|
До сих пор выходной трансформатор располагался в цепи анода, но ведь можно установить этот же самый трансформатор в цепи
катода для создания схемы катодного повторителя, что позволяет получить экстремально низкое выходное сопротивление лампового
каскада. Например, пара ламп EL34, включенных по триодной схеме, имели бы эквивалентное выходное сопротивление в анодной
цепи по 900 Ом каждая, но при включении их по схеме катодного повторителя выходное сопротивление составило бы одну десятую
от указанной величины, то есть по 90 Ом. Выходное сопротивление со стороны громкоговорителя составляло бы при этом доли
Ома даже без введения межкаскадной (глобальной, действующей в пределах нескольких каскадов) отрицательной обратной связи.
К сожалению, для данной топологии существуют два весьма негативных обстоятельства. Первое заключатся в том, что выходной
каскад оказался превосходным, но ценой существенного усложнения предусилительного каскада усилителя мощности. Для каждой
выходной лампы размах амплитудного значения напряжения на катоде составляет примерно 150 В среднеквадра-тического или эффективного
значения и при значении коэффициента усиления менее единицы для управления им необходимо иметь напряжение порядка 500 В двойного
амплитудного значения. В принципе это осуществимо, однако разработка предусилительного каскада не будет является тривиальной
задачей, так как необходимо использовать либо трансформаторную связь между каскадами, либо резистивную анодную нагрузку,
рассчитанную на работу при высоких напряжениях. На практике для коммерческих образцов проблема высокого напряжения разрешается
путем развязывания цепей предусилителя и выходного каскада за счет использования катодного повторителя; но этот прием нарушает
стабильность высокого напряжения.
Вторая причина заключается в том, что высокое напряжение на катодах выходных ламп значительно увеличивает тепловую нагрузку
на изоляцию между катодом и его подогревателем, что может привести к преждевременному выходу подогревателя из строя. Электрическое
объединение цепей подогревателя и катода решает эту проблему, но требует изготовления индивидуальной обмотки цепи подогревателя
катода для каждого плеча выходного каскада (чтобы избежать короткого замыкания между ними) и заставляет каждую лампу работать
на дополнительную нагрузку в виде межвитковой емкости (порядка 1 нФ) силового трансформатора. Источник ВЧ нагрева с использованием
малогабаритного трансформатора, имеющего отдельные обмотки, мог бы решить последнюю задачу, но только за счет возможной проблемы
возникновения радиопомех и увеличения стоимости.
Тем ни менее, существуют типы ламп, изоляция которых между катодом и подогревателем рассчитана на напряжения до 300 В,
это, например, 6080/6AS7G. Но так как эта лампа имеет очень малое значение анодного сопротивления rа,
то значение оптимального сопротивления нагрузки будет весьма мало и выходное напряжение в режиме отдачи полной мощности
также очень невелико, что уменьшает тепловую нагрузку на изоляцию между катодом и подогревателем. К сожалению, параметр ц
у этих ламп также очень мал, что приводит к значению коэффициента усиления выходного каскада значительно меньше единицы,
а это предъявляет весьма специфические требования к конструкции предусилительного каскада усилителя мощности (рис. 7.9).
Для такого усилителя, должен использоваться достаточно сложный источник питания, хотя полезная мощность усилителя составляет
всего 6 Вт. Предположительно, предусилитель смог бы нормально справляться с параллельной работой ламп 6080, но это как раз
тот случай, когда лечение может оказаться хуже самого недуга. Единственной причиной, по которой данная схема продолжает
существовать на бумаге, является то, что выходной каскад просто допускает использование выходных трансформаторов весьма посредственного
качества; и напротив, выходные трансформаторы высокого качества позволили бы достичь очень хороших характеристик. В усилителе
повсеместно используются триоды, для которых основным типом искажений являются вторые гармоники, но этот недостаток компенсируется
применением двухтактной схемы. Таким образом, для уменьшения искажений в усилителе реализуется метод поддержания точного
баланса плеч двухтактной схемы, а не межкаскадная обратная связь.
Рис. 7.9 Усилитель, в выходном, каскаде которого используется катодный повторитель
Другой возможностью является использование принципа распределения нагрузки, когда одна часть нагрузки действует на катоде,
а другая — на аноде. Эта идея была плодотворно использована компаниями Квод (Quad) в Великобритании и Макинтош в США. Она
делает требования к предусилительному каскаду менее строгими, оставляя, тем ни менее некоторые преимущества локальной (то
есть охватывающей только один каскад усиления) обратной связи. Выходная цепь такого каскада с комбинированной анодно-катодной
нагрузкой изображена на рис. 7.10.
Рис. 7.10 Выходной каскад Quad II (также известный под названием «схема Макинтоша»)
Интересный вариант применения распределения нагрузки осуществлен в модели Микаэльсона и Остина TVA10, в которой анодная
и катодная нагрузки были равны.
Поскольку анодные и катодные обмотки для каждой из ламп наматываются в противофазе (что в любом случае сильно снижает
намагничивание сердечника), а сколько-либо ощутимые анодные токи покоя чаще всего отсутствуют, следовательно, нет необходимости
точно подбирать пары ламп по величинам анодного тока. Пример коммутации обмоток, исключающей намагничивание сердечника изображен
на рис. 7.11, где начало намотки каждой из первичных обмоток обозначено точкой. К сожалению, требования к каскаду предварительного
усиления остаются практически теми же, что и для катодного повторителя. По этой причине схема не получила широкого распространения.
|
