц — нескольких мегагерц, нижняя граничная частота обычно от нуля герц, но иногда от нескольких десятков герц, в этом случае постоянная составляющая на выходе усилителя восстанавливается искусственно. Для точной передачи формы импульсов усилители должны иметь очень малые фазовые и динамические искажения. Поскольку, как правило, входное напряжение в таких усилителях снимается с широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), выходная мощность которых составляет десятки милливатт, то они должны иметь очень большой коэффициент усиления по мощности. Применяются в импульсных устройствах радиолокации, радионавигации, автоматики и измерительной техники.

    Виды усилителей по полосе частот

    • Широкополосный (апериодический) усилитель — усилитель, дающий одинаковое усиление в широком диапазоне частот
    • Полосовой усилитель — усилитель, работающий при фиксированной средней частоте спектра сигнала и приблизительно одинаково усиливающий сигнал в заданной полосе частот
    • Селективный усилитель — усилитель, у которого коэффициент усиления максимален в узком диапазоне частот и минимален за его пределами

    Виды усилителей по типу нагрузки

    • с резистивной;
    • с емкостной;
    • с индуктивной;
    • с резонансной;
    • с выходным трансформатором;
    • с активной нагрузкой[3].

    Специальные виды усилителей

    • Дифференциальный усилитель — усилитель, выходной сигнал которого пропорционален разности двух входных сигналов, имеет два входа и, как правило, симметричный выход.
    • Операционный усилитель — многокаскадный усилитель постоянного тока с большими коэффициентом усиления и входным сопротивлением, дифференциальным входом и несимметричным выходом с малым выходным сопротивлением, предназначенный для работы в устройствах с глубокой отрицательной обратной связью.
    • Инструментальный усилитель — предназначен для задач, требующих прецизионного усиления с высокой точностью передачи сигнала
    • Масштабный усилитель — усилитель, изменяющий уровень аналогового сигнала в заданное число раз с высокой точностью
    • Логарифмический усилитель — усилитель, выходной сигнал которого приблизительно пропорционален логарифму входного сигнала
    • Квадратичный усилитель — усилитель, выходной сигнал которого приблизительно пропорционален квадрату входного сигнала
    • Интегрирующий усилитель — усилитель, сигнал на выходе которого пропорционален интегралу от входного сигнала
    • Инвертирующий усилитель — усилитель, изменяющий фазу гармонического сигнала на 180° или полярность импульсного сигнала на противоположную (инвертор)
    • Парафазный (фазоинверсный) усилитель — усилитель, применяемый для формирования двух противофазных напряжений
    • Малошумящий усилитель — усилитель, в котором приняты специальные меры для снижения уровня собственных шумов, способных вуалировать усиливаемый слабый сигнал
    • Изолирующий усилитель — усилитель, в котором входные и выходные цепи гальванически изолированы. Служит для защиты от высокого напряжения, которое может быть подано на входные цепи, и для защиты от помех, распространяющихся по цепям заземления

    Некоторые функциональные виды усилителей

    • Предварительный усилитель (предусилитель) — усилитель, предназначенный для усиления сигнала до величины, необходимой для нормальной работы оконечного усилителя.
    • Оконечный усилитель (усилитель мощности) — усилитель, обеспечивающий при определённой внешней нагрузке усиление мощности электромагнитных колебаний до заданного значения.
    • Усилитель промежуточный частоты (УПЧ) — узкополосный усилитель сигнала определённой частоты (456 кГц, 465 кГц, 4 МГц, 5,5 МГц, 6,5 МГц, 10,7 МГц и др.), поступающего с преобразователя частоты радиоприёмника.
    • Резонансный усилитель — усилитель сигналов с узким спектром частот, лежащих в полосе пропускания резонансной цепи, являющейся его нагрузкой.
    • Видеоусилитель — импульсный усилитель, предназначенный для усиления видеоимпульсов сложной формы (см. Видеосигнал
      ), широкого спектрального состава. Несмотря на название, применяется не только в видео- и телевизионной технике, но и в радиолокации, обработке сигналов с различных детекторов, модемах, и др. Принципиальной особенностью данного усилителя является работоспособность вплоть до 0 (постоянный ток). Также сигнал данного спектра обычно называют видеосигналом, даже если он не имеет никакого отношения к передаче изображения.
    • Усилитель магнитной записи — усилитель, нагруженный на записывающую магнитную головку.
    • Усилитель воспроизведения — малошумящий усилитель электрических сигналов, поступающих с воспроизводящей магнитной головки магнитофона, видеомагнитофона, флоппи-дисковода, жёсткого диска, либо с фотодиода в системах воспроизведения оптической сигналограммы (звукочитающая система кинопроектора, оптические диски). Как и усилитель записи, содержит цепи частотной коррекции, чтобы обеспечить максимально возможную линейность АЧХ тракта записи-воспроизведения.
    • Микрофонный усилитель — усилитель электрических сигналов звуковых частот, поступающих с микрофона, до значения, при котором их можно обрабатывать и регулировать. Профессиональные микрофонные усилители имеют дифференциальный вход (балансное подключение, разъёмы XLR) для снижения наводок и помех.
    • Усилитель-корректор (корректирующий усилитель) — электронное устройство для изменения параметров видео- или аудиосигнала. Усилитель-корректор видеосигнала, например, даёт возможность регулировки насыщенности цвета, цветового тона, яркости, контрастности и разрешения, усилитель-корректор аудиосигнала предназначен для усиления и коррекции сигналов от звукоснимателя проигрывателя граммофонных пластинок (см. Фонокорректор
      ), бывают и другие виды усилителей-корректоров.

    Усилители в качестве самостоятельных устройств

    • Усилители звуковой частоты Усилители звуковой частоты для систем проводного вещания.
    • Усилители звуковой частоты для озвучивания открытых и закрытых пространств.
    • Бытовые усилители звуковой частоты. В этой группе устройств наибольший интерес представляют усилители высокой верности воспроизведения Ні-Fi и наивысшей верности High-end. Различаются усилители предварительные, оконечные (усилители мощности) и полные, сочетающие в себе свойства предварительных и оконечных.
  • Измерительные усилители — предназначены для усиления сигналов в измерительных целях.
      Усилители биопотенциалов — разновидность измерительных усилителей, используются в электрофизиологии.
  • Антенные усилители — предназначены для усиления слабых сигналов с антенны перед подачей их на вход радиоприёмника, бывают двунаправленные усилители (для приёмопередающих устройств), они усиливают также сигнал, поступающий с оконечного каскада передатчика на антенну. Антенный усилитель устанавливается обычно непосредственно на антенне или поблизости от неё.
    • Ламповый УНЧ
    • Предварительный усилитель
    • Hi-Fi УНЧ McIntosh MA6800
    • Усилитель мощности Aleph 3

    Акробатика ламповых каскадов

    Все, кто хоть немного знаком с ламповой схемотехникой, знают, что ламповые усилительные каскады отличаются, как правило, предельной простотой и малым количеством элементов. Этот фактор наряду с природной линейностью ламп обычно и приводится в качестве аргумента при попытке объяснить феномен превосходства лампового звука над транзисторным. Надо признать, что подобное объяснение весьма убедительно с точки зрения здравого смысла. Кроме того, оно настолько часто подтверждается на практике при схемотехническом анализе самых лучших ламповых аудиокомпонентов, что мало кому приходит в голову пытаться его оспаривать. Основной девиз у разработчиков ламповой техники таков: чем проще, тем лучше и надежнее (к сожалению, понятие «дешевле» сюда не входит, хотя по логике вещей вроде бы напрашивается само собой). Итак, посмотрим на обычный маломощный резистивный усилительный каскад на триоде с общим катодом. Резистор анодной нагрузки, резистор катодного автосмещения, резистор утечки сетки да сам триод — вот, собственно, и весь каскад. Точнее, его базовый вариант (рис.1).

