Содержание

Выбор элементов оконечного каскада

После того, как определены значения всех элементов схемы предусилительного каскада, можно определить значения элементов выходного каскада.

Лампа типа EL84 допускает (согласно ее паспортным данным) максимальное значение сопротивления резистора, задающего смещение на сетке, величиной 300 кОм. Но так как в данной схеме используется катодное смещение, то не без удовольствия можно увеличить это значение до 470 кОм. При этом необходим разделительный конденсатор емкостью 0,1 мкФ, который может быть либо с поликарбонатным, либо, что предпочтительнее, с полипропиленовым диэлектриком и рабочим напряжением, превышающим или равным 400 В по постоянному току.

Сопротивление 4,7 кОм является типичным значением для резисторов, предназначенных для подавления паразитных колебаний в сеточной цепи ламп типа EL84. Существует вероятность того, что они не понадобятся в схеме, однако всегда представляется благоразумным установить их.

По анализу многочисленных примеров применения в усилителях данного типа ламп, можно считать, что резистор 47 Ом, включенный последовательно с экранирующей сеткой, способствует снижению искажений при снижении пиковой мощности. Автор не проверял этого, поэтому установка этих резисторов — дело профессионального выбора. В схемах усилителей фирмы Milliard они установлены, тогда как в схемах усилителей фирмы Leak они отсутствуют.

Сопротивление резистора катодного смещения должно быть 270 Ом (из паспортных данных компании Milliard) и они должны рассеивать 0,45 Вт. Как правило, здесь устанавливаются резисторы с мощностью рассеяния 2 Вт. Однако на практике гораздо лучше использовать монтируемые на шасси плакированные алюминием резисторы с жесткими выводами и с мощностью рассеяния 15 Вт. Это связано с тем, что рядом с резистором будет монтироваться электролитический конденсатор, который должен оставаться холодным. Дополнительно к этому, установленный на шасси резистор имеет удобные проушины, которые удобно использовать для закрепления электролитического конденсатора.

Емкость развязывающего катодного конденсатора должна составлять 2200 мкФ для частоты среза 1 Гц, но, как уже обсуждалось ранее, такое значение усугубляет проблемы времени восстановления после перегрузки, поэтому рекомендуется заменить его на конденсатор с емкостью 470 пФ и рабочим напряжением 63 В. Рабочее напряжение 63 В выбрано с явным запасом, так как напряжение будет составлять примерно 11 В, но элементы, рассчитанные на более высокие напряжения имеют меньшее значение эквивалентного последовательного сопротивления, что становится существенным при шунтировании эквивалентного сопротивления лампы 67,5 Ом (r_k = 90Ом, R_k = 270Ом).

Так как в схеме усилителя из реактивных цепей имеется всего одна RC-цепь и выходной трансформатор, устойчивость на низких частотах не вызовет оснований для беспокойства. Устойчивость на высоких частотах не однозначна и должна быть проанализирована дополнительно.

Решая данное уравнение и принимая, что r_а = 5 кОм, получим значение r_a′ = 302 кОм. При параллельном его включении с резистором R_L = 47 кОм, значение комплексного выходного сопротивления Z_out = 41 кОм. Использование межкаскадной отрицательной обратной связи неизбежно приведет к условию Z_out ≈ R_L для входного каскада.

Базовая чувствительность входного каскада снижена с 298 мВ до значения 2 В, что соответствует снижению коэффициента усиления в 6,71 раза, или на 17 дБ. Исходя из этого, можно рассчитать новое значение r_а каскада:

Для согласованного фазоинвертора значение емкости Миллера составляет 3,2 пФ, а если принять во внимание паразитные емкости, то общее значение можно оценить величиной порядка 5 пФ. В сочетании с сопротивлением 41 кОм это обеспечивает частоту среза порядка 780 кГц.

Выходной каскад имеет входную емкость, которая нагружает выход согласованного фазоинвертора. Хотя лампа оконечного каскада типа EL84 является пентодом, но она все равно имеет емкость Миллера, хотя и сильно уменьшенную. Но, тем ни менее, она все равно должна быть учтена при расчетах.

