Выходные каскады усилителей НЧ, принципы работы

Каскады предварительного усиления всегда работают на следующий каскад. Создаваемые ими напряжения подаются на сетку следующей лампы для управления ее анодным током. Для этого нужны достаточно большие напряжения, но не требуется сколько-нибудь значительной мощности.

Поэтому задача предварительных каскадов заключается в усилении напряжения, т. е. в том, чтобы на выходе усилителя получить возможно большее напряжение.

Для этого в анодных цепях применяют сопротивления (активные или индуктивные!), величина которых по крайней мере в несколько раз превосходит .внутреннее сопротивление всех триодов.

Однако не всегда задача усилителя сводится к тому, чтобы получить на выходе максимальное напряжение. В том случае, когда лампа является оконечной и в ее анодную цепь включен телефон или громкоговоритель, задача усилителя оказывается несколько иной.

Он должен выделить во внешней цепи (например, громкоговорителе) не наибольшие напряжения, а наибольшую мощность, так как громкость звука зависит в конечном счете от той мощности, которая подводится к громкоговорителю. Поэтому оконечные, выходные, каскады называют усилителями мощности.

Подробное рассмотрение этого вопроса показывает, что наибольшая мощность, которая может быть получена при достаточно малых искажениях, так называемая неискаженная мощность, выделяется во внешней цепи совсем при иных условиях, а именно, когда сопротивление внешней нагрузки переменному току есть величина такого же ‘порядка, как внутреннее сопротивление лампы.

Таким образом, телефон или громкоговоритель должен обладать достаточно большим сопротивлением. Обмотка электромагнита громкоговорителя или телефона должна иметь большое число витков— громкоговоритель •или телефон должен быть «высокоомным».

В «низкоомном» телефоне или громкоговорителе, имеющем мало витков в обмотке электромагнита и включенном непосредственно в анодную цепь лампы, будет выделяться очень незначительная мощность (вследствие несоответствия друг другу сопротивлений громкоговорителя и лампы), и громкоговоритель будет работать плохо.

Такие низкоомные громкоговорители следует включать в анодную цепь оконечной лампы не непосредственно, а через выходной трансформатор, имеющий большое число витков в первичной обмотке и малое — во вторичной.

Такой трансформатор является для оконечной лампы подходящей нагрузкой, так как со стороны первичной обмотки его сопротивление достаточно велико, а вторичная обмотка с малым числом витков обладает малым внутренним сопротивлением, что как раз выгодно для работы на низкоомный громкоговоритель.

Все низкоомные громкоговорители независимо от их типа (электромагнитные, динамические и т. д.) должны включаться непосредственно в анодную цепь оконечной лампы, а через понижающий выходной трансформатор.

Чтобы можно было наивыгоднейшим o6paj зом подобрать внутреннее сопротивление вторичной обмотки выходного трансформатора к сопротивлению громкоговорителя (в случае применения различных типов громкоговорителей), вторичная обмотка выходного трансформатора часто делается секционированной.

Высокоомные громкоговорители хотя и можно с точки зрения выделения наибольшей энергии включать непосредственно в анодную цепь оконечной лампы, но часто это бывает нецелесообразно по другой причине.

При непосредственном включении громкоговорителя в анодную цепь через обмотку громкоговорителя проходит весь постоянный анодный ток лампы, который нагревает обмотку, создает добавочное подмагничивание и т. п.

Между тем для работы громкоговорителя этот постоянный анодный ток совсем не нужен, так как громкоговоритель приводится в действие только переменной составляющей анодного тока.

Чтобы не перегружать громкоговоритель постоянным током, для включения высокоомных громкоговорителей иногда также пользуются выходным трансформатором, но в этом случае трансформатор имеет примерно одинаковое число витков в первичной и вторичной обмотках.

Вместо выходного трансформатора для той же цели применяется так называемый дроссельный выход (рис. 1). Обмотка громкоговорителя Гр включается в анодную цепь лампы через конденсатор С, который не пропускает в обмотку постоянной составляющей анодного тока.

Чтобы создать путь для постоянной составляющей анодного тока (без чего лампа не могла бы работать), включается дроссель низкой частоты Др.

Дроссельный выход приемника

Рис. 1. Дроссельный выход приемника.

Индуктивное сопротивление этого дросселя должно быть достаточно велико, чтобы в него не ответвлялись сколько-нибудь заметно переменные токи, питающие громкоговоритель.