    Рис. 1

    Остальное — это уже либо элементы связи с другими каскадами, либо блокировка местной отрицательной обратной связи по току (шунтирование катодного резистора конденсатором), либо делитель в катодной цепи для более сложной организации смещения, либо развязывающие фильтры по цепям питания, либо цепи коррекции. Обычно даже наличие всех этих дополнительных компонентов не делает ламповый каскад усиления намного сложнее, чем то, что мы видим на рис.1. Все предельно понятно и просто (на первый взгляд). Известно, что коэффициент усиления каскада в середине частотного диапазона равен (при отсутствии местной отрицательной обратной связи): K=-Ra/(Ri+Ra) (с учетом входного сопротивления следующего каскада Rвх.2 вместо Ra используется Rн.экв=Ra||Rвх.2, а выходное сопротивление Zвых=Ri, где =SRi — коэффициент усиления лампы по напряжению; S — крутизна; Ri — внутреннее сопротивление лампы; Ra — сопротивление анодной нагрузки.

    Известно, что для такого триодного каскада реальный коэффициент усиления обычно составляет (0,6-0,8) и зависит от величины Ra, как и другие параметры каскада: ток покоя, полоса частот, скорость нарастания выходного напряжения, линейность, максимальное неискаженное выходное напряжение, максимальный выходной ток. Обычно Ra в несколько раз превышает Ri, при этом удается получить приемлемые величины перечисленных параметров. Но возможности каскада на триоде ограничены, и поскольку в погоне за каким-то одним параметром обычно страдают другие, не менее важные, то степень свободы варьирования величинами сопротивлений анодной нагрузки и катодного автосмещения невелика. То же самое можно сказать в отношении напряжения анодного питания и тока покоя, поскольку почти все лампы лучше всего «звучат» на грани допустимой мощности рассеяния на аноде (хотя и не всегда). Впрочем, даже в этих относительно узких «пределах творчества» не так легко бывает найти оптимальный режим работы конкретной лампы в конкретном каскаде с учетом предыдущего и последующего каскадов. Под оптимальным в данном случае понимается тот режим, который обеспечит наилучшее звучание, а не рекордные параметры или красивые осциллограммы. Может быть, именно взаимное противоречие различных параметров усилительного каскада и неоднозначность их зависимости от одних и тех же факторов и являются причиной слабой корреляции между цифровыми значениями этих параметров и качеством звука. Так, если гнаться за максимальной линейностью, приходится повышать величину анодной нагрузки, что, начиная с некоторого ее значения, будет отрицательно сказываться на ширине полосы частот, динамических свойствах каскада, да и коэффициенте усиления, который при непомерно большом сопротивлении нагрузки начинает уменьшаться, поскольку уменьшается ток покоя и крутизна лампы. Кроме того, и перегрузочная способность каскада при этом резко падает. Таким образом, цена за сверхвысокую линейность оказывается также непомерно высокой, поскольку приходится платить качеством звучания устройства в целом. Получается, что мы платим качеством звука за линейность, а не наоборот, как это должно быть. Это напоминает басню Крылова «Лебедь, рак и щука», только лебедь в данном случае — не птица (и не генерал), а коэффициент усиления, рак — линейность каскада, а щука… Одним словом, воз и ныне там. Там, где эти несговорчивые персонажи находятся в относительном мире и согласии. Поэтому если один каскад на триоде не может обеспечить необходимого усиления, приходится ставить второй. А с целью получения хороших динамических свойств иногда приходится довольствоваться скромным усилением, уменьшая величину анодной нагрузки и увеличивая ток покоя каскада. Даже в самом простом усилительном каскаде всплывает очень много тонкостей и трудно объяснимых явлений , когда дело доходит до «страшного суда» — прослушивания.

    Итак, обобщим: в усилительном каскаде на ламповом триоде различные параметры, каждый из которых оказывает ощутимое влияние на качество звука всего устройства, находятся во взаимном противоречии, и излишнее рвение при «вытягивании» какого-то одного из этих параметров неизбежно приводит к ухудшению других. Однако есть способ вырваться из этого замкнутого круга. Ведь до сих пор речь шла о каскаде усиления на одном триоде. А если объединить два триода в одном и том же каскаде? Это, конечно, идет в разрез с концепцией максимальной простоты, но иногда вместо того, чтобы пойти на увеличение количества простейших каскадов, можно решить ту же проблему путем усложнения (причем не очень значительного) одного каскада. В зависимости оттого, какая именно ставится задача, можно выбрать один из вариантов такого усложненного каскада на двух триодах. Надо сказать, что всего их существует достаточно много и придумали их давным-давно. Например, каскод (рис.2) позволяет резко повысить усиление и одновременно широкополосность, в связи с чем, наряду с пентодами, нашел широкое применение в теле- и радиоприемных устройствах. Отдельные известные во всем мире High End’ фирмы применяют каскоды и в устройствах усиления звуковых частот (например, Sonic Frontiers).

    Рис. 2

    Можно спорить о целесообразности применения каскодов в аудиоаппаратуре, и противники этого обычно ссылаются на то, что выходные характеристики каскодов вырождаются из триодных в пентодные. Да, это так. Но ведь и пентоды не всегда плохи — это вопрос скорее не что применять, а как и где. Несомненно, что в большинстве случаев триод предпочтительнее, но в отдельных цепях (чаще всего вспомогательных) пентод не имеет себе равных. Так, например, благодаря высоким и Ri пентод не имеет себе равных в источниках стабильного тока, если не считать полевые транзисторы с изолированным затвором. Но это уже совсем другой мир, и хотя такие фирмы, как Audio Research, достигли определенного успеха в разработке и внедрении гибридной топологии, у меня лично нет сомнений по поводу того, что если бы вместо MOSFET’ов применялись пентоды, многие изделия этой фирмы звучали бы намного музыкальнее. А вспомним профессиональные магнитофоны золотой эры магнитной звукозаписи 50-х и 60-х годов (например, Telefunken). Многие из них в первом каскаде усилителя воспроизведения имели пентод EF86 (аналог 6Ж32П).

    Но вернемся от попыток амнистирования осужденных пожизненно многими аудиофилами пентодов к непорочным триодам. Следующий каскад, который мы рассмотрим, во многом напоминает каскод. Это также два триода, один из которых «взгромоздился» на плечи другого. Да, этот «ламповый цирк» вызывает у многих скептическую ухмылку, и, наверное, за ней может последовать поток нравоучительных реплик типа «человек — прошу прощенья, триод — по земле ходить должен!» Но так или иначе, каскад этот заслуживает внимания, поскольку он обеспечивает одновременное ощутимое улучшение нескольких важных параметров: стабильности режима, линейности, выходного сопротивления, широкополосности, перегрузочной способности и чувствительности к помехам и пульсациям анодного напряжения питания. А что касается звука, то все знают, что усилители Audio Note и Сагу Audio Designs совсем не так уж плохо звучат! Именно эти фирмы чаще других применяют в качестве входного или драйверного каскад, изображенный на рис. 3а. Называется он чаще всего СРПП (SRPP — Shunt Regulated Push Pull).

    Рис. 3a

    Пусть вас не вводит в заблуждение расшифровка этой аббревиатуры: «пушпул» здесь выражен только в противофазности сигналов верхнего и нижнего триодов. С таким же успехом «пушпулом» можно было бы назвать классическую схему из двух триодов, соединенных каскадно — там тоже имеет место противофазность сигналов. Таким образом, СРПП — это не совсем корректное название, укоренившееся в литературе. Можно встретить также аббревиатуру TTSA (Two Tube Series Amplifier — двухламповый усилитель с последовательным включением), хотя она скорее может служить общим ярлыком для всех каскадов вертикальной конфигурации, в том числе и каскодов. По-русски же наш каскад называется просто и понятно: усилительный каскад с динамической нагрузкой. И именно это название наиболее точно отражает его сущность (тот редкий случай, когда русский язык оказался лаконичнее английского). Встречается и более экзотическое русское название — каскад с «электронными резисторами» в цепи анодной нагрузки (Т.В.Войшвилло. Усилительные устройства. М., Связь, 1975).

