|
Существует способ более эффективного возбуждения громкоговорителей. Если возбуждаемые элементы акустических систем (например
низкочастотные и высокочастотные громкоговорители), возбуждаются специально выделенными усилителями, которым предшествуют
активные кроссоверы (разделительные фильтры), то можно получить многочисленные преимущества. Для целей обсуждения будет полезно
отметить, что система из громкоговорителей двух типов, активно возбуждаемая усилителями с мощностями 10 Вт, будет звучать
на удивление громко и чисто.
Однако иногда возникают и другие проблемы. Для изготовления современных НЧ громкоговорителей с подвижной катушкой стремятся
использовать демпфирующую ферромагнитную жидкость Ferrofluid®, приводящую к тому, что электрический импеданс имеет почти
активный характер. Однако, для мембран НЧ громкоговорителей часто не удается использовать этот прием из-за того, что больший
ход диффузора и пылезащитного колпачка энергично сжимает воздух внутри магнитной системы и выталкивает ферромагнитную жидкость
из зазора.
Низкочастотные громкоговорители имеют звуковые катушки, обладающие значительной индуктивностью, следовательно, для своего
выделенного усилителя они представляют увеличенное индуктивное сопротивление, которое может нарушить устойчивость по высокой
частоте. Дополнительно к этому, лучевые тетроды и пентоды воспроизводят в спектре искажений высшие гармоники с более высокими
амплитудами при увеличении сопротивления нагрузки, поэтому задача корректировки импеданса звуковой катушки с целью получения
нагрузки с оптимальным значением импеданса заслуживает пристального внимания. К счастью, для громкоговорителя с простой подвижной
звуковой катушкой существует простая схема коррекции Зобеля, которая подсоединяется непосредственно к выводам громкоговорителя
(рис. 7.37).
Так как громкоговоритель можно рассматривать в виде трансформатора, в котором звуковая катушка нежестко связана с короткозамкнутым
витком полюсного наконечника, в котором существуют потери на гистерезис, упрощенная эквивалентная схема громкоговорителя в виде индуктивности,
последовательно включенной с резистором, хотя не представляется строгой, но оказывается весьма удобной для дальнейшего изложения.
Величина сопротивления дополнительного резистора равна сопротивлению громкоговорителя по постоянной составляющей, а величина
емкости конденсатора определяется по следующему соотношению:
Рис. 7.37 Схема Зобеля для компенсации индуктивной составляющей звуковой катушки громкоговорителя
Параллельная работа выходных ламп в схеме и расчет трансформатора
Предлагаемый путь создания мощного усилителя является очень эффективным и дает ощутимые преимущества. Если использовать
несколько пар параллельно включенных выходных ламп в двухтактном оконечном каскаде, то можно получить высокую выходную мощность,
при напряжении высоковольтного источника на достаточно безопасном уровне (по сравнению с высоковольтным питанием, требующимся
мощным генераторным лампам), например, 320 В в случае использования нескольких пар ламп EL84. С использованием каждой дополнительной
пары ламп импеданс первичной обмотки трансформатора будет меньше: если параметры ламп тщательно подобраны, то общее выходное
сопротивление уменьшается во столько раз, сколько ламп включено в параллель в каждое плечо двухтактной схемы. Снижение отношения
числа витков обмоток облегчает проблему создания трансформатора высокого качества с использованием качественных комплектующих.
Чисто арифметическое объяснение, общий анодный ток каждой половины будет лучше сбалансирован при увеличении количества
ламп, а хорошо продуманный подбор пар еще сильнее увеличит это преимущество.
Особенности возбуждения выходного каскада повышенной мощности
Вне зависимости оттого, состоит ли выходной каскаде более высокой выходной мощностью из параллельно включенных приборов,
или нет, он все равно всегда требует более мощного каскада предварительного усиления (предоконечного усилителя). При исследовании
усилителя Уильямсона, было установлено, что он имеет выделенный каскад предварительного усиления, но использование многокаскадной
схемы ставит под сомнение устойчивость всей системы. Следовательно, целесообразно поискать другое решение.
Как и в предыдущих примерах, целесообразно подробное и полное описание требований, которое всегда облегчает решение проблемы:
• необходимо низкое выходное сопротивление предоконечного каскада для эффективного
возбуждения увеличенной входной емкости выходных ламп (в случае параллельного включения ламп их входные и выходные емкости
суммируются); также может понадобиться катодный повторитель;
• необходимо обеспечить высокое значение выходного напряжения с малым уровнем
искажений, это без сомнений потребует использовать в предоконечном каскаде одну из разновидностей дифференциальных усилителей;
• необходимы также широкая полоса пропускания и высокий коэффициент усиления,
так как было бы желательно иметь только один набор конденсаторов связи для обеспечения устойчивости усилителя по ВЧ; в этом
случае идеальным мог бы стать каскод, хотя тщательно рассчитанный каскад из дифференциальных усилителей, связанных по постоянному
току, мог бы оказаться даже лучше.
Сначала желательно рассмотреть вариант применения схемы каскада на дифференциальном усилителе с непосредственно связанным
катодным повторителем, которая часто известна по имени разработчика под названием схемы Хеджа, приведенной на рис. 7.38.
Хотя следует отметить, что первоначальная схема Хеджа не включала катодный повторитель.
Расчет отдельных элементов данной схемы был детально проведен, следовательно, нет необходимости тщательно разбирать всю
схему, можно ограничиться только некоторыми замечаниями, существенными для ее особенностей в целом.
Сам по себе дифференциальный усилитель не является идеальным фазоинвертором, поэтому для получения необходимого результата
необходимо предпринять дополнительные меры. Необходимо точно рассчитать значение сопротивления анодного резистора, провести
процесс его старения (приработки) и тщательно выбрать класс изделия для предотвращения дрейфа параметров. Должен использоваться
источник, поддерживающий постоянное значение тока, и имеющий максимально возможное выходное сопротивление, а значение паразитной
емкости, между катодом и общим проводом («землей») должно быть минимальным, образуя цепь с высоким значением импеданса на
высоких частотах. Согласование ламп, если это возможно, также должно быть выполнено наиболее тщательно.
Рис. 7.38 Каскод Хеджа на дифференциальном усилителе с непосредственно связанным катодным повторителем
Каждая пара ламп должна иметь собственный источник питания для подогревателей. Печально, но это именно так. Для катодных
повторителей значение постоянного напряжения, приложенного к подогревателям, составляет примерно 200 В, для верхней пары
ламп каскада оно составит примерно 100 В, а для нижней пары ламп каскада необходимо оно будет нулевым. Игнорирование данного
правила приведет к проблемам, связанным с пробоем изоляции между подогревателем и катодом и токам утечки, а эмиссия электронов
с подогревателя будет давать вклад в собственный ток катода. Это предупреждением является очень серьезным и важным!
Как указывалось ранее, единственным удовлетворительным кандидатом для использования в качестве нижней лампы каскада является
лампа Е88СС, применение другого типа лампы приведет к бесполезной трате высокого напряжения. Напряжение на катодах нижних
ламп каскада обычно невысокое, примерно 2,5 В, а так как на фазоинверторы неотвратимо подается половина напряжения входного
сигнала катода, общий резистор питания схемы, задающей неизменную токовую нагрузку, должен подключаться к отрицательному
выводу вспомогательного источника питания.
Сигнал обратной связи с выхода может подаваться на сетку, что делает расчет цепи обратной связи гораздо проще, в противном
случае у каскада мог бы образоваться симметричный вход.
|
