ВХОДНОЙ КАСКАД

Задачей входного каскада является обеспечение заданной чувствительности усилителя, т.е; усиление входного сигнала до уровня, необходимого для работы фазоинвертора или выходного каскада. Кроме того, входной каскад определяет уровень шумов всего усилителя, так как шумы первого каскада могут быть сопоставимы с уровнем входного сигнала и усиливаются последующими каскадами. Поэтому во входных каскадах нужно применять малошумящие лампы и принимать дополнительные меры по снижению шумов: экранировать входную лампу, удалять ее от выходных ламп и трансформаторов и т.д.
Обычно входной каскад строится на одном триоде по схеме с общим катодом (рис.1).


Рис.1. Усилительный каскад с общим катодом

Резистор автоматического смещения Rк определяет ток покоя триода Io и рассчитывается с помощью семейства анодных характеристик лампы. Падение напряжения на этом резисторе не должно быть меньше амплитуды входного сигнала, т.к. в противном случае на пиках сигнала появится сеточный ток, что ведет к увеличению нелинейных искажений.
На резисторе анодной нагрузки Ra выделяется напряжение выходного сигнала. От значения сопротивления этого резистора зависит коэффициент усиления каскада и полоса пропускания.
Амплитуда переменного тока сигнала в анодной цепи определяется по формуле , где Ug- напряжение сигнала на сетке.
Переменное напряжение сигнала на сопротивлении анодной нагрузки , поэтому коэффициент усиления .
Полоса пропускания частот Af зависит от сопротивления анодной нагрузки и емкостей лампы. Для обеспечения заданной полосы пропускания Af значение сопротивления нагрузки не должно превышать максимального значения , где Свх и Свых - входная и выходная емкости лампы. Значение Ramax уменьшается при учете емкости монтажа, входной емкости следующего каскада и других паразитных емкостей, подключенных параллельно нагрузке. Для триодов входная емкость равна емкости между сеткой и катодом, а для пентодов она равна емкости между первой сеткой и катодом, соединенным со второй и третьей сетками. Выходная емкость триодов равна емкости анод-катод, для пентодов она равна емкости между анодом и катодом, соединенным со второй и третьей сетками. Емкость монтажа можно принять равной 5-10 пФ.
Пентоды имеют гораздо больший коэффициент усиления, но обладают в несколько раз большим, по сравнению с триодами, уровнем шумов, поэтому не рекомендуется их применение во входных каскадах.
В случае необходимости получения большого коэффициента усиления, например для усиления сигнала от магнитных звукоснимателей, лучше применять каскодный усилитель на триодах. Типичная схема каскодного усилителя приведена на рис.2.
В приведенной на рис.2 схеме лампа ЛИ включена по схеме с общим катодом, а лампа Л1.2-по схеме с общей сеткой. Сетка лампы Л1.2 заземлена по переменному току через конденсатор СЗ. Смещение на сетке лампы ЛИ создается за счет падения напряжения на резисторе автоматического смещения R2, а на сетке Л1.2-жестко задано делителем анодного напряжения R4R5. Так как в этой схеме обе лампы включены последовательно по постоянному току, они работают при пониженном анодном напряжении, что следует учитывать при выборе типа ламп. Обычно в каскодных


Рис.2. Каскадный усилительный каскад

усилителях применяют сдвоенные триоды, специально разработанные для этих целей. Примером такой лампы является двойной триод 6Н23П.
Все приведенные выше уравнения для триодного каскада справедливы и для каскодного усилителя при условии введения эквивалентных параметров RIэ, µэ, Sэ.
В частном случае, когда каскад собран на двойном триоде или одинаковых лампах, µэ=µ(µ+1)~µ2, RIэ=RI(µ+2)~Ri*µ, Sэ=S*(µ+1)/ (µ+2)~S.
Собственные шумы каскодного усилителя соответствуют шумам одного триода (лампы Л 1.1).
Ток покоя входного каскада Io выбирают, как правило, в 2-3 раза больше амплитуды тока сигнала в анодной цепи , в пределах 0,5-5 мА. Рассчитав падение напряжения на сопротивлении нагрузки, определяют напряжение анодного питания и далее по графикам анодной характеристики находят напряжение падения на катодном резисторе автоматического смещения и рассчитывают его значение.
Очень часто возникает необходимость согласования выходного сопротивления одного каскада с входом другого каскада или устройства через длинный соединительный кабель. Для такого согласования на выходе каскада с высоким выходным сопротивлением ставят катодный повторитель, обладающий высоким входным и низким выходным сопротивлением, обеспечивая усиление сигнала по току. Простейшая схема катодного повторителя приведена на рис.3.


Рис.3. Катодный повторитель


Рис.4. Катодный повторитель с активной нагрузкой

Входное сопротивление катодного повторителя на низких частотах определяется величиной сеточного резистора Rc. На высоких частотах входное сопротивление снижается из-за шунтирующего действия внутриламповых емкостей. Катодный резистор Rk задает напряжение смещения и ток покоя лампы Л1. Падение напряжения на этом резисторе должно быть больше амплитуды выходного сигнала, чтобы не возникло ограничения отрицательной полуволны сигнала.
Основным параметром катодного повторителя является выходное сопротивление Rвых. Для приведенной на рис.3 схемы оно составляет Rвых=1/S. Для уменьшения выходного сопротивления можно включить параллельно два триода, что приведет к уменьшению выходного сопротивления в два раза. Коэффициент усиления катодного повторителя составляет K=µ*Rk/(RI+(1+µ)*Rk). Обычно коэффициент усиления катодного повторителя составляет 0,8-0,9.
Увеличить коэффициент усиления катодного повторителя можно, применив в качестве нагрузки ламповый каскад. Такая схема приведена на рис.4.
Коэффициент усиления такого катодного повторителя определяется по формуле K=1/(1+1/µ+(1/S*(Rk2(1+µ)+RI2))) и может достигать 0,99. Кроме того, схема на рис.4 отличается высокой линейностью входной характеристики. Объясняется это тем, что коэффициент усиления ц триодов практически не зависит от напряжения анод-катод при постоянном анодном токе. Так как в данной схеме анодный ток лампы Л1 стабилизирован лампой Л2, такой катодный повторитель будет иметь постоянный коэффициент усиления в значительном диапазоне изменений входного сигнала. Выходное сопротивление катодного повторителя с активной нагрузкой, такой же, как и у обычного катодного повторителя Rвых=1/S.
Катодные повторители, подобные приведенным на рис.3 и 4, в последнее время часто применяют в выходных каскадах CD-плейеров для согласования с межблочным кабелем. Модернизировать таким образом можно практически любой готовый CD-плейер. Для этой задачи более всего подходят сверхминиатюрные низковольтные двойные триоды 6Н16Б, 6Н25Г, 6Н28Б и особенно 6Н27П, имеющий напряжение анодного питания не более 30 В, что позволяет обойтись штатным трансформатором, имеющимся в CD-проигрывателе.

 

Д.А. Климов "Ламповые усилители", 2002






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.