    Итак, вместо обычного резистора анодной нагрузки каскад СРПП имеет в цепи анода второй триод, смещение на сетке которого задается резистором Rк2. При появлении положительной полуволны сигнала на сетке V1 ток нижнего триода увеличивается, что приводит к увеличению падения напряжения на резисторе Rк2, а это, в свою очередь, уменьшает ток верхнего триода V2. Наблюдается тенденция стремления к стабильности анодного тока, который зависит теперь от изменений входного сигнала в меньшей степени, чем в обычном резистивном каскаде усиления. Комбинированная нагрузка — триод V2 и резистор Rк2 — по своим свойствам начинает приближаться к источнику стабильного тока. Что же в этом хорошего? Известно, что источник стабильного тока обладает высоким внутренним сопротивлением, которое у идеального источника тока равно бесконечности (это, конечно, математическая абстракция). А теперь вспомним, что триодный каскад тем линейнее, чем выше его сопротивление нагрузки. Решить эту проблему «в лоб», как уже говорилось выше (путем произвольного увеличения анодной нагрузки), не представляется возможным, поскольку страдают другие, не менее важные параметры каскада. Остается только «обмануть» доверчивый триод V1, при этом его сопротивление нагрузки «раздваивается»: по постоянному току оно невелико и равно (Rк2+Rivк2), что обеспечивает нормальный режим каскада без увеличения напряжения анодного питания, а по переменному току (или динамическое сопротивление нагрузки) может быть намного больше, и определяется величиной Rк2 и коэффициентом усиления по напряжению верхнего триода: Rн. дин.=Rк2(1+)+Ri(V2). Это дает возможность получить несколько больший коэффициент усиления каскада СРПП по сравнению с обычным усилительным каскадом. А поскольку выходной сигнал снимается с катода V2, то и выходное сопротивление оказывается значительно ниже. Реально в случае, когда такой каскад работает на относительно низкоомную нагрузку, можно получить очень значительный выигрыш и по усилению, и по полосе пропускания. Да и динамические свойства при условии достаточного тока покоя каскада могут быть получены весьма впечатляющие (здесь важно учесть не только быстродействие каскада, но и насколько большой ток сигнала может отдаваться в нагрузку). По этим причинам каскад СРПП нашел применение в схемах видеоусилителей, где необходимо было обеспечить максимальную величину произведения , a также в схемах быстродействующих триггеров (А.П.Ложников, Е.К.Сонин. Каскодные усилители. М., Энергия, 1964), наверное, задолго до того, как кому-то пришла в голову идея попробовать его в схемах усиления звуковых частот. Особенно ярко его преимущества проявляются при работе в схемах, где паразитная емкость нагрузки достаточно велика (к такой категории относятся некоторые схемы драйверов, работающих на большое количество параллельно включенных выходных ламп либо на одиночные лампы, имеющие высокую динамическую входную емкость). На рис. 3б показана зависимость коэффициента усиления каскада СРПП на двойном триоде 6Н3П (=35, Ri=5,8 кОм) от эквивалентного сопротивления нагрузки при различных величинах Rк2 (кривая 1 соответствует обычному каскаду с общим катодом, остальные — СРПП: 2 — при Rк2=360 Ом; 3 — Rк2=560 Ом; 4 — Rк2=820 Ом) На рис. 3в показана зависимость выходного сопротивления каскада СРПП от величины Rк2. На рис. 3г приводятся для сравнения переходные характеристики каскада СРПП (вверху) и обычного каскада (внизу) на 6Н3П (кривая 1 — при Cн=5 пФ; 2 — Cн=15 пФ; 3 — Cн=30 пФ; 4 — Cн=55 пФ).

    Рис. 3b

    Рис. 3в

    Рис. 3г

    Однако СРПП — это еще не предел мечтаний. И вот по какой причине: хотя комбинированная анодная нагрузка каскада, как уже говорилось, приобретает некоторые свойства источника стабильного тока, но из-за относительно небольшого , свойственного триодам, у V2 не хватает «усилительной способности» для того, чтобы в достаточной степени компенсировать падение напряжения на Rк2, вызванное изменением тока сигнала. Решить эту проблему можно двумя путями: либо в качестве V2 применить не триод, а пентод, либо увеличить уровень сигнала на сетке V2. Первый путь приводит к схеме, изображенной на рис.4, а второй — к так называемому «усиленному СРПП», который получается к тому же и усложненным (рис.5).

    Рис. 5

    Дело в том, что значительно поднять уровень сигнала на сетке V2 просто путем увеличения резистора Rк2 не удается, так как от величины этого же самого резистора зависит и положение рабочей точки каскада, и если увлечься этим способом сверх меры, можно растерять все плюсы каскада СРПП (в первую очередь ухудшится перегрузочная способность). Зато можно пойти дальше по пути обмана легковерных триодов, «одурачив» теперь уже и V2: организовать ему требуемое сеточное смещение с помощью делителя (Rк2 Ra), который заменит Rк2, что даст больше свободы в варьировании уровнем сигнала на его сетке (который будет пропорционален нижнему резистору делителя), а сигнал этот подать через конденсатор Ca. Коэффициент усиления такого каскада можно сделать уже довольно близким к нижнего триода (не надо забывать, что именно он остается главным «действующим лицом», определяющим работу каскада, а все остальное служит лишь для того, чтобы создать ему наилучшие «условия труда»). Поэтому усиленный каскад СРПП в зарубежной литературе называется «Mu Follower» — «повторитель ». И опять это эффектное название в некоторой степени условно, так как усиленный СРПП хотя и подбирается довольно близко по коэффициенту усиления к величине нижнего триода, но все же не «повторяет» его. К тому же он оставляет возможность путем применения пентода в качестве верхней лампы и дополнительного усложнения схемы еще больше сократить дистанцию между реальным коэффициентом усиления и значением нижней лампы, одновременно понизив и так уже достаточно низкое выходное сопротивление и расширив динамический диапазон. Этот каскад (рис. 6) на страницах журнала «Glass Audio» назван «(-каскад» (Allan Kimmel. The Mu Stage//Glass Audio, 1993, N2).

    Рис. 6

    Особенности строения этого каскада предоставляют широкие возможности выбора токов покоя верхней и нижней ламп. Токи в данном случае могут быть разными, поскольку смещение пентода задается отдельным делителем (Rк2, R’к2), который также способствует дальнейшему понижению выходного сопротивления (и, очевидно, выравниванию его для положительной и отрицательной полуволн сигнала достаточно большого уровня, когда может проявляться «пушпульный» эффект, т.е. крутизна переднего и заднего фронтов прямоугольного импульса в общем случае может быть разной). Величиной анодной нагрузки триода Ra также можно варьировать в некоторых пределах. Пентод же можно рассматривать в качестве катодного повторителя с очень близким к единице коэффициентом передачи. Таким образом, любое изменение мгновенного значения напряжения на аноде, или нижнем выводе резистора Ra, с высокой точностью отслеживается катодным повторителем на пентоде V2, появляясь на верхнем выводе Ra, в связи с чем падение напряжения на Ra практически постоянно и не зависит от сигнала — это и есть настоящий (не идеальный, конечно, но очень близкий к нему) источник стабильного тока. Конечно, те, кто страдает пентодной аллергией, могут применить и триод в качестве V2, но при этом они получат более скромные параметры. Катодный повторитель на триоде обычно имеет коэффициент передачи K порядка 0,9, в то время как пентод может легко обеспечить значение 0,995 и даже больше. А теперь примем величину Ra равной 6,8 кОм и посчитаем динамическое сопротивление анодной нагрузки каскада: Rн. дин.=Ra/(1-K). В нашем примере Rн. дин. триод.=68 кОм, а Rн. дин. пент.=1,36 MОм. Разница — в 20 раз! Катодные повторители, кстати, тоже пользуются далеко не безупречной репутацией у технически грамотных аудиофилов. Но, тем не менее, как утверждает тот же Аллан Киммел, в такой схеме катодный повторитель на пентоде — это как раз то, что надо. И вообще пентоды в катодных повторителях дают много лучшие результаты как по параметрам (меньшее выходное сопротивление и затухание), так и по звучанию. К тому же Аллан Киммел пишет, что он долго экспериментировал со всеми описанными выше ламповыми каскадами во всех возможных вариантах, и все они, будучи грамотно реализованы, звучат очень хорошо, а лучше всех — именно -каскад. Особо хорош он в качестве драйвера, «раскачивающего» выходные триоды с малым , требующие большого размаха напряжения сигнала. Полученные Киммелом параметры его -каскада (рис.7) весьма и весьма впечатляют: выходное сопротивление 100 Ом, размах выходного сигнала 215 В при коэффициенте гармоник 0,7% и напряжении анодного питания 300 В, диапазон частот по уровню (—3дБ) 0,28Гц — 1МГц.

