www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Однотактные усилители 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29


Рис. 57. Двухтактная схема позволяет из двух сильно искаженных (с большой отсечкой) сигналов laquo;сшить raquo; один неискаженный.

усилителей, которые по-английски так и называются laquo;тяни-толкай raquo; (пуш-пул). Двухтактный усилительный каскад состоит из двух одинаковых каскадов (каждый такой каскад-половинку называют плечом), которые, подобно головам сказочного Тянитолкая, могут работать поочередно, могут одинаково хорошо создавать в нагрузке ток вперед и назад (рис. 57).

Схемы усилителей, приведенные в предыдущей главе, в отличие от двухтактных, называют однотактными.

Знакомство с двухтактной схемой мы начнем с самого laquo;страшного raquo; случая -с работы усилительных каскадов в классе В (рис. 58, /, 2). Обе лампы двухтактного каскада Л и Л работают на общую нагрузку - громкоговоритель Гр. Он включен в анодные цепи через выходной трансформатор Трв с двумя первичными обмотками, точнее, с одной обмоткой, имеющей вывод от средней точки. По одной половине первичной обмотки (левой) проходит анодный ток лампы Л, по другой половине (правой) - анодный ток лампы Л . На сетки ламп подается одинаковое по величине отрицательное смещение - (Уем и одинаковое по величине переменное напряжение сигнала Ubx. Напряжения эти подобраны так, что

в каждом плече лампа работает с углом отсечки 90 deg; (ток существует только половину периода), а это и является признаком класса В (рис. 56, /, г).

В двухтактных схемах, работающих в любом из классов усиления, обязательно нужно выполнить такое условие: напряжения на управляющие сетки необходимо подавать в противофазе. Это значит, что в тот момент, когда на сетке лампы Л действует положительный полупериод, на сетке Л должен быть отрицательный полупериод входного напряжения. В данном случае laquo;положительный raquo; и laquo;отрицательный raquo; - это уже не условные понятия: напряжение на сетках оценивается относительно одной общей точки: относительно шасси, куда обычно подключены катоды обеих ламп. Для нашего примера (рис. 58, /, 2, 3) во время нечетных полупериодов 1-2, 3-4, 5-6 laquo;плюс raquo; сигнала подводится к сетке Л, а во время четных 2-3, 4-5, 6-7 - к сетке Л . Это значит, что Л заперта во время четных полупериодов, а Л - - во время нечетных.

Поскольку лампы работают в классе В и работают поочередно, то в первичной обмотке Трв поочередно будут проходить импульсы тока длительностью в половину периода каждый. Если рассматривать первичную обмотку как единое целое, то можно сказать, что эти импульсы будут иметь разное направление - импульсы от лампы Л пойдут по обмотке слева направо (по схеме), импульсы от лампы Л - справа налево. Направление магнитного поля катушки зависит от того, в какую сторону течет по ней ток. Поэтому магнитное поле в выходном трансформаторе Трв будет переменным и, значит, будет переменным наведенное во вторичной обмотке выходное напряжение С/вых- Одно плечо двухтактной схемы обеспечит положительный полупериод выходного напряжения, другое плечо - отрицательный полупериод этого напряжения. Выходная мощность равна сумме полезных мощностей каждой лампы. laquo;Сшитый raquo; из двух разных анодных токов выходной сигнал совершенно не отличается от того сигнала, который мы получили бы при усилении в классе А. Иными словами, двухтактная схема позволяет работать в экономичном классе В и в то же время дает неискаженный выходной сигнал.

К сожалению, все сказанное в полной мере относится лишь к идеальному, теоретическому усилителю, где работают лампы с характеристиками, не имеющими нижнего загиба. К теоретическому классу В в какой-то степени приближаются триоды. Что же касается наиболее важных для нас выходных ламп - пендотов и лучевых тетродов, то из-за сильного нижнего загиба эти лампы, работая в классе В, заметно



иеых


I г i it 5 в 7

113 4 5 6 7


copy; copy;



Рис. 5Н. Двухтактный выходной каскад.

искажают сигнал (рис. 56, 5). Особенно сильно искажаются слабые сигналы, которые полностью попадают /на нижний изогнутый участок ламповой характеристики.

Чтобы уменьшить вредное влияние нижнего загиба, двухтактный усилитель переводят в класс АВ. При этом несколько снижается к. п. д., но зато уменьшаются нелинейные искажения сигнала. Нужно сказать, что наибольшую мощность усилительный каскад отдает в классе АВ при угле отсечки 120 deg;, а к. п. д. при этом достигает 50-60%. Именно в таком режиме работает большинство двухтактных выходных каскадов. В тех случаях, когда от лампы хотят получить очень высокий к. п. д., используют классы усиления Вг и АВг. Но, конечно, увеличение мощности в этом случае не достается даром - за него приходится платить дополнительными нелинейными искажениями, возникающими при появлении сеточных токов. Кроме того, с появлением сеточных токов увеличивается мощность, потребляемая от предыдущего каскада. Именно он поставляет энергию, которая теряется в сеточной цепи выходной лампы.

Довольно часто двухтактные схемы работают не только в экономичных классах АВ и В, но и в классе А, для которого вполне пригодны и однотактные усилители. Применение двухтактных схем для усилителей класса А объясняется тем, что laquo;сшивание raquo; выходного сигнала из двух кусков не единственное достоинство этих схем. Они обладают еще целым рядом других ценных особенностей, которые проявляются во всех классах усиления, в том числе и в классе А.