Можно найти усиление выходного каскада, рассчитав падение напряжения на сопротивлении 8 кОм первичной обмотки трансформатора для мощности 11 Вт, и также зная, что для возбуждения каскада необходим размах амплитуд межсеточного напряжения, равный 16 В среднеквадратического значения. Это дает значение коэффициента усиления относительно анода 18,54. Так как емкость проходная емкость лампы С_ag = 0,5 пФ, то значение емкости Миллера составит 9,8 пФ. К сожалению, полученное значение С_ag окажется действительным только для случая чисто пентодного включения лампы, тогда как в данном случае используется схема включения Блюмлейна или ультралинейного включения, при которой потенциал сетки экранирующей сетки не является постоянным. Следовательно, необходимо принять во внимание эффект Миллера для этой сетки. К сожалению, в технических характеристиках лампы не приводится данная характеристика, но можно с большой долей уверенности принять ее значение в 10 пФ. Если сложить эти емкости со значением входной емкости лампы С_in = 10,8 пФ, то суммарное значение емкости составит примерно 35 пФ, включая ориентировочные величины паразитных емкостей. При условии, что выходной каскад никогда не выходит из режима класса А1, то с учитывая дополнительно выходное сопротивление линейного фазоинвертора (примерно 190 Ом) частота среза составит 24 МГц. Можно с легкостью позволить себе слегка уменьшить это значение, так как любой дополнительный конденсатор подавит изменения емкости между лампами и, следовательно, улучшит ВЧ баланс. Шунтирующий конденсатор емкостью 68 пФ, включенный параллельно резистору катодного смешения лампы EL84, понизит частоту ВЧ среза до 8 Мгц и будет стараться сохранить неизменной нагрузку на линейном фазоинверторе, если выходной каскад начнет смещаться в класс В.

После всего изложенного можно нарисовать полную схему усилителя со значениями всех элементов схемы (рис. 7.35).

Следует обратить внимание, что в силу массовости применения ламп EL84 в двухтактных усилителях звуковой частоты, при разработке выходного каскада на этих лампах оказалось намного проще использовать опыт других разработчиков, нежели проектировать каскад с нуля. О принципах расчета режимов и элементов двухтактного выходного каскада можно узнать ознакомившись со следующей разработкой, представляющий собой двухтактный усилитель повышенной мощности, подробно описываемый ниже.

Рис. 7.35 Воплощенная на практике схема разработанного двухтактного усилителя

Авторские разработки усилителей на лампах EL84

Поскольку многочисленные разработки усилителей на лампах типа EL84 очень хорошо себя зарекомендовали благодаря своим весьма удовлетворительным характеристикам, автор и собрал пять вариантов такого усилителя. Пара разобранных автором на запчасти усилителей типа Leak TL12+ дала свой вклад в виде выходных трансформаторов для второй модификации усилителя, тогда как пара оказавшихся лишними силовых трансформаторов и дросселей была использована для высоковольтного источника питания одной из модификаций, выпрямители которого построены на вакуумных кенотронах типа GZ34 (рис. 7.36).

Рис. 7.36 Внешний вид авторского прототипа усилителя

В течение последних девяти лет с этим усилителем эксплуатировалась пара громкоговорителей Rogers LS3/5a, а сам усилитель использовался для прослушивания компакт-дисков. Более поздняя версия усилителя использовалась в основной звуковоспроизводящей системе автора для небольших ВЧ динамиков. Во всех усилителях, за исключением исходного прототипа, использовались выходные трансформаторы от усилителей Leak Stereo 20 или TL12+ , а в третьей и последующих версиях усилителей использовались также силовые трансформаторы и шасси, однако следует отметить, что автор широко экспериментировал с различными типами комплектующих:

• вторая модификация усилителя: оказалась идеальной для громкоговорителей типа LS3/5a, которые воспроизводили традиционный для лампового усилителя «мягкий» звук. Использовались металлизированные пленочные резисторы анодной нагрузки, поликарбонатные конденсаторы связи, но для высоковольтного источника питания использовались полипропиленовые конденсаторы;

• третья модификация усилителя выдавала наилучшее качество при полезной мощности 5 Вт. Использовались металлизированные пленочные резисторы нагрузки, поликарбонатные конденсаторы связи, электролитические высоковольтные конденсаторы, дроссель с индуктивностью 15 Гн заменил в исходной схеме усилителя Leak резистор с номиналом 100 Ом, установленный между

накопительным и фильтрующим конденсаторами. Выходные лампы в этой модификации были включены по триодной схеме (R_k = 560 Ом);

• усилитель четвертой модификации рассчитывался автором наиболее тщательно, однако, качество его воспроизведения не вполне удовлетворило автора. Использовались алюминиевые корпусные проволочные резисторы анодной нагрузки, полипропиленовые конденсаторы связи, полипропиленовые высоковольтные конденсаторы;

• в пятой модификации усилителя использовались алюминиевые корпусные проволочные резисторы анодной нагрузки, полипропиленовые конденсаторы связи, полипропиленовые высоковольтные конденсаторы, дроссель с индуктивностью 5 Гн, заменивший резистор в исходной схеме усилителя Leak, керамические панели для ламп.

Информация

Продолжение