    Рис. 7

    Триод — хорошо известный всем 6DJ8 (аналог 6Н23П), обе половинки которого запараллелены, что благоприятно сказывается на выходном сопротивлении (как пишет Киммел, он это сделал еще и потому, что не мог смириться с тем, что одна половинка триода «болталась без дела»). Пентод — 12GN7 (аналог неизвестен, но это вряд ли важно: здесь подойдет любой пентод с достаточно высоким , способный работать при требуемом токе покоя, который нетрудно определить исходя из рекомендованного режима по току 6Н23П; наверняка хорошо покажет себя 6Ж9П). Но это еще не конец истории. В N5 журнала «Glass Audio» за 1996 год Аллан Киммел опубликовал статью под названием «A Direct-Coupled Mu Stage» (-каскад с непосредственной связью), в которой привел еще более совершенное произведение схемотехнического искусства (рис.8).

    Трудно сказать, принадлежит ли ему идея создания этого каскада, или он позаимствовал ее из старой ламповой литературы (ведь часто бывает, что многие новшества на деле оказываются раза в два старше своих «изобретателей»). Как бы там ни было, идея очень оригинальна: если предыдущие каскады напоминали «живую пирамиду» на цирковой арене, то этот тянет на воздушных акробатов слетающей трапецией. Исчез конденсатор Ca, связь между анодом триода и управляющей сеткой пентода теперь гальваническая; одновременно введен плавающий стабилизированный источник питания экранной сетки, от него же получает питание и анод триода. Изначально в этой схеме ставилась цель исключить «подгружающую» выход каскада цепочку Rэ Cэ, хотя ее влияние не было сколь-нибудь драматическим. Так или иначе, рекорды параметров предыдущего каскада (рис.7) были побиты: выходное сопротивление снизилось до 80 Ом, максимальный размах неискаженного выходного напряжения достиг 269 В при коэффициенте гармоник 0,9% и прежнем анодном питании (300 В), частотный диапазон за счет отсутствия переходного конденсатора Ca теперь начинается с Fн(-3дБ)=0,15 Гц, Fв(-3 дБ) осталась прежней: 1 МГц. Чтобы не перематывать силовой трансформатор, Киммел нашел очень остроумное решение организации плавающего источника: он установил небольшой накальный трансформатор и включил его «задом наперед», подав на вторичную обмотку переменное напряжение накала 6,3 В, а к первичной подключил выпрямительный мост и простейший транзисторный стабилизатор, с которого снимаются требуемые 75 В. Этот нестандартный способ хорош еще и тем, что такой компактный источник питания можно разместить в непосредственной близости от нашего каскада, не дав тем самым сигналу «разгуливать» по длинным соединительным проводам, ведущим к общему источнику питания. Хотя при наличии хорошей развязки этот вопрос, наверное, может быть решен и традиционным способом — применением силового трансформатора с отдельной обмоткой.

    Итак, мы рассмотрели несколько ламповых схем, каждая из которых характеризуется вертикальной конфигурацией. Существуют и другие вертикальные каскады, в первую очередь сложные катодные повторители (например, катодный повторитель Уайта). Поскольку в данном случае речь шла о каскадах усиления напряжения, касаться катодных повторителей в этой статье мы не будем. Это — отдельная жизнь со своими болячками и лекарствами от них. Кроме того, рассмотренные типы усилительных каскадов во многих случаях вообще исключают необходимость применения катодных повторителей, сочетая в себе свойства усилителя и буфера (прямо как знаменитый шампунь «Пантин Про-Ви» с кондиционером — два в одном!). Как часто бывает, каждый последующий каскад обладает лучшими параметрами, чем предыдущий, но при этом становится сложнее. Дальше в лес — больше деталей. Поэтому хочется посоветовать тем читателям, которые решат попробовать «на звук» что-то из этой статьи, не быть максималистами и не замахиваться сразу на самый «крутой» вариант приведенных выше схем, а начать с простого. Как знать, возможно, в какой-то конкретной конструкции усилителя или другого устройства лучше всех зазвучит какая-нибудь промежуточная по сложности и параметрам схема. Лично мне на первый взгляд ближе всего (пока только умозрительно) схема СРПП с пентодом.

    Теги:

    • УНЧ

    Литература

    • Симонов Ю. Л. Усилители промежуточной частоты. — М.: Советское радио, 1973
    • Букреев С. С. Транзисторные усилители низкой частоты с обратной связью. — М.: Советское радио, 1972
    • Войшвилло Г. В. Усилительные устройства: Учебник для вузов. 2-е изд. — М.: Радио и связь. 1983
    • Справочник по радиоэлектронным устройствам: Т. 1 / Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978
    • Рамм Г. С. Электронные усилители.
    • Шамшин В. Г. История технических средств коммуникации, 2003.
    • Кулешов В.Н., Удалов Н.Н., Богачев В.М. и др.
      Генерирование колебаний и формирование радиосигналов. — М.: МЭИ, 2008. — 416 с. — ISBN 978-5-383-00224-7.

    Нормативно-техническая документация

    • ГОСТ 23849-87. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Методы измерения электрических параметров усилителей сигналов звуковой частоты.
    • ГОСТ 24388-88. Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические условия.
    • ГОСТ 29180-91. Совместимость технических средств электромагнитная. Приборы СВЧ. Усилители малошумящие. Параметры и характеристики. Методы измерений.
    • ОСТ4-203.007-84. Аппаратура для озвучивания открытых и закрытых пространств. Усилители звуковой частоты. Общие технические условия.
    • ОСТ45-138-99. Усилители оконечные звуковой частоты станций проводного вещания. Основные параметры. Методы измерений.
    • IEC 60527(1975). Усилители постоянного тока. Характеристики и методы испытаний.
    • IEC 60581-6(1979). Акустическая аппаратура и системы высокой верности воспроизведения (Ні-Fi). Минимальные требования к параметрам. Часть 6. Усилители.
    • IEC 61305-3(1995). Аудиоаппаратура и аудиосистемы с высокой верностью воспроизведения бытовые. Методы измерения и установления рабочих характеристик. Часть 3: Усилители.
    • IEC 60268-3(2000). Оборудование звуковых систем. Часть 3. Усилители.

    Однотактный усилителя на триоде

    Принципы построения ламповых аудиофильских усилителей, разработанных профессионалами, предельно ясно изложены — «законодательницей мод» в мире аудиотехники запредельной стоимости.

    • работа всех каскадов в классе А;
    • нулевая общая отрицательная обратная связь;
    • однотактный выходной каскад;
    • использование ламп в выпрямителях тока;
    • использование прямонакальных триодов в выходном каскаде;
    • высокое качество всех компонентов и материалов.

    Все каскады работают в классе А. В качестве выходных ламп используются прямонакальные триоды 300В, заслужившие высокую репутацию в среде аудиофилов благодаря очень естественному звучанию. Можно отметить как не совсем удачное решение автоматическое смещение в выходном каскаде (резисторы по 750 Ом в катодных цепях ламп 300В). Во-первых, известно, что эти триоды лучше звучат при использовании фиксированного смещения. Во-вторых, при токе около 100 мА на каждом из них падает более 70 В (это и есть необходимое напряжение смещения).

    Рис. 2.5. Схема усилителя «Апкоги» (один канал). Блок питания и цепи накала не показаны

    На эту величину (т. е. на 20 %) приходится увеличивать напряжение питания. Соответственно, увеличивается и потребляемая мощность. Она составляет для данного усилителя 135 Вт на канал. Масса одного моноблока — 20 кг. Мощность усилителя «Апкоги» (рис. 2.5) — 70 Вт на канал при коэффициенте нелинейных искажений 5 % (с пометкой «вторая гармоника»), чувствительность 1,6 В. Масса одного моноблока 44 кг, потребляемая мощность 550 Вт. Такая высокая мощность в ламповых однотактных усилителях — большая редкость. Усилитель также содержит 3 каскада, причем между вторым и третьим каскадами — трансформаторная связь (именно связь, без повышения напряжения, коэффициент трансформации равен 1).

    Использование трансформатора не только позволяет исключить разделительный конденсатор, но также позволяет уменьшить напряжение питания по сравнению с каскадом с резистивной нагрузкой, так как на резисторе в данном случае падение напряжения составило бы около 100 В. В выходном каскаде, как и в предыдущем случае, использовано параллельное соединение выходных триодов для получения удвоенной мощности. Все каскады работают в классе А. Но в отличие от предыдущего усилителя, в «Апкоги» использовано фиксированное смещение выходных триодов с помощью слаботочного внешнего источника с регулируемым напряжением 100—200 В.