Так как оконечная лампа должна выделять в анодной цепи значительную мощность, она должна допускать высокие анодные напряжения и давать значительные анодные токи. Мощность, которая должна быть подведена от источника анодного напряжения к оконечной ламіпе, должна быть в 5—10 раз больше той мощности, которую нужно выделить в анодной цепи, т. е. которую потребляет громкоговоритель.

В данных об оконечных лампах, помимо указаний о той мощности, которая может быть подведена к лампе, часто указывается и та неискаженная мощность,, которую лампа может отдать. Эта мощность во всяком случае должна быть не меньше той, которая необходима для нормальной работы громкоговорителя.

Для выходных каскадов, работающих на динамический громкоговоритель, обычно применяются выходные пентоды 6П14П, 6П18П или близкие им по свойствам специальные выходные тетроды (6П1П, 6П3С).

Современные пентоды и выходные тетроды позволяют получить в 3 раза большие выходную мощность и к. п. д., чем триоды с такой же мощностью, расходуемой на накал катодов. Однако современные выходные лампы, рассчитанные для работы в однотактных схемах имеют все же низкий к. п. д.

Схема двухтактного выходного каскада Усилитель, работающий в режиме класса А, дает самые маленькие искажения, но и самую маленькую мощность, которую можно снять с данной лампы

Рис. 2. Схема двухтактного выходного каскада

Усилитель, работающий в режиме класса А, дает самые маленькие искажения, но и самую маленькую мощность, которую можно снять с данной лампы. Коэффициент полезного действия такого каскада очень мал: от 65 до 75%. мощности, потребляемой лампой от анодного источника, расходуются на вредный нагрев лампы и только 25—35% обращаются в полезную мощность переменного тока звуковой частоты.

Это значит, что если мы правильно нагрузили хорошую выходную лампу и хотим снять с нее мощность 2 вт, то к ее анодной цени надо подвести мощность 5—6 вт от источника анодного питания.

Потребление приемником нескольких лишних ватт на первый взгляд не может привести к большим потерям мощности. Однако в нашей стране работают миллионы приемников и даже самая маленькая экономия в одном приемнике приводит в итоге-к экономии громадной энергии.

Для улучшения к. п. д. выходных каскадов применяют так называемые двухтактные усилители, работающие в режиме класса В (рис. 2). Рабочая точка у каждой из двух ламп усилителя класса В выбрана так, что при отсутствии сигнала ток через лампу почти не проходит.

Как видно из схемы усилителя, средняя точка вторичной обмотки входного трансформатора соединяется с катодами  ламп. Поэтому переменное напряжение, подаваемое на сетки этих ламп, всегда имеет противоположные знаки.

В течение каждой половины периода одна лампа (на сетке которой действует отрицательная полуволна напряжения!) заперта, а другая (на сетке которой действует положительная полуволна напряжения) отперта и усиливает эту полуволну.

В следующий полупериод лампы меняются ролями: та, которая была запертой, усиливает напряжение, а усиливавшая — запирается. В выходном трансформаторе усиленные полуволны от поочередной работы лампы складываются, и в нагрузке (во вторичной обмотке выходного трансформатора!) протекает ток, повторяющий своей формой подведенное к сеткам ламп напряжение.

При этом неопасно, что лампы работают и на криволинейном нижнем участке характеристики, поскольку искажения, возникающие от этого в одной лампе, компенсируются противоположными искажениями в другой. Подбором ламп эти искажения можно свести к минимуму.

Выходной трансформатор для двухтактного каскада может быть меньше, чем для однотактного, так как в трансформаторе двухтактного каскада не происходит намагничивания сердечника.

Обе половины первичной обмотки состоят из равного числа витков и по ним в разные стороны проходит одинаковый ток. Каждая половина намагничивает сердечник по-своему, но так как ампер-витки у них равны, то сердечник остается нена-магниченным.

Следовательно, и воздушный зазор у двухтактного выходного трансформатора делать нецелесообразно.

Понятно, что усиление в режиме класса В возможно только при наличии двух ламп в выходном каскаде. Если попробовать послушать передачу после усиления ее однотактным усилителем класса В, то ничего понять не удастся, так как будет усиливаться только половина звуковых колебаний 1.

Если нет высокоомного вольтметра, а усилитель уже собран, но дает искажения, надо предварительно убедиться в том, что на вход усилителя подается чистый сигнал, а затем изменять 'напряжение смещения до получения наименьших искажений передачи.

Источник: Бурлянд В.А., Жеребцов И.П. Хрестоматия радиолюбителя. 1963 г.

1
1067
Добавить комментарий