Для начала отметим, что постоянные составляющие анодных токов проходят по первичной обмотке Грв в разных направлениях и создают магнитные поля, направленные одно против другого (рис. 58, 2, а, б, в). В итоге, постоянного магнитного поля вообще нет, и сердечник выходного трансформатора в двухтактной схеме работает без постоянного подмагничивания. Теперь уже не нужно делать в сердечнике зазор, ослабляющий магнитное поле, и сборку пластин следует производить в перекрышку. При сравнительно небольших размерах сердечника без зазора можно получить весьма большую (во всяком случае, значительно большую, чем для сердечника с зазором) индуктивность первичной обмотки, а это улучшает воспроизведение низших частот.

Другая особенность двухтактной схемы состоит в том, что ее анодные цепи можно питать выпрямленным напряжением со значительными пульсациями. Пульсации питающего тока, так же, как и его постоянные составляющие, проходят по первичной обмотке Тр в разных направлениях и создают



компенсирующие друг друга магнитные поля. Поэтому в цепи громкоговорителя не наводится напряжение пульсаций, и для питания анодных цепей двухтактного каскада может быть использован сравнительно простой фильтр.

Еще одно достоинство двухтактных схем: нелинейные искажения в них при прочих равных условиях всегда меньше, чем в однотактных схемах. Конечно, это имеет особенно большое значение для классов АВ и В, где мы сознательно идем на искажение формы сигнала. Так, например, если в классе В однотактный усилительный каскад дает совершенно недопустимый /( .и -около 40%, то двухтактный каскад при тех же условиях позволяет снизить нелинейные искажения до 10-12%. Для класса А только переход на двухтактную схему выходного каскада может привести к снижению Кп.и с 7- 10% до 3-5%. В сочетании с отрицательной обратной связью двухтактная схема позволяет уменьшить Кн. и в классе А до 1 7о, а в классе АВ - до 4-5%.

За счет чего же уменьшаются нелинейные искажения в двухтактной схеме? Каким образом ослабляются (а может быть, исчезают?) посторонние гармоники, появившиеся в выходном сигнале из-за нелинейности ламповой характеристики, из-за отсечки анодного тока? Секрет здесь опять-таки во взаимодействии магнитных полей, которые создаются в выходном трансформаторе токами ламп Л и Л .

Первая гармоника (/ai и / ai) и остальные нечетные гармоники анодных токов первого и второго плеча создают в первичной обмотке магнитные поля, которые всегда действуют в фазе (рис. 58, 2, а, б, г). Ток первой гармоники - это и есть выходной сигнал в чистом виде, и именно благодаря сложению магнитных полей первой гармоники суммируется полезная выходная мощность обеих ламп двухтактного каскада. Вторая (/а2 й / аг) и остальные четные гармоники, подобно постоянным составляющим (/аои / ао), создают в сердечнике магнитные поля, которые действуют друг против друга и взаимно уничтожаются (рис. 58, 2, а, б, д). Таким образом, в двухтактной схеме из искаженного выходного сигнала исчезают четные гармоники, а это равносильно резкому уменьшению нелинейных искажений.

Не забудьте, что для упрощения мы рассматриваем случай усиления чисто синусоидальных колебаний, и появившиеся в выходном сигнале гармоники - это вовсе не тембровая окраска усиливаемого звука (рис. 5). Здесь гармоники - это совершенно новые, посторонние составляющие, которых не было во входном сигнале и которым есть только одно название - искажение спектра. Что же касается полезных гармо-

ник, то есть таких, которые поступают на вход каскада и определяют тембр звучания, то они образуют основной сиг-пал. Оба плеча двухтактной схемы суммируют его, складывают в первичной обмотке Трв любые составляющие этого сигнала независимо от их частоты и фазы.

Мы коротко рассмотрели некоторые достоинства двухтактных схем. Справедливость требует, чтобы были упомянуты и их основные недостатки.

Прежде всего отметим такой очевидный и не очень приятный факт: в двухтактной схеме должны работать две лампы (или одна двойная). Еще одно неудобство - на сетки этих ламп усиливаемый сигнал нужно подавать в противофазе. А поскольку с микрофона, звукоснимателя, магнитной головки и т. п. мы получаем лишь один сигнал, то в усилителе должно быть устройство для сдвига фазы на 180 deg;.

Если не к недостаткам, то уж наверняка к трудностям нужно отнести необходимость строгой симметрии плеч двухтактного каскада. Симметрия нужна для того, чтобы выходной сигнал был laquo;сшит raquo; из одинаковых половинок, чтобы пульсации, постоянные составляющие и четные гармоники токов ламп с равной силой выходили на laquo;поле боя raquo; (в первичную обмотку выходного трансформатора) и полностью уничтожали друг друга. Для получения симметрии нужно, чтобы в двухтактном каскаде работали совершенно одинаковые лампы, причем в одном и том же режиме, и чтобы в обоих плечах применялись одинаковые детали. Главная трудность здесь состоит в изготовлении симметричной обмотки и выходного трансформатора и в подборке ламп - даже одинаковые по названию лампы могут иметь заметный разброс параметров.

Что касается трансформатора, то с ним связана еще одна трудность: его индуктивность рассеяния Lpac должна быть очень небольшой. Для уменьшения Lpac в ряде случаев при- ходится принимать специальные меры (стр. 203).

Значительные неудобства возникают, если двухтактный выходной каскад работает в классе В. В этом случае ток покоя ламп равен нулю (рис. 54), а постоянная составляющая анодного тока /ао меняется в зависимости от уровня входного сигнала. Чем больше Lbx, тем больше импульсы тока в анодной цепи, тем, следовательно, больше и постоянная составляющая этих импульсов /ао. С ЭТИМ связаны сразу две неприятности. Во-первых, изменение /ао означает, что меняется ток, потребляемый от выпрямителя, и падение напряжения (/ф на дросселе или сопротивлении фильтра (рис. 30, IS). В итоге меняется и постоянное напряжение на выходе



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29