    Рис. 2.6. Выходной блок усилителя М-10 . Цепи накала не показаны

    Применяется также трансформатор и на входе усилителя — для получения балансного входа. Последнее ослабляет влияние наводок и внешних помех и используется не только в ламповых, но и в транзисторных усилителях высшего качества. В качестве еще одного примера схемотехнических решений приведем схему выходного блока усилителя М-10 этой же фирмы. Усилитель М-10 содержит фонокорректор, переключатель входов, регулятор громкости и усилитель напряжения с трансформаторным выходом. Он предназначен для совместной работы с мощным оконечным усилителем. На рис. 2.6 показана схема выходного каскада этого усилителя. Его номинальное входное напряжение — 120 мВ, выходное — 1 В.

    Характерной особенностью этого усилителя является отсутствие разделительного конденсатора между каскадами, применение триодов в каждом каскаде, использование «номерных» ламп, разработанных для промышленного и военного применения, отличающихся улучшенными характеристиками и повышенной надежностью, использование на выходе не конденсатора, а трансформатора для связи с последующим усилителем мощности. Первый каскад построен по схеме, получившей название в русскоязычной литературе «каскад с динамической нагрузкой». Особенность этого каскада заключается в том, что верхний по схеме триод V1b создает очень высокоомную нагрузку для нижнего триода V1a, который усиливает входной сигнал. Работа такого каскада подробно обсуждается в главе 4.

    Для того, чтобы исключить применение разделительного конденсатора («лучшая деталь — та, которой нет, так как только такая деталь не вносит искажений»), на катодах параллельно соединенных выходных триодов создается постоянное положительное напряжение величиной порядка сотни вольт за счет применения катодных резисторов большой величины (15 кОм). Такой подход позволяет укоротить усилительный тракт за счет исключения разделительного конденсатора и уменьшить стоимость. Высококачественный высоковольтный конденсатор может стоить от нескольких до нескольких десятков долл. США.

    Это, однако, приводит и к нежелательным последствиям:

    • к дополнительному потреблению около десяти ватт мощности от источника питания, рассеиваемой на катодных резисторах выходного каскада;
    • к некоторой потере «динамики» звучания из-за большого сопротивления в цепи катода.

    По мнению многих разработчиков, выигрывая в отсутствии межкаскадного конденсатора, мы проигрываем из-за необходимости шунтирования катодного резистора выходного каскада высококачественным и высоковольтным конденсатором большой емкости, определяемой приблизительно из условия RC > 1 с (R в омах, С в фарадах). Без этого конденсатора сильная местная отрицательная обратная связь, образуемая катодным резистором в выходном каскаде, в несколько раз снизит коэффициент усиления каскада по напряжению.

    Надо отметить, что в усилителях , как и в абсолютном большинстве современных аудиофильских ламповых усилителей, нет новых схемотехнических решений.

    Двухкаскадный усилитель с непосредственной связью между каскадами и катодным резистором большой величины во втором каскаде был предложен в 1930 г. Е. Лофтином и С. Уайтом и известен как «усилитель Лофтина-Уайта. Каскад с динамической нагрузкой предложен в 1940 г. сотрудником американской фирмы RCA М. Артцем. Используемые в рассмотренных схемах лампы существуют многие десятки лет.

    В рассмотренных схемах четко видны основные признаки современной промышленной ламповой усилительной аппаратуры высшего класса:

    • применение известных схем и известных ламп;
    • краткость тракта при тщательном отборе компонентов;
    • предпочтительное использование во всех каскадах триодов, а не тетродов или пентодов;
    • минимизация числа разделительных конденсаторов, применение вместо них трансформаторов.

    Использование давно известных схем и давно разработанных, а часто — и давно изготовленных, ламп дополнительно усиливает оттенок возрождения ранее созданных, но уже забытых достижений в выражении «ламповый ренессанс». Напомним, что французское слово «renaissance» означает «возрождение». Срок службы мощных выходных ламп составляет в лучшем случае несколько тысяч часов. При замене ламп неквалифицированным пользователем в процессе эксплуатации необходимо обеспечить гарантированное воспроизведение их режимов работы.

    Поэтому многие фирмы отдают предпочтение автоматическому смещению в выходном каскаде с использованием катодного резистора (как на рис. 2.4). Воспроизведение и поддержание режима лампы обеспечивается благодаря тому, что увеличение тока через резистор вызывает соответствующий рост разности потенциалов на нем, а поскольку это напряжение является отрицательным смещением на сетке по отношению к катоду, рост анодного тока прекращается. Уменьшение тока через катодный резистор вызывает уменьшение отрицательного смещения на сетке и приводит к восстановлению исходного значения тока.

    В этом и состоит местная отрицательная обратная связь. Однако, хорошо известно, что большинство мощных ламп звучат лучше при фиксированном смещении, когда отрицательное смещение на сетку лампы подается от независимого внешнего источника (на рис. 2.5 — через вторичную обмотку согласующего трансформатора). В схеме Лофтина-Уайта исключение катодного резистора возможно за счет применения дополнительного источника питания в выходном каскаде. Однако при этом вырастает себестоимость усилителя. Появляется необходимость подстройки внешнего фиксированного смещения при каждой замене лампы. Это требует участия специалиста либо введения электронной системы подстройки режимов лампы, что также увеличивает себестоимость аппарата.

    Здесь мы явно видим преимущества конструкторов-самодельщиков над конструкторами-профессионалами. Конструктор-самодельщик в состоянии отрегулировать режимы лампы при ее замене, а добавление еще одного силового трансформатора (или дополнительной обмотки) мощностью не более 1 Вт — не самая дорогая и трудоемкая операция. Предлагаем вниманию читателей две схемы ламповых двухкаскадных усилителей на триодах, не содержащих разделительных межкаскадных конденсаторов, предложенные уважаемыми в среде радиолюбителей на постсоветском пространстве конструкторами ламповой аудиоаппаратуры.

    Рис. 2.7. Двухламповый однотактный усилитель Е. Комиссарова (Радиохобби; 2003, №5, с. 53). Цепи питания накала прямонакального триода 2АЗ не показаны

    Усилитель Евгения Комиссарова (рис. 2.7), как видно, похож на схему усилителя М-10 . Используются только триоды, в усилителе только два каскада, первый каскад построен по схеме с динамической нагрузкой, между каскадами нет разделительного конденсатора. Но в выходном триоде 15-килоомный катодный резистор и шунтирующий его конденсатор исключены. Резистор сопротивлением 1 Ом в цепи катода используется для контроля тока выходной лампы при наладке усилителя и замене лампы. Как видим, сигнальный тракт оптимизирован за счет усложнения источника питания. В этом — один из существенных принципов «хай- энда»: максимальное внимание источнику питания при минимизации непосредственного тракта прохождения сигнала.

    Рис. 2.8. Двухламповый однотактный усилитель А. Манакова

    Двухламповый усилитель на триодах, предложенный Анатолием Манаковым (рис. 2.8), содержит вместо разделительного конденсатора согласующий трансформатор. Трансформатор не только обладает более низкими искажениями по сравнению с конденсаторами, но также позволяет уменьшить напряжение питания входного каскада. Трансформатор выполнен повышающим (в 2 раза), чтобы с двумя каскадами получить достаточное усиление по напряжению от всего усилителя в целом, ядром которого является прекрасно звучащий, но имеющий низкий коэффициент усиления по напряжению прямонакальный триод 300В.

    Входной каскад имеет отдельный источник питания +150 В. Смещение на сетку выходной лампы подается от внешнего источника (-150 В), что позволяет не только полностью использовать напряжение питания, но и получать более высокое качество звучания. При организации смещения с помощью катодного резистора падение напряжения на нем составило бы примерно 70 В. Конструкция А. Манакова с двумя триодами и трансформаторной связью между каскадами, без сомнения, может быть отнесена к лучшим аудиофильским решениям. «Минималистский» усилитель Манакова на двух триодах, не содержащий ни одного конденсатора в тракте прохождения сигнала, требует от 5 до 10 независимых источников питания.

    Нижняя граница этого диапазона соответствует общим источникам питания для обоих каналов: 1 — анодное питание выходного триода, 2 — анодное питание входного триода, 3 — накал выходного триода (5 В), 4 — накал входного триода (6,3 В), 5 — смещение выходного триода. Верхняя граница 5×2= 10 соответствует варианту «двойное моно» по всем источникам питания. Использованные в схемах на рис. 2.7 и рис. 2.8 лампы 2АЗ и 300В являются прямонакальными триодами. Благодаря весьма низким искажениям они стали в определенном смысле «культовыми» представителями лампового ренессанса.

    Лампа 2АЗ (советские аналоги — 2СЗ, 6С4С) в выходном каскаде позволяет получить не более 5 Вт выходной мощности, что часто недостаточно для полноценной раскачки средних динамиков в помещении более 20 м2 и требует применения специальных громкоговорителей большого диаметра с чувствительностью 94—98 дБ/В/м. Лампа 300В обеспечивает до 9 Вт выходной мощности, но имеет низкий коэффициент усиления по напряжению. Эти триоды выпускаются сегодня российскими предприятиями «Рефлектор» (Саратов) и «Светлана» (С.-Петербург). Поэтому в некоторых схемах используют повышающий трансформатор (как на рис. 2.8), а в некоторых — двухкаскадный предварительный усилитель напряжения на лампах 6SN7 (как на рис. 2.4).

    Рис. 2.9. Двухламповый однотактный усилитель на лучевом тетроде EL34, предложенный В. Брусникиным (Радиохобби 2000, №3, с.53). Цепи накала не показаны

    Советский аналог этих двойных триодов — 6Н8С, или 6С2С (один триод в баллоне). Иногда используют сочетание «пентод(тетрод) на входе + триод на выходе» (например, 6Э5П совместно с 300В или EF860 совместно с 6С19П). Но чаще и профессиональные разработчики, и радиолюбители для построения усилителя мощности всего с двумя каскадами применяют сочетание «триод на входе + пентод (тетрод) на выходе». Две такие схемы показаны на рис. 2.9 и рис. 2.10.В первом усилителе, построенном по схеме Лофтина-Уайта, в каждом канале используется половинка двойного триода 6Н8С в сочетании с лучевым тетродом EL34 (советский аналог — 6П27С). Мощность такого усилителя около 4 Вт.

    Второй усилитель имеет триод 6С2С (может быть замещен половинкой 6Н8С с несколько худшим результатом) в сочетании с мощным лучевым тетродом КТ88. Советских аналогов у этого тетрода нет, но клоны этой лампы, а также ее аналога — лампы 6550 — выпускаются упомянутыми выше российскими предприятиями. Усилитель построен по классической схеме с разделительным конденсатором между каскадами и фиксированным смещением. Он обеспечивает выходную мощность около 12 Вт. Этот усилитель работает у автора несколько лет, отличается нейтральным и в то же время наполненным звуком с хорошей пространственной сценой. Именно этот усилитель «отбил» желание у автора этой книги заниматься усовершенствованием полностью полупроводниковых усилителей с ОООС и побудил перейти к гибридным схемам с транзисторным выходным каскадом, не охваченным ОООС. Отметим, что простота всех приведенных в этом разделе ламповых усилителей кажущаяся.

    Рис. 2.10. Двухламповый однотактый усилитель с выходным каскадом на лучевом тетроде КТ88 (6550) с фиксированным смещением. Цепи накала не показаны

    Например, усилитель, представленный на рис. 2.10 имеет:

    • силовой трансформатор мощностью 140 Вт с раздельными повышающими обмотками для питания каждого канала;
    • дроссели и электролитические высоковольтные высококачественные конденсаторы в каждом канале;
    • отдельный трансформатор (60 Вт) для питания накала ламп с раздельными обмотками для входных и выходных ламп, причем напряжение накала входных ламп стабилизировано;
    • отдельный маломощный трансформатор и выпрямитель для обеспечения фиксированного смещения выходных ламп.

    Усилитель потребляет непрерывно мощность более 80 Вт и имеет массу более 12 кг. Однако достаточно было автору один раз его услышать, чтобы навсегда «заболеть» ламповым звуком. Предыдущие опыты с тем же «базовым набором» компонентов, но с выходными лампами 6ПЗС (две параллельно соединенные, испробовано много ламп разных производителей и годов выпуска), EL34 («новоделы» Саратовского завода) такого эффекта не смогли произвести. Не зазвучали в качестве ламп первого каскада ни 6Н23П, ни их зарубежные аналоги ЕСС88, ни ЕСС85, ни 12АХ7 немецкого и английского производства, ни триоды из 6Ф12П.

    В моем домашнем «рабочем журнале» того времени осталась запись: «Все время не покидает ощущение, что полученный результат не стоит затраченных усилий и денег».

    «Базовый набор» компонентов во всех случаях: силовые трансформаторы серии ТА с большим запасом по мощности, выходные — от «Аудиоинструмента», электролитические конденсаторы «Mundorf», «Rubycon», пленочные — «Wima» MKS, «Phillips» MKT, МКР неизвестного производителя, слюдяные советские 0,1—0,2 мкФ, потенциометр «Alps», монтаж навесной на керамических панельках и стойках, пайка оловянно-серебряным припоем.Для прослушивания использовались акустические системы типа «трансмиссионная линия», в каждой из которых установлено по две 8-дюймовые бумажные НЧ-СЧ головки «Hertz» и по одной высокочастотной «Morel», соединенные последовательно с использованием фильтров первого порядка.Так что правы по-своему и те, кто убежден, что лампы лучше транзисторов, и те, кто им не верит.

    Последние сообщения

    • Альтернативные источники энергии: от кремниевых батареек до изотопных аккумуляторов22.06.2020
    • Интересные факты про автомобили16.06.2020
    • АС кабель: достойно, но без изоляции.09.06.2020

    Популярные сообщения

    • Усилитель Зуева18.05.2015
    • Расчет радиатора для КРЕНки03.12.2017
    • Устройство для восстановления Fuse байтов в ATtiny231329.10.2016

    Классификация[ | ]

    Аналоговые усилители и цифровые усилители[ | ]

    • В аналоговых усилителях аналоговый входной сигнал без цифрового преобразования усиливается аналоговыми усилительными каскадами. Выходной аналоговый сигнал без цифрового преобразования подаётся на аналоговую нагрузку.
    • В цифровых усилителях, после аналогового усиления входного аналогового сигнала аналоговыми усилительными каскадами до величины, достаточной для аналого-цифрового преобразования аналого-цифровым преобразователем (АЦП, ADC), происходит аналого-цифровое преобразование аналоговой величины (напряжения) в цифровую величину — число (), соответствующий величине напряжения входного аналогового сигнала. Цифровая величина (число, ) либо непосредственно подаётся через буферные управляющие усилительные каскады на цифровое выходное исполнительное устройство, либо подаётся на мощный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, DAC), мощный аналоговый выходной сигнал которого подаётся на аналоговое выходное исполнительное устройство.

    Виды усилителей по элементной базе[ | ]

    • Ламповый усилитель — усилитель, усилительными элементами которого служат электронные лампы
    • Полупроводниковый усилитель — усилитель, усилительными элементами которого служат полупроводниковые приборы (транзисторы, микросхемы и др.)
    • Гибридный усилитель — усилитель, часть каскадов которого собрана на лампах, часть — на полупроводниках
    • Квантовый усилитель — устройство для усиления электромагнитных волн за счёт вынужденного излучения возбуждённых атомов, молекул или ионов.

    Виды усилителей по диапазону частот[ | ]

    • Усилитель постоянного тока (УПТ) — усилитель входных напряжений или токов, нижняя граничная частота которых равна нулю. Применяется в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.
    • Усилитель низкой частоты (УНЧ, усилитель звуковой частоты, УЗЧ) — усилитель, предназначенный для работы в области звукового диапазона частот (иногда также и нижней части ультразвукового, до 200 кГц). Используется преимущественно в технике звукозаписи, звуковоспроизведения, а также в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.
    • Усилитель высокой частоты (УВЧ, усилитель радиочастоты, УРЧ) — усилитель сигналов на частотах радиодиапазона. Применяется преимущественно в радиоприёмных и радиопередающих устройствах в радиосвязи, радио- и телевизионного вещания, радиолокации, радионавигации и радиоастрономии, а также в измерительной технике и автоматике
    • Импульсный усилитель — усилитель, предназначенный для усиления импульсов тока или напряжения с минимальными искажениями их формы. Входной сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы в усилителе являются определяющими при нахождении формы сигнала на выходе. Основной характеристикой является импульсная передаточная характеристика усилителя. Импульсные усилители имеют очень большую полосу пропускания: верхняя граничная частота нескольких сотен килогерц — нескольких мегагерц, нижняя граничная частота обычно от нуля герц, но иногда от нескольких десятков герц, в этом случае постоянная составляющая на выходе усилителя восстанавливается искусственно. Для точной передачи формы импульсов усилители должны иметь очень малые фазовые и динамические искажения. Поскольку, как правило, входное напряжение в таких усилителях снимается с широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), выходная мощность которых составляет десятки милливатт, то они должны иметь очень большой коэффициент усиления по мощности. Применяются в импульсных устройствах радиолокации, радионавигации, автоматики и измерительной техники.

    Виды усилителей по полосе частот[ | ]

    • Широкополосный (апериодический) усилитель — усилитель, дающий одинаковое усиление в широком диапазоне частот
    • Полосовой усилитель — усилитель, работающий при фиксированной средней частоте спектра сигнала и приблизительно одинаково усиливающий сигнал в заданной полосе частот
    • Селективный усилитель — усилитель, у которого коэффициент усиления максимален в узком диапазоне частот и минимален за его пределами

    Виды усилителей по типу нагрузки[ | ]

    • с резистивной;
    • с емкостной;
    • с индуктивной;
    • с резонансной;
    • с выходным трансформатором;
    • с активной нагрузкой[3].

    Специальные виды усилителей[ | ]

    • Дифференциальный усилитель — усилитель, выходной сигнал которого пропорционален разности двух входных сигналов, имеет два входа и, как правило, симметричный выход.
    • Операционный усилитель — многокаскадный усилитель постоянного тока с большими коэффициентом усиления и входным сопротивлением, дифференциальным входом и несимметричным выходом с малым выходным сопротивлением, предназначенный для работы в устройствах с глубокой отрицательной обратной связью.
    • Инструментальный усилитель — предназначен для задач, требующих прецизионного усиления с высокой точностью передачи сигнала
    • Масштабный усилитель — усилитель, изменяющий уровень аналогового сигнала в заданное число раз с высокой точностью
    • Логарифмический усилитель — усилитель, выходной сигнал которого приблизительно пропорционален логарифму входного сигнала
    • Квадратичный усилитель — усилитель, выходной сигнал которого приблизительно пропорционален квадрату входного сигнала
    • Интегрирующий усилитель — усилитель, сигнал на выходе которого пропорционален интегралу от входного сигнала
    • Инвертирующий усилитель — усилитель, изменяющий фазу гармонического сигнала на 180° или полярность импульсного сигнала на противоположную (инвертор)
    • Парафазный (фазоинверсный) усилитель — усилитель, применяемый для формирования двух противофазных напряжений
    • Малошумящий усилитель — усилитель, в котором приняты специальные меры для снижения уровня собственных шумов, способных вуалировать усиливаемый слабый сигнал
    • Изолирующий усилитель — усилитель, в котором входные и выходные цепи гальванически изолированы. Служит для защиты от высокого напряжения, которое может быть подано на входные цепи, и для защиты от помех, распространяющихся по цепям заземления

    Некоторые функциональные виды усилителей[ | ]

    • Предварительный усилитель (предусилитель) — усилитель, предназначенный для усиления сигнала до величины, необходимой для нормальной работы оконечного усилителя.
    • Оконечный усилитель (усилитель мощности) — усилитель, обеспечивающий при определённой внешней нагрузке усиление мощности электромагнитных колебаний до заданного значения.
    • Усилитель промежуточный частоты (УПЧ) — узкополосный усилитель сигнала определённой частоты (456 кГц, 465 кГц, 4 МГц, 5,5 МГц, 6,5 МГц, 10,7 МГц и др.), поступающего с преобразователя частоты радиоприёмника.
    • Резонансный усилитель — усилитель сигналов с узким спектром частот, лежащих в полосе пропускания резонансной цепи, являющейся его нагрузкой.
    • Видеоусилитель — импульсный усилитель, предназначенный для усиления видеоимпульсов сложной формы (см. Видеосигнал
      ), широкого спектрального состава. Несмотря на название, применяется не только в видео- и телевизионной технике, но и в радиолокации, обработке сигналов с различных детекторов, модемах, и др. Принципиальной особенностью данного усилителя является работоспособность вплоть до 0 (постоянный ток). Также сигнал данного спектра обычно называют видеосигналом, даже если он не имеет никакого отношения к передаче изображения.
    • Усилитель магнитной записи — усилитель, нагруженный на записывающую магнитную головку.
    • Усилитель воспроизведения — малошумящий усилитель электрических сигналов, поступающих с воспроизводящей магнитной головки магнитофона, видеомагнитофона, флоппи-дисковода, жёсткого диска, либо с фотодиода в системах воспроизведения оптической сигналограммы (звукочитающая система кинопроектора, оптические диски). Как и усилитель записи, содержит цепи частотной коррекции, чтобы обеспечить максимально возможную линейность АЧХ тракта записи-воспроизведения.
    • Микрофонный усилитель — усилитель электрических сигналов звуковых частот, поступающих с микрофона, до значения, при котором их можно обрабатывать и регулировать. Профессиональные микрофонные усилители имеют дифференциальный вход (балансное подключение, разъёмы XLR) для снижения наводок и помех.
    • Усилитель-корректор (корректирующий усилитель) — электронное устройство для изменения параметров видео- или аудиосигнала. Усилитель-корректор видеосигнала, например, даёт возможность регулировки насыщенности цвета, цветового тона, яркости, контрастности и разрешения, усилитель-корректор аудиосигнала предназначен для усиления и коррекции сигналов от звукоснимателя проигрывателя граммофонных пластинок (см. Фонокорректор
      ), бывают и другие виды усилителей-корректоров.

    Усилители в качестве самостоятельных устройств[ | ]

    • Усилители звуковой частоты Усилители звуковой частоты для систем проводного вещания.
    • Усилители звуковой частоты для озвучивания открытых и закрытых пространств.
    • Бытовые усилители звуковой частоты. В этой группе устройств наибольший интерес представляют усилители высокой верности воспроизведения Ні-Fi и наивысшей верности High-end. Различаются усилители предварительные, оконечные (усилители мощности) и полные, сочетающие в себе свойства предварительных и оконечных.
  • Измерительные усилители — предназначены для усиления сигналов в измерительных целях.
      Усилители биопотенциалов — разновидность измерительных усилителей, используются в электрофизиологии.
  • Антенные усилители — предназначены для усиления слабых сигналов с антенны перед подачей их на вход радиоприёмника, бывают двунаправленные усилители (для приёмопередающих устройств), они усиливают также сигнал, поступающий с оконечного каскада передатчика на антенну. Антенный усилитель устанавливается обычно непосредственно на антенне или поблизости от неё.
    • Ламповый УНЧ
    • Предварительный усилитель
    • Hi-Fi УНЧ McIntosh MA6800
    • Усилитель мощности Aleph 3

    Принцип работы каскада по схеме с общим эмиттером

    1

    РЕЗИСТИВНЫЕ УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

    Усилителями называются устройства, в которых сравнительно маломощный входной сигнал управляет передачей значительно большей мощности из источника питания. Все многообразие усилителей разделяют по следующим признакам:

    -по типу применяемого активного элемента (на лампах, транзисторах, параметрические …) ;

    -в зависимости от полосы усиливаемых частот (УПТ, УНЧ, УПЧ, УВЧ …) ;

    -по назначению (усилители тока, напряжения, мощности);

    -по виду нагрузки усилительного элемента (резистивные, трансформаторные, резонансные);

    -по способу включения усилительного элемента в схему (с общим эмиттером, с общей базой, с общим коллектором).

    В последние годы усилители выпускают в виде микросхем. Простейшая ячейка, позволяющая осуществить усиление, называется усилительным каскадом. В лекции рассмотрим принципы построения резистивных усилительных каскадов низкой частоты. Они предназначены для усиления сигналов в полосе от нескольких десятков Герц до нескольких десятков килогерц.

    Принцип работы каскада по схеме с общим эмиттером

    Простейший усилительный каскад по схеме с общим эмиттером приведен на рис. 12.6а. При схемном изображении транзистора и источников этот каскад принимает вид рис. 14.1а. Для анализа принципа работы каскада построим его передаточную характеристику (рис.14.1б).

    С увеличением входного сигнала (Uбэ) растет ток базы

    (см.рис. 12.6в), а значит и ток коллектора, причем:

    ,

    Ток коллектора создает падение напряжения на резисторе , причем ,а также на дифференциальном сопротивлении участка коллектор-эмиттер транзистора — , причем всегда .

    Рост тока коллектора означает уменьшение Rкэ

    , а значит и
    Uкэ
    . При этом на постоянном сопротивлении резистора падение напряжения увеличивается. Так как дифференциальное сопротивление
    Rкэ
    вычислять сложно, падение напряжения на участке коллектор-эмиттер транзистора находят как разность:

    .

    И так, с увеличением тока коллектора

    увеличивается падение напряжения на резисторе

    и уменьшается напряжение
    Uкэ
    , т.е. выходное напряжение каскада (рис.14.1б).

    Когда ток коллектора достигает насыщения (т.е. максимального значения), напряжение на участке коллектор-эмиттер транзистора достигает наименьшего значения. Это значение называют напряжением насыщения — Uкэн

    , причем:

    Как правило, это напряжение составляет десятые доли вольта, оно пренебрежимо мало в сравнении с Ек,

    поэтому иногда им пренебрегают, полагая . Дальнейшее увеличение
    Uбэ
    не может вызвать изменений тока

    и напряжения
    Uкэ
    .

    Анализ передаточной характеристики позволяет выделить три характерных участка (они обозначены римскими цифрами). На участке I через транзистор протекает только неуправляемый обратный ток коллекторного перехода. Сопротивление . Практически все напряжение источника Ек

    падает на сопротивление
    Rкэ
    , т.е. .

    На участке II напряжение на коллекторе транзистора можно изменять в пределах , а ток — в пределах . Эти изменения являются результатом регулировки параметров Uбэ, Iб

    маломощного источника сигнала.

    Например , а . Отношение обозначают КU

    и называют коэффициентом усиления по напряжению. В нашем примере
    КU
    =50. Кроме того, увеличение напряжения
    Uбэ
    приводит к пропорциональному уменьшению напряжения
    Uкэ
    , т.е. знаки приращений входного и выходного сигналов противоположны. Такие усилители называют инвертирующими.

    На участке III . Транзистор теряет свойства усилительного элемента.

    Передаточная характеристика позволяет рассмотреть различные режимы работы усилительного каскада (классы усиления). При работе в классе «В» напряжение (см. рис.14.1б). На выход передается сигнал только одной полярности. При подаче на вход двухполярного сигнала часть информации будет потеряна.

    При работе в классе «А» напряжение . Здесь Uсм

    — напряжение смещения, постоянная величина, не зависящая от
    Uвх
    . Когда
    Uвх
    = 0,
    Uбэ
    =
    Uсм
    . Такой режим называют режимом покоя, а токи

    ,

    и напряжения
    Uбэ
    и
    Uкэ
    называют токами и напряжениями покоя и обозначают
    Iбп
    ;
    Iкп
    ;
    Uбэп
    ;
    Uкэп
    . Напряжение смещения
    Uсм
    выбирают так, чтобы рабочая точка транзистора Т находилась в середине линейного участка II. В этом случае любое приращение входного напряжения вызовет пропорциональное инверсное приращение выходного напряжения , где
    КU
    — коэффициент усиления.

    При работе в классе D на вход каскада подается большой сигнал (пунктир на рис. 14.1). Передаваемый сигнал ограничивается сверху и снизу. Такой режим широко применяется в импульсной технике.

    Чтобы обеспечить усиление каскада в классе А, на базу транзистора необходимо подать напряжение смещения Uсм.

    Это обеспечивают специальные схемы, которые называют схемами смещения. Рассмотрим наиболее часто применяемые схемы.

    Схема смещения с фиксацией тока базы (рис. 14.2а). Фиксация тока базы

    достигается, когда в цепь базы включается резистор

    с большим сопротивлением.

    Для цепи базы справедливо равенство:

    .

    Отсюда

    . (14.1)

    В (14.1) и им можно пренебречь.

    Из (14.1) следует, что ток покоя базы определяется величиной внешнего сопротивления

    , не зависит от параметров транзистора и является фиксированной величиной.

    Схема с фиксацией напряжения базы (рис.14.2б). Для цепи базы в этой схеме справедливо равенство:

    .

    Отсюда

    , (14.2)

    где — ток делителя.

    Чтобы напряжение смещения Uбэ

    не зависело от параметров входной цепи транзистора, ток делителя

    необходимо выбирать значительно больше тока базы
    Iб.
    Обычно . Тогда:

    (14.3)

    и не зависит от тока базы. Большое значение тока делителя приводит к необходимости дополнительных затрат энергии источника питания. Это недостаток схемы.

    Общим недостатком рассмотренных схем является зависимость режима работы транзистора от температуры окружающей среды (температурные изменения токов базы и коллектора, коэффициента передачи тока базы β). Для устранения температурной зависимости в цепь смещения можно включить элементы коррекции, сопротивление которых зависит от температуры, например терморезистор или диод. Значительно чаще применяют схемы стабилизации с отрицательной обратной связью (ООС).

    .

    Отсюда

    . (14.4)

    Выражение (14.4) раскрывает физику стабилизирующего действия ООС. Так если под воздействием дестабилизирующего фактора ток базы Iб начнет возрастать, то увеличится и ток эмиттера , а значит и . Но это приведет к уменьшению напряжения Uбэ

    настолько, чтобы ток базы принял прежнее значение. ООС всегда препятствует любому изменению тока эмиттера, а значит и тока базы тем эффективнее, чем больше значение
    Rэ.
    Это значит, что ООС будет препятствовать приращению тока коллектора под воздействием входного сигнала, резко уменьшая коэффициент усиления каскада. Чтобы устранить этот недостаток параллельно

    включают емкость
    Сэ.
    Значение емкости выбирают из условия на минимальной частоте сигнала. В этом случае переменная составляющая (сигнал) будет замыкаться по
    Сэ
    , а медленно изменяющиеся составляющие температурной нестабильности — по
    Rэ.
    Каскад сохраняет высокий коэффициент усиления и стабильность свойств в широком диапазоне температуры окружающей среды.

    К основным параметрам усилительных каскадов относятся входное Rвх

    и выходное
    Rвых
    сопротивления, коэффициент усиления по напряжению
    КU
    и др. Значение параметров, как правило, определяют по переменной составляющей в классе усиления А. Для переменной составляющей сопротивление источника
    Ек
    равно нулю (т.е. его зажимы 1 — 1′ закорачиваются). Сопротивление

    также равно нулю, так как резистор закорочен емкостью
    Сэ.
    Для оговоренных условий входное сопротивление каскада на рис. 14.2в определим по закону Ома:

    .

    Но , где Rэб

    — эквивалентное сопротивление входной цепи, составленное из параллельно включенных
    R2
    и
    Rбэ
    , т.е.

    . (14.5)

    Величина Rбэ

    для маломощных транзисторов порядка 103 Ом. Величина
    R2
    порядка нескольких сотен Ом. Значит величина
    Rвх
    схемы рис. 14.2в мала. Это ужесточает требования к мощности источника сигнала, т.е. мощность источника должна быть достаточно большой.

    Резистор

    по переменной составляющей оказывается включенным параллельно Rкэ и Rн. Значение
    Rкэ
    порядка 104 Ом. Значение

    — порядка 103 Ом. Пренебрегая величиной
    Rкэ
    получим
    Rвых
    »

    , где

    . (14.6)

    Коэффициент усиления по напряжению:

    . (14.7)

    Применяя к (14.7) выражения (14.5) и (14.6), получим:

    , (14.8)

    где: — коэффициент усиления по напряжению в режиме холостого хода;

    — коэффициент потерь сигнала в выходной цепи каскада.

    Последнее выражение показывает, что коэффициент усиления каскада по схеме с общим эмиттером зависит от параметров нагрузки.

    1

    Дата добавления: 2017-03-12; просмотров: 6275; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

    Похожие статьи:

    Рейтинг
    ( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: