Расчет выходного трансформатора: Расчет и намотка выходного трансформатора для лампового усилителя

Содержание

У начинающих радиолюбителей – ламповиков часто возникают вопросы о правильности расчетов выходных трансформаторов

О расчетах выходных трансформаторов.

У начинающих радиолюбителей – ламповиков часто возникают вопросы о правильности расчетов выходных трансформаторов. Расчет по разным методикам (разных авторов) приводит к значительному разбросу параметров выходного транса. Разница в коэффициенте трансформации и количестве витков бывает в 2 и более раз.

И это заводит в тупик.

При расчете трансформатора определитесь, что вы хотите получить.

Возьмем основные параметры усилителя:

1.P-Мощность.

2.Fн- нижняя воспроизводимая частота.

3.Fв- верхняя воспроизводимая частота.

4.Кг- коэффициент гармоник.

5.Кдемп- коэффициент демпфирования.

Все эти параметры зависят от выходного трансформатора (считаем схему неизменной и без ООС).

Получение высоких значений некоторых параметров входит в противоречие с другими.

Например, для получения большего значения Кдемп и уменьшения Кг приходится жертвовать мощностью.

Получить рекордные показатели по всем параметрам, к сожалению не получится.

Упрощенно вопрос сводится к выбору – либо мощность, либо качество.

Рассмотрим, от чего зависят параметры.

P(мощность) зависит от выбора коэффициента альфа (отношение сопротивления нагрузки к внутреннему сопротивлению лампы), чем он меньше, тем больше мощность. В некоторой степени от активного сопротивления обмоток. Чем сопротивление меньше, тем меньше потерь и больше мощность.

Fн(нижняя частота) зависит от индуктивности первичной обмотки, которая в свою очередь зависит от типа железа, его объема и количества витков.

Для снижения fн увеличиваем индуктивность, следовательно объем(массу) железа и увеличиваем количество витков.

Fв(верхняя частота)

зависит от типа железа, толщины пластин и способов намотки.

Для повышения выбираем более тонкие пластины и секционируем обмотку.

Кг(коэффициент гармоник) зависит от выбора рабочей точки и сопротивления нагрузки.

При увеличении сопротивления нагрузки Кг уменьшается, но уменьшается и мощность.

Кдемп(коэффициент демпфирования) равен альфа (если не учитывать активного сопротивления обмоток). Для его увеличения выбираем большее значение альфа, но это опять ведет к снижению мощности.

Можно подвести некоторый итог.

Определитесь, что вы хотите получить? Максимальную мощность или высокое качество?

При расчете, прежде всего, нужно определится с величиной альфа и Fн.

Для однотактных усилителей (согласно учебникам) рекомендуется величина альфа 2-4.

Максимальная мощность получается при альфа равном 2.

Максимальное качество при альфа равном 4 и более, но при этом снижается мощность.

Некоторые конструкторы, например Ю. Макаров выбирает альфа равное 10-30.

Улучшаются все качественные показатели, но при этом значительно снижается мощность.

Выбор за вами- мощность или качество?

Я предлагаю компромиссный вариант с переключением части первичной обмотки.

Об этом можно прочитать И волки сыты и овцы тоже.

http://sergeev21.narod.ru/trd.htm

Советую также почитать

Расчет однотактного триодного усилителя (статья А.И.Манакова и В.Юхневича)

Упрощенный расчет вых. трансформаторов

Расчет выходных трансформаторов 1

Расчет выходных трансформаторов 2

⚡️Расчет лампового трансформатора | radiochipi.ru

На чтение 6 мин. Опубликовано

18.05.2015 Обновлено 07.07.2019

Выходной трансформатор лампового усилителя мощности низкой частоты. Как уже отмечалось ранее, выходное сопротивление однотактного лампового каскада УМЗЧ составляет единицы – десятки кОм. В то же время, сопротивление современных акустических систем, на которые должен работать ламповый УМЗЧ, как правило, на частоте 1 кГц колеблется в диапазоне 4-16 Ом. Поэтому для согласования выходного сопротивления усилителя мощности звуковой частоты с сопротивлением нагрузки используется звуковой трансформатор.

В литературе и сети Интернет имеется большое количество материалов и методик по расчёту и конструировании выходного звукового трансформатора.

[info]В интернете имеется информация и о известной компании Гидромонтажкомплект специализирующееся на изготовлении и установке внутренних инженерных систем для предприятий различной сферы деятельности. Производится наладка систем водопровода, вентиляции, отопления, канализации и очистных сооружений. В 2002 году Гидромонтажкомплект вошел в состав холдинга компаний Северо-Западного Электромеханического Объединения, что позволило вывести технологические возможности компании на новый уровень.

[/info]

В основном их можно разделить на две категории:

пособия для инженеров проектировщиков трансформаторов;
упрощенные методики расчёта ориентированные на радиолюбителей. Расчёт, описанный в пособиях, рассчитанных на инженеров, требует серьезной математической подготовки и содержит сложные формулы.

Более того, для его использования надо знать множество параметров магнитопроводов. Расчеты для радиолюбителей базируются на приближенных формулах и усреднённых параметрах магнитопроводов. Но самым существенным недостатком обоих этих подходов к расчёту трансформатора является критерий получения его минимальной стоимости.

Дело в том, что все эти методики расчёта разрабатывались в 1950-60-х годах и ориентировались на массовое производство недорогих УМЗЧ. Поэтому диапазон рабочих частот 60 Гц – 16 кГц при неравномерности 3 дБ, в таких методиках, считается отличным результатом. Разумеется, рассчитать трансформатор обеспечивающий неравномерность АЧХ 1 дБ в полосе частот 20 Гц – 20 кГц по таким методикам просто невозможно.

В связи с вышесказанным, ниже будет приведена эмпирическая методика расчёта высококачественного выходного звукового трансформатора.

При этом будут использоваться такие предположения:

выходная мощность УМЗЧ не превышает 50 Вт;
параметры и марка стали сердечника трансформатора неизвестны, т.к. свойства стали одной и той же марки, но в разных партиях, заметно отличаются даже у одного и того же производителя и поэтому параметры сердечника будут определяться экспериментально; нагрузка трансформатора чисто активная, т.е. её индуктивность и емкость не учитываются.

Важно учесть также следующее:

обмотки трансформатора должны наматываться виток к витку, а не «в навал».
обязательно использовать межслойную и межсекционную изоляцию с толщиной выдерживающей разность напряжений между слоями и секциями трансформатора.

Снижение паразитных параметров трансформатора, таких как индуктивность рассеивания и межобмоточные емкости (а это крайне важно для расширения полосы рабочих частот) достигается путем секционирования его обмоток.

При этом:

общее число секций каждой обмотки должно быть нечетным и не превышать 9;
крайние (внутренняя и наружная) секция трансформатора должны принадлежать одной обмотке и содержать в два раза меньше витков, чем во внутренних секциях этой же обмотки.

В приведенных выше расчетах трансформатор присутствовал в качестве нагрузки лампы в виде Ra которое для триода (или триодного включения пентода или тетрода) выбирается на уровне 3…5 Ri. Разумеется, первичная обмотка трансформатора имеет кроме реактивного сопротивления также и активное сопротивление r1.

Для того чтобы получить приемлемый КПД трансформатора, а значит и всего УМЗЧ, необходимо чтобы r1, не превышало 10-15% от Ra. Особенно это важно для воспроизведения НЧ, поскольку на них величина r1, и реактивного сопротивления первичной обмотки могут оказаться сопоставимыми, что приведет к значительному «завалу» НЧ.

Для изготовления трансформаторов используются стальные сердечники нескольких типов.

На рис.29 показаны:

рис.29,а – стержневой сердечник;
рис.29,б – броневой сердечник;
рис.29,в – тороидальный сердечник;
рис.29,г – витой стержневой сердечник;
рис.29,д – витой броневой сердечник;
рис.29,е – витой тороидальный сердечник.

Низшая рабочая частота
Реактивное сопротивление обмотки трансформатора:

XL = 2 π f L

Поскольку Ra (нагрузка) и Ri лампы включены параллельно, то при расчётах надо использовать Rэ

Rэ = Ra Ri / (Ra + Ri)

В предположении, что r1, намного меньше Rэ, получаем что XL равно Rэ, откуда легко определить индуктивность трансформатора:
L = Rэ/(2 π f)
Если нам необходима неравномерность АЧХ на нижней рабочей частоте трансформатора -3 дБ, то в дальнейших расчетах используется именно эта формула, в которой f заменяется fн, т.е. нижней рабочей частотой усилителя мощности низкой частоты.

Для получения спада на нижней рабочей частоте -1 дБ формула преобразится:
L1 = Rэ / (π fн)
Т.

е. для обеспечения хороших «басов» нужна вдвое большая индуктивность первичной обмотки трансформатора и он будет стоить гораздо дороже.

Верхняя рабочая частота

Здесь основное значение играет индуктивность рассеяния Ls вызванная взаимодействием магнитных полей обмоток вне магнитопровода трансформатора. Для удобства её оценки обычно используют коэффициент рассеивания d = Ls / L1. Значение d обычно находится в интервале 0,003…0,008, поскольку получить d меньше 0,003 при использовании стального сердечника очень сложно, a d

более 0,008 приводит к значительному «срезанию» ВЧ.
Используя полученное ранее значение L1 можно определить активный объем стали сердечника используя эмпирическое соотношение — 1 Вт выходной мощности требует 1-3 кубических дюймов активного объема стали, т.е.:

Уст > 20 √ (Ра / fн)
При этом Vct = S Iс, где S – площадь сердечника, [см2], Iс – средняя длина магнитной силовой линии [см]. Средняя силовая линия составит (рис.30):

для броневого сердечника Ic = 2h + 2b + 0,5 π у1;
для стержневого сердечника Ic = 2h + 2b + πy1, (размер в сантиметрах).
Определение числа витков и диаметра провода обмоток трансформатора
Напряжение на первичной обмотке трансформатора составит:
U1 = √ (Pa Ra),
где Ра – мощность рассеиваемая анодом лампы в рабочей точке. Это напряжение необходимо знать, чтобы можно было определить коэффициент трансформации трансформатора.
Поскольку параметры магнитопровода (кроме его сечения) неизвестны, то необходимое количество первичной обмотки определяется экспериментально.

Для этого на каркас наматывается 100 витков провода диаметром не менее 0,7 мм (лучше 1… 1,5 мм, при этом надо обеспечить чтобы все витки поместились на катушке). После этого трансформатор собирается и при помощи любого метода, например, с использованием мульти- метра с функцией L-метра, измеряется его индуктивность L100.

Поскольку в выходном однотактном каскаде УМЗЧ трансформатор работает с подмагничиванием, то при измерении L100 в его магнитопровод следует ввести немагнитный зазор, который зависит от тока анода лампы Iа в рабочей точке, и составляет: при токе анода 0-50 мА – 0,1 мм; при 50- 100 мА – 0,15 мм; при 100-150 мА – 0. 2 мм; при 150-200 мА – 0.25 мм.

На рис.31 показан трансформатор со стержневым витым магнитопроводом в разобранном виде.

Для получения рассчитанной ранее индуктивности L1 количество витков должно составлять:
N1 = 100√(L1/L100).
Активное сопротивление обмоток:
r1= 0,5 Ra (1- ηтр).
где ηтр – это КПД трансформатора, которое для трансформаторов мощностью до 30 Вт принимается равным 0,85.
Активное сопротивление вторичной обмотки:
r2 = r1 n².
где n – коэффициент трансформации, определяемый по формуле:
n = N2 / N1 = √[Rн / (Rа ηтр)].
Отсюда число витков вторичной обмотки N2 = n N1

Расчет емкости выходного трансформатора – Страница 2 – Комплектующие и компоненты

Вот тут и инженерные выкладки.Автора надо найти.

Трансформатор понижающий, 3:1, поэтому можно считать, что вторичная обмотка заземлена, и по всей своей площади является нулем. Первичная обмотка 3-5-5-5-3 слоев, всего 21 слой «Горячий» вывод принимаем за уровень сигнала «1», «Холодный» – «0». Каждый слой снижает потенциал на 1/21, т.е 0,0476 Итого две секции по 0,143, и три секции по 0,238 Распределение потенциалов по секциям, таким образом: 1…(1-0,143), т.е 1..0,857 Далее – 0,857…0,619 0,619…0,381 0,381…0,143 0,143…0 Главное, что нужно понимать. Когда у нас «горячий» слой обмотки, т.е, слой, подсоединенный к аноду, граничит с слоем, на котором потенциал равен нулю или экраном, то между ними возникает емкость. С=0.00884*lср*b*E/c Где: Lср- длина витка (мм) b- ширина слоя, (мм) E – диэлектрическая проницаемость изоляции (обычно 2…2,5) С – толщина изоляции, мм. Емкость в пФ. Эта величина принимается за «1». Каждая граница между Секциями с разным потенциалом создает свою емкость, которая обратно пропорциональна квадрату потенциала на ней. То есть – емкость на экран слоя с потенциалом «1» (т.е. «горячего») равна единице.

Если намотать две равных секции и поместить между ними заземленный экран, то – появятся две границы, на которых потенциал 0,5 (т.е. половина обмотки), и они (каждая из них) создадут емкость, равную 0,5^2*С, т. 2=4. Хитрости коммутации. Возьмем рассмотренный выше случай с двумя секциями по 0,5 и намотаем внешнюю секцию с реверсом (с переворотом).

Изменено 16 мая 2020 пользователем malyshev

Расчет выходного трансформатора сопротивлений передатчика ДМВ-диапазона

Расчет выходного трансформатора сопротивлений передатчика ДМВ-диапазона

Титов Александр Анатольевич
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Россия, 634050, Томск, пр.. Ленина, 40
Тел. 51-65-05

E-mail: titov_aa (at) rk.tusur.ru

(Схемотехника. – № 9/2004. – С. 38–39)

Скачать статью в одном файле (PDF, 255 кб – 1мин 20 сек @28,8 кб/сек)

Выходные каскады усилителей мощности передатчиков систем радиовещания и радиосвязи работают на антенно-фидерные тракты имеющие, как правило, стандартное входное сопротивление равное 50 либо 75 Ом [1]. В соответствии с [1] оптимальное сопротивление нагрузки мощного транзистора R_н.опт., на которое он отдает максимальную мощность, составляет единицы Ом и может быть определено из соотношения:

R_н.опт.=(E_п– U_нас)²/2Р_вых.max. (1)

где E_п – рекомендуемое напряжение источника питания транзистора, справочная величина [2];

Р_вых.max. – максимальное значение выходной мощности, отдаваемой транзистором, справочная величина;

U_нас – напряжение насыщения коллектор-эмиттер, справочная величина, составляющая 0,1…0,2 В.

С целью трансформирования сопротивления антенно-фидерного тракта в оптимальное сопротивление нагрузки мощного транзистора традиционно используются трансформаторы сопротивлений, выполненные в виде фильтров нижних частот (ФНЧ) четвертого порядка (рис. 1) [1, 3]. Во многом это обусловлено наличием разработанной методики расчета таких трансформаторов, основанной на использовании таблиц нормированных значений элементов [4]. Недостатком рассматриваемых трансформаторов является значительное частотно-зависимое отклонение их коэффициента трансформации К_тр от заданного значения при необходимости одновременного увеличения, как указанного коэффициента, так и относительной полосы рабочих частот

W=f_в/f_н, где f_в, f_н – верхняя и нижняя рабочие частоты трансформатора.


Рис.1		Рис.2

Указанный недостаток в значительной степени может быть устранен благодаря использованию трансформаторов, выполненных в виде полосовых фильтров (рис. 2) [5], что достигается благодаря увеличению их коэффициента отражения вне полосы рабочих частот. Однако отсутствие методики расчета указанного трансформатора затрудняет его применение.

В таблице приведены результаты вычислений нормированных относительно центральной круговой частоты полосы рабочих частот трансформатора и сопротивления антенно-волноводный тракта значения элементов L1, C2, C3, L4. Расчеты сделаны по методике описанной в [6] для коэффициента трансформации лежащего в пределах от 2 до 20 и для относительной полосы рабочих частот лежащей в пределах W от 1,3 до 3. Здесь же даны значения коэффициента стоячей волны (КСВ) трансформатора по входу, соответствующие заданным значениям К_тр и W.

Сравнение характеристик рассматриваемого трансформатора (см. таблицу) и характеристик трансформатора выполненного в виде ФНЧ [4], показывает, что при прочих равных условиях он имеет гораздо меньшее значение КСВ.

Для примера осуществим проектирование трансформатора (рис. 2), предназначенного для работы в передатчике с R_А=75 Ом, при условиях: в выходном каскаде передатчика используется транзистор КТ930А; W=1.5; центральная рабочая частота передатчика равна 375 МГц.

Таблица – Нормированные значения элементов трансформатора

К_тр	Параметр	W =1.3	W =1.5	W=1.7	W=2	W=3
2	L1н C2н C3н L4н КСВ	0. 451 0.709 1.553 2.098 1.017	0.45 0.739 1.583 2.073 1.02	0.447 0.785 1.628 2.038 1.025	0.452 0.733 1.719 2.148 1.036	0.447 0.879 2.119 2.156 1.082
3	L 1н C 2н C 3н L4н КСВ	0.404 1.055 1.465 1.661 1.018	0.398 1.131 1.519 1.626 1.026	0.389 1.19 1.571 1.588 1. 036	0.394 1.154 1.665 1.619 1.054	0.359 1.505 2.302 1.502 1.17
4	L 1н C 2н C 3н L4н КСВ	0.33 1.634 1.461 1.325 1.02	0.338 1.581 1.515 1.351 1.03	0.325 1.704 1.597 1.303 1.049	0.323 1.78 1.763 1.296 1.076	0.286 2.166 2.55 1.151 1.26
6	L 1н C 2н C 3н L4н КСВ	0. 271 2.265 1.499 1.131 1.023	0.268 2.315 1.573 1.115 1.038	0.252 2.581 1.711 1.052 1.068	0.261 2.454 1.849 1.061 1.12	0.219 3.122 3.004 0.873 1.41
8	L 1н C 2н C 3н L4н КСВ	0.226 2.967 1.556 1.000 1.026	0.228 2.947 1.638 0.992 1.045	0.211 3.309 1.807 0.924 1.083	0. 201 3.548 2.069 0.861 1.15	0.172 4.207 3.605 0.689 1.52
10	L 1н C 2н C 3н L4н КСВ	0.200 3.491 1.599 0.929 1.028	0.200 3.533 1.702 0.911 1.056	0.184 3.969 1.893 0.841 1.1	0.172 4.307 2.209 0.769 1.19	0.155 4.725 3.862 0.628 1.93
15	L 1н C 2н C 3н L4н КСВ	0. 153 4.960 1.722 0.798 1.032	0.151 5.071 1.86 0.768 1.067	0.135 5.791 2.135 0.689 1.13	0.126 6.308 2.611 0.608 1.31	0.117 6.545 5.056 0.474 232
20	L 1н C 2н C 3н L4н КСВ	0.129 6.091 1.808 0.731 1.036	0.117 6.915 2.04 0.663 1.087	0.103 8.027 2.426 0.577 1.18	0.097 8.600 3.113 0.492 1.47	0.095 8.281 6.262 0.367 2.62

В соответствии со справочными данными транзистора КТ930А [2] по (1) определим: R_н.опт.=7.8 Ом. Требуемый коэффициент трансформации: К_тр= R_А./ R_н.опт.=9.6.

Ближайшее табличное значение К_тр=10. Для К_тр=10 и W=1.5 из таблицы найдем: L1н=0.200; C2н=3.533; C3н=1.702; L4н=0.911.

Центральная круговая частота полосы рабочих частот трансформатора = = .

Денормируя значения элементов трансформатора получим: L1=L1н·R_А / = 6.4 нГн; L4 = 29 нГн; С2=С2н/(R_А ·) = 20 пФ; C3 = 9.6 пФ.

На рис. 3 приведена расчетная зависимость модуля входного сопротивления |Z_вх| спроектированного трансформатора от частоты (кривая 1). Здесь же для сравнения (кривая 2) представлена расчетная характеристика трансформатора, выполненного в виде ФНЧ (рис. 1, L 1=3.5 нГн; С2=47.6 пФ; L 3= 11.8 нГн; С4=14.4 пФ) и рассчитанного по таблицам из [4].


Рис.3		Рис.4

Другим достоинством трансформатора приведенного на рис. 2 является следующее. При неизменной выходной мощности усилителя ток, потребляемый его выходным каскадом, слабо зависит от частоты усиливаемого сигнала, что позволяет обеспечить достижение более высокого среднего КПД усилителя.

На рис. 4 приведена зависимость тока, потребляемого выходным каскадом двухкаскадного усилителя (рис. 5), от частоты усиливаемого сигнала при выходной мощности Р_вых равной 10 Вт (кривая 1). Здесь же представлена аналогичная зависимость в случае использования трансформатора, выполненного в виде ФНЧ (кривая 2).

Рис.5.

В усилителе использован рассматриваемый трансформатор (элементы L7, C8, C9, L8), входная и межкаскадная корректирующие цепи рассчитаны по методике описанной в [6]. Характеристики усилителя: максимальное значение выходной мощности не менее 12 Вт; полоса рабочих частот 300…450 МГц; коэффициент усиления 8 дБ.

Литература

Радиопередающие устройства / В.В. Шахгильдян, В.Б. Козырев, А.А. Ляховкин и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 2003. – 560 с.
Петухов В.М. Транзисторы и их зарубежные аналоги: Справочник. В 4 томах. – М.: Издательское предприятие РадиоСофт, 2000.
Титов А.А. Двухканальный усилитель мощности с диплексерным выходом // Приборы и техника эксперимента. – 2001. – № 1. – С. 68 – 72.
Знаменский А.Е. Таблицы для расчета трансформаторов сопротивлений в виде фильтров нижних частот // Техника средств связи. Сер. Техника радиосвязи. 1985. Вып. 1. С. 99 – 110.
Асессоров В.В., Кожевников В.А., Асеев Ю.Н., Гаганов В.В. Модули ВЧ усилителей мощности для портативных средств связи // Электросвязь. – 1997. – № 7. – С. 21 – 22.
Титов А.А., Григорьев Д.А. Параметрический синтез межкаскадных корректирующих цепей высокочастотных усилителей мощности // Радиотехника и электроника. – 2003. – № 4. – С. 442–448.

Точное определение параметров выходного трансформатора

Теперь возможно сразу точно определить некоторые характеристики выходного трансформатора:

Тип: для работы в усилителе с несимметричным выходом Постоянный ток первичной обмотки: I_dc= 120 мА Максимальная мощность переменного тока: P_max ≈ 6,6 Вт Величина импеданса первичной обмотки: 2 кОм.

Изготовитель трансформатора немедленно захочет узнать величину импеданса нагрузки для вторичной обмотки трансформатора. А так как звуковая катушка громкоговорителя не является чисто активным сопротивление с величиной 8 Ом, то предпочтительнее будет рассчитывать на нагрузку с сопротивлением 4 Ом. Выходной трансформатор имеет, как правило, многосекционную вторичную обмотку, и производители трансформаторов предлагаю чаще всего конструкцию с четырьмя секциями, обмотки которых могут коммутироваться для подключения нагрузки 1 Ом, 4 Ом (наиболее предпочтительный вариант для подавляющего числа используемых на практике громкоговорителей), 8 Ом и 16 Ом (идеальный случай, если удается раздобыть подлинный громкоговоритель с сопротивлением 16 Ом).

Вторым важным вопросом является значение наименьшей частоты, на которой будет необходима максимальная выходная мощность. Стоимость этого вопроса весьма велика. В качестве примера можно привести классические коммерческие усилители Leak Stereo 20 и TL12+ , которые могут работать с заявленной в технической документации номинальной мощностью до частот 50 Гц. Для выходного трансформатора марки Sowter 9512 в паспорте указывается максимальная мощность 8 Вт на частоте 25 Гц, даже для такого неправдоподобного случая, когда значение мощности на практике превысит заявленное.

Задание смещения лампы

Для получения необходимого тока 120 мА можно было бы просто подать на сетку напряжение —25 В, но даже небольшое уменьшение напряжения смещения на сетке могло бы вызвать незамедлительное превышение максимально допустимой мощности на аноде P_a(max₎. Это является причиной, по которой производители ламп не рекомендуют использовать сеточное смещение для ламп с высоким значением крутизны (значение крутизны 35 мА/В является очень большим для маломощных ламп).

Следовательно, необходимо использовать катодное смещение. Необходимо обеспечить падение напряжения 27 В (с запасом) на резисторе, по которому протекает 120 мА. По закону Ома следует:

Если на резисторе происходит падение напряжения в результате прохождения по нему тока, то он должен засеивать выделяемую на нем мощность, значение которой определяется выражением:

В качестве резистора с минимально допустимым значением рассеиваемой мощности следует использовать резистор, имеющий мощность рассеяния 5 Вт. Можно использовать тонкопленочный резистор МРС-5, который является безиндуктивным, но подверженный очень сильному нагреву при мощностях рассеяния более 2 Вт в обычную воздушную среду. Либо можно привинтить к шасси плакированный алюминием проволочный резистор Wh25, который будет оставаться холодным, но под вопросом окажется его небольшая индуктивность, которой характеризуются все низкоомные проволочные резисторы. После недолгих колебаний выбор пал на резистор МРС-5 с сопротивлением 200 Ом, последовательно включенный с переменным проволочным резистором, позволяющим точно регулировать величину анодного тока.

Катодный шунтирующий конденсатор

Катодный резистор должен шунтироваться конденсатором, чтобы предотвратить образование паразитной обратной связи по переменному току, которая могла бы вызвать увеличение значения эквивалентного сопротивления r_аи необходимость проведения новой нагрузочной характеристики. Как и в случае малосигнального приближения, необходимо оценить величину сопротивления для переменной составляющей на участке цепи катод-земля. Со стороны конденсатора эквивалентное сопротивление лампы r_kравно:

Но это сопротивление включено параллельно катодному резистору R_kс сопротивлением 225 Ом. То есть, параллельное включение данных резисторов даст значение сопротивления 115 Ом.

Для каскада с усилением малых сигналов было бы желательно, чтобы шунтирующий элемент работал вплоть до частот 1 Гц, но такое требование не является обязательным для усилителя мощности. По определению, в каскаде усиления мощности существует большой размах амплитуд сигнала и возникают сильные искажения. Для триодного каскада с несимметричным выходом, работающего ниже одностороннего ограничения, основными искажениями являются составляющие второй гармоники, но они включают постоянную составляющую, которую обуславливает накопленный на развязывающем конденсаторе заряд, и которая вызывает сдвиг напряжения смещения от обусловленной ранее статической рабочей точки. Как только приходит большой сигнал, развязывающий конденсатор плавно возвращает лампу в расчетную точку. Время восстановления определяется постоянной времени на частоте f_-3_дБ, задаваемой конденсатором, параллельно включенным с цепью, образованной параллельно включенными резистором R_kи эквивалентным сопротивлением r_k. Если за частоту ослабления с уровнем — 3 дБ будет выбрана частота 1 Гц, то это задаст постоянную времени t = 159 мс. Для полного выхода из возмущенного состояния требуется значение, примерно равное пятикратному значению постоянной времени RC-цепи, то есть значению 5t, однако время восстановления 0,8 с следует считать слишком большим для музыкального слуха. Следовательно, должна быть выбрана большая частота ослабления, например f_-3_дБ = 10 Гц, которая означает, что выходной каскад восстановится после изменения напряжения смещения всего за 80 мс. Исходя из этого, можно найти емкость конденсатора:

У автора не оказалось в наличии конденсатора с емкостью 1500 мкФ, но оказался конденсатор с емкостью 1000 мкФ и рабочим напряжением 35 В, обладающий к тому же низким значением эквивалентного последовательного сопротивления, который и был им использован. Огромное количество инженерных разработок было выполнено именно таким способом. Приведенный расчет достаточно точен (хотя он и мог выполняться на оборотной стороне старого конверта), затем из имеющихся в наличии на данный момент радиокомпонентов был выбран наиболее близкий по своим параметрам.

Определение необходимого напряжения высоковольтного источника питания

На сопротивлении первичной обмотки выходного трансформатора происходит падение некоторой части высоковольтного питающего напряжения, следовательно, необходимо определить сопротивление первичной обмотки по постоянному току R_DC(primery)Как правило, производители трансформаторов указывают данный параметр, но полезно самим произвести необходимые измерения при помощи омметра. Для используемого трансформатора R_DC(primery)⁼152 Ом, по закону Ома падение напряжения при прохождении тока силой 120 мА составит: V= IR = 0,12 × 152 = 18,24 В.

Для разрабатываемой схемы усилителя требуется анодное напряжение V_a= 255 В, а с учетом катодного смещения 27 В и падения напряжения на обмотке выходного трансформатора значение высокого напряжения должно будет составлять 300 В (относительно точки подключения на выходном трансформаторе). Определение значения высоковольтного напряжения представляется достаточно важным, так как оно определяет максимальное значение напряжения, необходимого для каскада предварительного усиления (в противном случае было бы необходимо добавлять вспомогательный высоковольтный источник питания).

Сглаживание высоковольтного напряжения

Двухтактный усилитель подавляет фон высокого напряжения за счет противоположено протекающих токов в обмотках выходного трансформатора, но однотактный усилитель с несимметричным выходом такой способностью не обладает. Поэтому, требования по фону переменного тока к источнику высоковольтного напряжения должны быть в последнем случае гораздо выше. К сожалению, усилители с несимметричным выходом нуждаются в изменяющемся в процессе работы значении тока (пределы изменения составляют 0 ≤ I_DC ≤ 2I_DC) при питании от высоковольтного источника питания. Следовательно, величина выходного сопротивления источника питания является критичной. Поэтому, использование дросселей для таких источников питания стало почти обязательным.

Выходной трансформатор для двухтактного усилителя на 6п3с

Запланировання здесь статья посвящена обзору простых схем лампового усиления звука, постоенных с применением традиционных одиночных трансформаторов со средней точкой. Ламповая схема безусловно двухтактная. Кому нравятся однотактные усилители, те могут обрезать в схемах лишнее и получить себе огрызок, дешевле по комплектующим примерно на половину. Заодно могут сходить в поликлинику и сделать себе обрезание, а лучше полную кастрацию. Для нормального двухтактного усилителя на 6П3С желательно иметь согласующие трансформаторы с приведенным сопротивлением 5-6 кОм, но можно приспособить и типовые стержневые трансформаторы, рассчитанные на повышенные напряжения (127В+127В) и имеющие в активе несколько дополнительных обмоток. Важным условием применения правильных трансформаторов является их своевременная диагностика на предмет минимально возможного тока холостого хода. По току холостого хода первоначально приближенно оценивают нижнюю границу полосы пропускания усилителя. Расчет собственной индуктивности согласующего трансформатора выполняют предельно просто — по первой гаамонике. Напряжение сети делят на измеренный ток, а затем на угловую частоту, пренебрегая резистивным сопротивлением обмоток. Полученное значение индуктивности в Генри должно быть не менее 20, а лучше 40-50. Как только удастся подобрать пару одинаковых трансформаторов, задачу создания усилителя можно считать практически решённой. Для тугих повторю, нельзя просто взять с полки два произвольных ТС-трансформатора и построить на них ламповый усилитель, вначале придётся обязательно измерять ток ХХ электромагнитным миллиамперметром. Если не нравится применение типовых трансформаторов, то рассчитайте и намотайте себе выходники, под заданное сопротивление нагрузки. Это более длинная траектория. Для гарантированного качества усилителя нужно знать как проектировать согласующие трансформаторы.

После того, как удастся потрогать руками выходные трансформаторы, можно заморочиться поисками ламп. Под 5-6 кОм подойдут многие совдеп-лампы. Если трансформатор не очень мощный (до 100Вт), то можно ограничиться одной парой выходных ламп. Если трансформатор оказался мощнее, то можно зацепить две пары в один канал. Но лампы при этом придется подобрать. Кроме определённости с выходным трансформатором и лампочками следует понять, какой нужен блок питания. Простейшим вариантом будет применение силовых анодных трансформаторов на частоте 50 Гц. Мощность под лампы 6П3С понадобится изрядная. В каждом канале аноды примут 20+20 ватт. Столько же пожно выделить в нагрузке. Итого на 2 канала потребуется не менее 120 Ватт. Еще мелкие ламы имеют потребление, а также потребуется мощность в накальные цепи.

Внешний вид и схема включения выходного лучевого тетрода 6П3С показаны на рисунке. По моему глубочайшему убеждению именно лампу 6П3С следует считать самой удачной среди ламп совдеповского изготовления. Лампу 6П3С отличают хорошие электрические параметры, большое допустимое анодное напряжение, большую мощность и отличную устойчивость. А еще эти лампы очень красиво светятся. Нужно загрузить лампы под завязку, а также подать на аноды по 400 вольт. Вот тогда и появится яркое малиновое свечение и глубокие синие бликующие переливы по всем стеклянным баллонам. Ну большое тепловыделение станет побочным продуктом.

В моём представлении лампа 6П3С это универсальный мотор для многочисленных ламповых конструкций. Она имеет очень неплохие характеристики и здоровенную рассеиваемую анодом мощность. Это выгодно отличает лампу 6П3С от многочисленных хлипких аналогов. По моему убеждению этот совдеп-образец ничем не уступает зарубежным “крутым” лампам, особенно с учётом ценовой разницы. А цена может выгодно отличаться в 100 и более раз, хотя вакуум в лампе такой же. Ниже показан пример любопытной лампы 6П3, ставшей исходной ступенью для создания современной лампы 6П3С. Год выпуска этой лампы 1951, есть образцы ещё более древние, но в отличном работоспособном состоянии, вполне пригодном для построения лампового усилителя.

Лампы типа 6П3С-Е это другие лампы, отличающиеся по конструкции от 6П3С. По режимным параметрам 6П3С-Е также несколько отличаются от 6П3С и в одну упряжку их ставить не следует. Большинство измеренных мною экземпляров ламп 6П3С-Е отличаются значительно большей крутизной характеристики. Превышение над 6П3С зарегистрировано до 50%. А вот по анодному току превышение совсем незначительно. Общей чертой ламп с указанным наименованием является изрядная мощность анода. При испытаниях на приболе Л1-3 при анодном напряжении 300 вольт лампы долговременно, буквально часами выдерживали анодный ток 130 мА. А это означает, огромный преогромный предел устойчивости, ведь постоянно в аноде было 39 Ватт! Конечно же не следует закладывать такие режимы в проектируемые конструкции. Но понимать, что в динамике такие мощности для ламп семейства 6П3С вполне достижимы. Настраивать ламповые конструкции нужно по параметрам даташита. Устойчивость теплового режима и отклик на управляющее воздействие у всех исправных ламп этого наименования просто великолепные.

Сохранение работоспособности электронных ламп полностью определяется условиями хранения. Если учесть, что некоторым образцам ламп по 70 и более лет, то объективная стоимость их на сегодняшний день довольно высока. По отзывам самодельщиков характеристики этой лампы довольно ровные и обеспечивают очень мягкое, комфортное звучание. На практике это предстоит проверить в ближайшем будущем при создании очередной конструкции лампового усилителя. Можу к слову сказать, что в интернете не удалось найти характеристик этой лампы, а также примеров описания конструкций, полученных с её применением.

Уменьшенный вариант лучевого тетрода 6П3С с аналогичными характеристиками показан ниже. Это тетрод 6П6С под октальный цоколь, очень приличная лампочка. Простая замена 6П6С на лампу 6П3С в стандартной октальной панельке никак не отразится на работе большинства устройств. Вероятнее всего даже аудиофилы не заметят подмены. А если по приборам поправить режим по минимуму искажений, то различия не будет вовсе. Обратная замена не желательна, поскольку лампа 6П6С может не вывезти нагрузки по мощности, позволительной для 6П3С.

При построении лампового усилителя манипуляции с моточными узлами большинству людей не нужны. Обычно умные слова авторов о рукопашной намотке выходного трансфоратора вызывают ступор и губят ещё не созревший проект на корню. Моточные трудозатраты могут понадобиться обыкновенному телезрителю — любителю сравнительно позднее, когда придёт осознанный интерес и понимание необходимых изменений. А могут они и вовсе не понадобиться, что характерно для 90% начинающих ламповиков. Неплохие результаты первого уровня даёт применение в качестве выходных трансформаторов обыкновенных броневых трансформаторов, имеющих раздельные первичные обмотки на 127 вольт. Однако применение стержневых трансформаторов на порядок выгоднее, поскольку есть компактные и удобные серийные трансформаторы. Их применение сходу даёт результат экономный по времени и ресурсам, и столь же качественный результат по звуку.

В любом варианте применения трансов предпочтительнее иметь две обмотки, рассчитаные на 127 вольт. А если симметричных обмоток больше, то это ещё лучше. Например, в сравнении с броневым трансформатором на 127В, его полный аналог, но рассчитанный на напряжение 220 вольт, просто непригоден для двухтактного усилителя, поскольку имеет единую обмотку. Кроме того, как правило, типовой промышленный трансформатор на 220 вольт имеет огромный ток холостого хода и большое поле рассеяния. Это исключает его применение в ламповой конструкции даже в качестве силового, поскольку дает непобедимый фон переменного тока. Трансформаторам с обмотками на 220 вольт прямая дорога на помойку, поскольку они иногда звенят даже на холостом ходу.

Стержневые трансформаторы с обмотками на 127 вольт применять выгоднее чем аналогичные, но с обмотками на 110 вольт. Это очевидно, поскольку в каждой такой обмотке на 15% большее число витков. Следовательно больше индуктивность и следовательно левая граница частотной характеристики окажется ниже, а низкочастотный диапазон будет расширен. Выходные трансформаторы для ультралинейного включения 6П3С должны иметь симметричные относительно центра отводы с числом витков около 43% от числа витков каждого плеча. Это же правило следует соблюдать при построении схемы дифференциального включения пары трансформаторов. Как известно цоколёвка лампы 6П3С аналогична лампе 6П6С. В большинстве случаев это позволяет применить 6П3С вместо 6П6С, причём значительная часть телезрителей, особенно любители усилителей с переключателем триод-пентод, даже не заметит такой замены. Обыкновенная замена этих ламп в схемах небольшой мощности безболезненна. Из всех слушателей не более 0,1% поймут, что звук несколько другой. При изменении и подгонке режима нужно помнить о разнице характеристик. Ультралинейные отводы трансформатора, например для 6П6С, желательно иметь числом витков около 23% от каждого плеча. А поскольку мощности анодов этих ламп разные, то замена 6П3С на 6П6С вовсе недопустима.

Внимание! Все трансформаторы для ламповых конструкций следует вначале тестировать по току холостого хода. Только трансформаторы с мелким током холостого хода следует использовать в рукопашных разработках. Все остальные трансформаторы следует продать или утилизировать. На втором этапе выбора трансформаторов следует внимательно отнестись к вопросу симметрирования трансфоматоров, как по величине индуктивности, так и по величине ЭДС (характеристике намагничивания). Только после тщательного отбора следует сказать себе любимому, что определены качественные выходные трансформаторы, пригодные для конструирования. Колхозникам такие хлопоты покажутся излишеством, поскольку они уверены, что типовые трансформаторы не звучат никак. Именно поэтому такие танцоры пренебрежительно называют типовые трансформаторы “зелёнкой”. Если бы квалификация таких спецов была повыше, а самонадеянность послабже, то словосочетание “танцор-колхозник” осталось бы без применения.

Как расчёт, так и настройку лампового двухтактного усилителя лучше выполнять с выхода. Перед настройкой первые лампы можно совсем вынуть из панелек. Вначале для выходного каскада регулятором смещения выставляют ток покоя в разумных пределах и хорошенько прогревают аноды ламп. После прогрева ток покоя уточняют. Общую обратную связь вначале регулирования режима отключают. После настройки выходного каскада можно вынуть выходные лампы и вставить входные. Режим по постоянному току регулируют резистором в катоде первой половинки входной лампы. Затем регулируют режим по переменному току, резистором в катоде второй половинки. Симметрию полуволн, наличие всякого мусора и возбуда контролируют по осциллографу. Манипуляции с удалением ламп позволяют точно контролировать моменты возникновения косяков и сразу определять их причины. Не рекомендую сходу подключать на выход трансформатора динамики. Вместо них нужно обязательно включить нагрузочный резистор. Это избавит от шума и стрессов при внезапном возбуждении. На завершающем этапе все лампы вставляют в панельки и проверяют сквозной канал прохождения сигнала. Нужно понимать, что режимы под нагрузкой накалов могут уплыть на 10% и даже больше. А если подать синус на вход, то просадка по анодам будет вовсе здоровенной. Поэтому следует провести завершающие манипуляции по настройке режимов усилителя под нагрузкой. Затем возвращают (или не возвращают) обратную связь в правильной фазировке и оценивают АЧХ.

Напряжения +400-450 вольт для экранных сеток 6П3С, мягко говоря многовато, поэтому их питание лучше перекинуть в предварительный каскад, через дополнительнные обмотки ООС по переменному току. Можно соорудить праметрический стабилизатор с мощными стадилитронами, примерно на 250 вольт от анодного напряжения 450 вольт. Но если нужна большая мощность, то можно включить и напрямую, но через гасящие резисторы, и другого дешевого способа достижения цели нет. Лампы 6П3С такое издевательство выдерживают. Ограничивающие ток резисторы придётся существенно увеличивать по номиналу. Но это практически не повлияет на качество, которое в схеме с большим превышением напряжения по сеткам будет посредственным. Схемы с дифференциальным включеним выходных трансформаторов представляются мне значительно более актуальными и интересными.

Далее приведены схемы только со сдвоенными лампами в каждом плече выходного каскада. По габариту 0,16 кВА выходных трансформаторов никто не помешает запараллелить в каждом плече и по 3-4 лампы. При этом будет необходимо лишь более основательно подобрать их по величине анодного тока. Точности подбора в 10% вполне достаточно. Не верьте наглецам, запросто складывающим мощности каналов УНЧ в одно эквивалентное значение, для получения внушительных цифр. Это обман. Эквивалентное значение выходной мощности на практике окажется существенно меньше. Ниже показаны схемы с дополнительными драйверами перед выходом. Практика показала, что лучше драйвер для 6П3С не применять. Чувствительности и усиления в схеме хватает и без драйвера. А наличие дополнительных ламп и огрехи в монтаже нередко приводят к самовозбуждению.

В балансной схеме фазоинвертора, половинки триодов следует хорошо подбирать. В схеме с разделенной нагрузкой, показанная на картинке, подбор не обязателен. Собственно поэтому на первых этапах лампового строительства лучше осваивать именно опыт деда Вильямсона. Применение подстроечников в катодах триодов позволит немного скроить кривизну половинок ламп, при наличии огрехов в подборе по условию симметрии. Можно заметить, что во многих схемах бывает проще поставить подстроечник, нежели искать точные номиналы и тем более подбирать резисторы в доли процента. Устанавливать подстроечники в аноды не рекомендую. В качестве рекомендации для повышения качества звука в схеме с разделением нагрузки можно посоветовать подбор двойного триода по другому правилу. Первый по схеме триод может быть сравнительно слаботочным, но с большой крутизной. А ток второго триода может быть больше до полутора раз. Именно такие двойные триоды лучше применять для схемы Вильямсона, поскольку ток в фазоинверторе, как правило, делают значительно больше.

В некоторых узлах применение подстроечников обязательно, а в некоторых это блажь. На этапе макетирования подстроечники можно порегулировать. Это удобно, когда в качестве несущей основы усилителя использована печатная плата из фольгированного текстолита. Тогда подстроечники паяют прямо на дорожки платы, устанавливая вертикально. Если корпус усилителя перевернуть на монтажный стол, то открывается для доступа всё пространство подвала. Возможности регулирования предоставляются большие, удобно настраивать каждый узел, контролируя режимы по приборам. Выходные трансформаторы могут быть очень назными. Фантазия людская не ограничена. Их мощность эквивалентная должна быть черырёхкратной по отношению к требыемой мощности по выходу. Обычно оринетируются на мощность рассеяния пары анодов ламп выходного каскада.

Ниже показано применение монтажного стола для построения лампового усилителя, при монтаже деталей в готовый корпус. При конструировании усилителей лучше заранее выйти на общий увеличеный габарит корпуса, пригодного и для мощных изделий и для обыкновенного двухтакта на 6П14П. Обычно затраты на корпус довольно существенные, поэтому целесообразно заранее унифицировать корпуса. Монтажный стол всего лишь удобное приспособление, которое позволяет охранить корпус от многочисленных повреждений. Монтажный стол — это просто каркас из деревянных брусков, похожий на табуретку без седёлки, но очень удобная штуковина. Можно снабдить монтажный стод дополнительными съёмными рейками, тогда и корпус меньшего габарита можно будет обслужить одним и тем же приспособлением.

Граждане, помните, ошибки в схемах есть практически всегда, но исправить их не сложно, нужно быть внимательнее как при построении схемы, так и при монтаже. Ламповая схемотехника очень терпима к ошибкам. В большинстве случаев вывести из строя трансформаторы или лампы крайне затруднительно. Анодные источники постоянного напряжения довольно опасны. Поэтому следует соблюдать осторожность.

Для экономии времени можно посоветовать сразу оформлять своё рукоделие в пристойный вид. Дело в том, что куча хлама с перепутанными проводами на столе не только некрасива, но и опасна для здоровья. А кроме того, это двойная работа. Лучше вначале потратить немного времени и изобрести механическую конструкцию культурного внешнего вида, вовнутрь которой позднее будет спрятано ваше безобразное, но любимое творение. А ещё лучше сразу делать красивую конструкцию.

Лампочки 6П3С и 6П3С-Е довольно симпатичные по внешнему виду. Запас есть. Поэтому они здесь продаются, но только подобранными парами. Можно купить здесь и ламповый усилитель на 6П3С по цене от 50К и выше. Для этого достаточно связаться со мной по почте, обговорить цену изделия и условия поставки, самовывоз возможен. После этого желающему следует позвонить по указанному на сайте телефону для обсуждения деталей, а уж затем выполнить предоплату 20% от договорной суммы на мой счёт в сбербанке. Получив перевод я отправляю оповещение и в течение двух недель сам перезвоню с подтверждением надлежащей упаковки изделя и готовности к отправке, а на почту направлю фотографии именно этого агрегата, в открытом и упакованном виде. Для отгрузки покупатель обязан перевести оставшуюся сумму, после получения которой я выполняю отгрузку и отправляю на майл копию квитанции. Если обстоятельства покупателя в указанном промежутке времени изменились, то от покупки можно отказаться. Перечисленный задаток не возвращается. Гарантия на усилитель 12 месяцев с момента поставки. На стекло в условиях почтовой пересылки и перевозки транспортной компанией гарантия не распространяется. Искренние всем пожелания доброго здоровья и успехов.

Евгений Бортник, август 2015, Россия, Красноярск

Содержание / Contents

↑ Исходная схема Нобу Шишидо

Автор любезно обозначил все режимы ламп. Все честно, без подвохов.

↑ Моя схема усилителя на лампах 6П3С

В выходном каскаде еще больше непривычного. Лампы работают в пентоде. Вторая сетка стабилизирована не относительно земли, а относительно анодного питания. Так проще реализовать применение газоразрядного стабилитрона. Это понравится ортодоксальным лампостроителям. Лампе особо по барабану, относительно чего будет стабилизирована сетка. Гасящим резистором служит внутренее сопротивление лампы.

Резистор на 100к устраняет щелчок при запуске стабилитрона. Можно собрать традиционный стабилизатор, на каменном стабилитроне, на микросхеме, относительно массы, анодного, как кто хочет. Но сетку желательно стабилизировать. Звук тогда динамичней, точнее.

Выходной трансформатор. Железо ОСД-03 (аналог ОСМ-0,16), первичка – 2500 с отводом от середины, намотана проводом 0,4. Вторичка для акустики 8 Ом – 96 витков. Получаем приведенка – 6к, активное сопротивление 55 Ом, индуктивность 30Гн. Трансформатор мотался для 6С4С. Несмотря на свою «триодность» очень хорошо прижился в этой конструкции.

↑ Блок питания

Я люблю использовать отдельные трансформаторы, как минимум анодный и накальный. Анодный на холостом ходу 350+350 В. Накальный ТН-56. Кенотрон 5Ц8С. Можно применить два 5Ц3С или демпферные диоды 6Д22С.
Ноу-хау – диоды шоттки. Считаю, технически они отправили кенотроны в историю. Уступают разве что дизайном и отсутствием плавного пуска.

↑ О звуке

Собирал на 6П3С усилитель Манакова с несамобалансирующимся ФИ каскадом. Так вот, слушать эту лампу не мог. В этом усилителе 6П3С не узнать. Звук мощный, динамичный и музыкальный.
С некоторого времени полюбил двухкаскадную раскачку и все меньше верю в «короткий тракт». Достойная раскачка дает достойный результат.

Содержание / Contents

↑ Исходная схема Нобу Шишидо

Автор любезно обозначил все режимы ламп. Все честно, без подвохов.

↑ Моя схема усилителя на лампах 6П3С

↑ Блок питания

↑ О звуке

Калькулятор расчета трансформатора

Результаты расчета
Мощность:
Первичная обмотка
Ток (A):
Количество витков (Шт):
Диаметр провода (мм):
Вторичная обмотка
Ток (A):
Количество витков (Шт):
Диаметр провода (мм):

Трансформаторы часто используются для питания цепей управления, для освещения и в различных электронных устройствах. С такой задачей, как расчет трансформатора тока, сталкиваются не только специалисты в данных областях, но и обычные любители. Поэтому очень часто мы сталкиваемся с проблемой, когда не знаем, как производится простой расчет трансформатора и расчет параметров трансформатора. К счастью существует решение этой проблемы.

Расчет трансформатора онлайн

Существует формула расчета трансформатора, которая помогает совершить расчет трансформатора питания. Чтобы упростить себе жизнь и избежать ошибок в вычислениях, вы можете воспользоваться данной программой. Она позволит вам конструировать трансформаторы на различные напряжения и мощности очень быстро и без проблем. Это очень удобный калькулятор для радиолюбителей и профессионалов. Он поможет не только рассчитать трансформатор, но и поможет изучить его устройство, как всё работает. Это самый простой и быстрый способ всё рассчитать. Для этого нужно заполнить все известные вам данные и нажать кнопку. Получается вам нужно нажать одну кнопку, чтобы произвести расчет трансформатора!

Достоинство и плюсы этого способа

Вам не нужно ничего считать
Вы можете самостоятельно мотать трансформатор для своих целей
По размеру сердечника можно определить необходимые расчёты
Упрощенный расчет трансформатора
Всё понятно даже для новичков
Есть инструкция
Для расчёта нужно нажать всего одну кнопку!

Магнит проводы бывают трёх конструкций: броневая, тороидальная и стержневая. Существует и другие более редкие конструкция, но обычно для их расчёта требуются всегда: входное напряжение, частота, выходное напряжение, выходной ток, габаритные размеры магнитопровода.

Мы получаем рабочий онлайн калькулятор трансформатора, способный решить наши задачи по формулам расчёта. Если вы взяли старый, отработавший свой срок трансформатор, теперь вы сможете всё рассчитать для безопасной работы с ним. Полученные расчёты окажутся оптимальными, скорее даже идеальными, поэтому провода подходящего диаметра может просто не быть. Поэтому подбирайте максимально близкое значение к оптимальному.

Описание выходных трансформаторов

Описание выходных трансформаторов

Общие

Есть несколько вещей, которые важны при изготовлении выходного трансформатора. Основными параметрами являются: (а) отраженный импеданс первичной обмотки для данного импеданса вторичной нагрузки, который должен соответствовать потребностям конкретной используемой лампы, (б) первичная индуктивность, которая определяет низкочастотный отклик, (в) первичная индуктивность рассеяния и емкость, которые определяют высокочастотную характеристику, (d) допустимую мощность, которая определяет необходимый размер сердечника и размер провода, и (e) механические детали, такие как стиль монтажа (вертикальное крепление “X”, раскладной “Z” крепление и т. д.), цвет и длина свинца, использование концевых звеньев, отделка, экранирование и т. д.

Отраженное сопротивление

Выходной трансформатор сам по себе не имеет импеданса (игнорируя индуктивность / сопротивление первичной обмотки, что является другим вопросом). Он просто отражает импедансную нагрузку вторичной обмотки обратно к первичной.
Трансформатор имеет коэффициент трансформации, который можно измерить, приложив небольшое переменное напряжение к первичной обмотке и измерив результирующее вторичное напряжение.Результирующее отношение напряжений – это отношение витков (вы также можете подать небольшое напряжение на вторичную обмотку и измерить результирующее первичное напряжение, что обычно проще, потому что напряжение выше, а вторичное сопротивление не так много, чтобы вносить ошибки измерения, но следите за выход для высоких напряжений на первичной обмотке, если отношение витков большое!).
Коэффициент импеданса – это квадрат отношения витков, который также является квадратом отношения напряжений, как показано в следующем уравнении:
Zp / Zs = (Np / Ns) ² = (Vp / Vs) ²
Если вы подаете 1 В переменного тока на вторичную обмотку и измеряете 20 В переменного тока на первичной обмотке, у вас будет соотношение витков 20: 1, что соответствует коэффициенту импеданса 400: 1.Это означает, что если вы поместите нагрузку 8 Ом на вторичную обмотку, вы получите отраженное сопротивление в 3,2 кОм на первичной обмотке. Если вы поместите нагрузку 4 Ом на вторичную обмотку, вы получите отраженную нагрузку 1,6 кОм.
Например, если у вас есть трансформатор, рассчитанный на 4,3 кОм: 8 Ом, вы можете подать сигнал переменного тока 1 В на вторичную обмотку 8 Ом, и вы должны увидеть 23,18 В переменного тока на первичной обмотке, что соответствует напряжению 23,18: 1. коэффициент или коэффициент импеданса 537,5: 1, который будет отражать нагрузку 8 Ом обратно как 4.3К.
Как видите, трансформатор не имеет собственного импеданса, он просто отражает полное сопротивление нагрузки обратно в первичную обмотку.

Первичная индуктивность

Трансформатор, однако, имеет индуктивность первичной обмотки, которая напрямую влияет на низкочастотную характеристику трансформатора. Точка отсечки низких частот -3 дБ может быть определена по следующей формуле:
f = Z / (2 * Pi * L)
, где Z – импеданс первичного источника (вообще говоря, это импеданс отраженного источника, параллельный импедансу источника, представленному пластиной лампы), а L – первичная индуктивность.
Это означает, что если вы хотите улучшить низкочастотную характеристику трансформатора, вам необходимо увеличить индуктивность первичной обмотки, что означает увеличение сердечника и / или большего числа витков на первичной обмотке.

Первичная индуктивность и емкость рассеяния

К сожалению, когда вы увеличиваете количество витков, вы также увеличиваете емкость и индуктивность рассеяния, что затем ограничивает высокочастотные характеристики. Индуктивность рассеяния пропорциональна квадрату числа витков, поэтому вы должны уменьшить число витков, чтобы уменьшить индуктивность рассеяния, но это противоречит необходимости увеличения числа витков для хорошей низкочастотной характеристики.Кроме того, плотность магнитного потока может быть превышена, если вы уменьшите количество витков. Различные методы намотки, такие как чередование, могут помочь уменьшить величину индуктивности рассеяния и улучшить высокочастотную характеристику.
Формула для расчета высокочастотной характеристики:
f = Z / (2 * Pi * Ll)
, где Z – полное сопротивление первичного источника, а Ll – индуктивность рассеяния.
Помимо спада высокочастотной характеристики, на переходную характеристику трансформатора влияет индуктивность рассеяния.Большая индуктивность рассеяния может вызвать «звон» на резких переходах, например, прямоугольную волну, генерируемую усилителем, приводимым в режим ограничения.
Емкость также увеличивается с увеличением числа витков и также ограничивает высокочастотный отклик.

Допустимая мощность

Две вещи, которые определяют мощность трансформатора, – это размер сердечника и калибр провода, используемого для намотки трансформатора.Размер ядра пропорционален мощности и требуемой точке низкой частоты -3 дБ. Трансформатор, рассчитанный на 50 Вт при 80 Гц, намного меньше, чем трансформатор, рассчитанный на 50 Вт при 20 Гц. Другой фактор при определении требуемого размера сердечника – это количество витков, которые уместятся на шпульке. Если вы увеличиваете номинальную мощность, вы должны увеличивать размер проволоки, что означает, что меньше витков поместится на катушку того же размера, поэтому вам необходимо увеличить размер шпульки и сердечника, чтобы учесть дополнительные витки.

Механический

Механические факторы зависят от области применения.Как правило, рекомендуется использовать концевые раструбы с обеих сторон для экранирования, хотя некоторые производители (например, Matchless) устанавливают трансформатор в виде «укладки» или «Z», с только концевым раструбом наверху. Иногда это может привести к гудению или помехам внутри корпуса. Тем не менее, это очень устойчивая механическая конструкция, поскольку расположение монтажных отверстий максимально широкое, а центр тяжести трансформатора намного ниже, что означает, что он лучше выдерживает удары, не отрываясь от монтажных отверстий, но если усилитель подвергнется такому плохому обращению, вероятно, что-то еще выйдет из строя.Я предпочитаю традиционную стойку или крепление «X» с концевыми раструбами с каждой стороны, с самой длинной горизонтальной осью сердечника, параллельной шасси, чтобы удерживать CG трансформатора как можно ниже. Длина и цвет провода выбираются для конкретного применения.

Выводы

Как видно из приведенного выше объяснения, количество витков определяется в первую очередь требуемой первичной индуктивностью для желаемой точки низкочастотной характеристики, но высокочастотная характеристика и переходная характеристика пострадают, если количество витков будет слишком большим.В общем, для гитарного усилителя существует минимально необходимая первичная индуктивность, чтобы получить необходимую частотную характеристику для воспроизведения самой низкой ноты на гитаре. Лучше всего сконструировать трансформатор так, чтобы точка отсечки низких частот была несколько ниже этой, чтобы отклик на этой частоте не был на -3 дБ ниже. Как правило, лучше всего рассчитать половину этой частоты, чтобы сдвинуть как низкочастотную точку вниз, чтобы сбалансировать отклик по всему диапазону гитары, так и сдвинуть фазовые сдвиги дальше за пределы полосы пропускания.В этом случае общая низкочастотная характеристика усилителя не зависит от трансформатора и может задаваться компонентами схемы. Если количество оборотов увеличивается выше этого, то для гитары не будет реального усиления низкочастотной характеристики, но сильно пострадают высокочастотная характеристика и переходная характеристика. Следовательно, трансформатор с перемоткой, если намотано больше витков, чем необходимо, на самом деле скорее повредит ответ, чем поможет ему.

Пересмотрено 18.02.14

output-trans-pp-calc-1

Проектирование Push Pull OPT для балки занимает 5 страниц. тетроды, пентоды, триоды.
Страница 1 здесь содержит шаги с 1 по 4 для OPT-1A, за которыми следуют многие основная информация.

Страница 2 output-trans-PP-calc-2.html имеет шаги с 5 по 23.
Страница 3 output-trans-PP-calc-3.html имеет шаги с 23 по 38.
Page 3A output-trans-PP-calc-3A.html имеет шаги 39 t0 50.
Page 4 output-trans-PP-calc-4.html имеет шаги от 24TS до 41TS с подключенными вторичными частями
Страница 5 output-trans-PP-calc-5.html имеет шаги с 1 по 34 для OPT-2A для триодов AB.

Согласование нагрузки.
Подробнее о том, как рассчитать первичные нагрузки для PP Beam Tetrodes, Pentodes, перейдите по адресу: –
loadmatch-4A-PP-tetrodes-pentodes.HTML
loadmatch-4B-PP-tetrodes-pentodes.html

1. ОПТ-1А.
Номинальная нагрузка составляет 8k0: 4r0, 8r0, 16r0, максимум 5% потери в обмотке при каждой из сек. нагрузок.
Дизайн будет похож на то, что я считаю удачным для 99% моих прошлых клиентов, использующих среднюю чувствительность динамика
88 дБ / Вт / м, и для использования с 2 x 6550 / KT88 в классе AB PP.
OPT1-A подходит для Integrated5050.html

Таблица 1. OPT1-A. Po для различных нагрузок.

Первичный вход мощность от 2 x KT88, 6550	Класс A макс. Po аноды	Класс AB1 макс. Po аноды	Pri Нагрузка RLa-a	Pri VA-A Vrms	Среднее Нагрузки Ом, r	Итого убыток% макс	сек макс Po	Мощность качество, использование.
75 Вт AB1	5,0 Вт	75 Вт	4k0	512	2r0, 4r0, 8r0,	8%	69 Вт	Lo-Fi, гитарные усилители, PA
50 Вт AB1	10.0W	50 Вт	8k0	632	4r0, 8r0,16r0	4%	48 Вт	Hi-Fi, прекрасная музыка
23 Вт A	23 Вт	ноль	16k0	655	8r0,16r0,32r0	2%	22 Вт	Hi-Fi, ультра прекрасная музыка.

OPT-1A должен иметь много возможных секундных нагрузок между 2r0 и 32r0, чтобы можно было использовать очень широкий диапазон типов громкоговорителей
, а OPT-1A должен обеспечивать адекватную мощность и верность.
Согласование нагрузки возможно за счет использования 3-х различных схемы обвязки вторичных обмоток.
Для колонок 2r0 невозможно получить только чистый класс А, но Некоторые динамики имеют номинальное значение Z 2r0 для
основного диапазона мощности AF между 50 Гц и 500 Гц.

Невозможно получить только чистый Po класса A до 4r0, если только дополнительная схема вторичной обвязки OPT
включала в себя большее разделение вторичных обмоток, чтобы получить соответствие дополнительной нагрузки для
8k0: 2r0, 4r0, 8r0, 16r0.
Становится трудным спроектировать OPT, чтобы получить диапазон Po только между классом A Po и максимальным классом
AB Po для всех динамиков между 4r0 и 16r0.

БЕЗОПАСНЫЕ ВТОРИЧНЫЕ ОБМОТКИ .
Различные схемы обвязки дают одинаковую утечку индуктивность и такое же полное общее сопротивление обмотки
без учета части вторичных витков, не включенных в проводящий ток, и каждый вторичный провод
должен иметь одинаковую плотность тока обмотки, где это возможно.Этот аспект дизайна OPT часто высмеивался и игнорировался производителями, которые продавали мусор ничего не подозревающая публика. Вот где
вы научитесь делать это правильно.

2. Рассчитайте номинальную мощность OPT-1A = высший класс AB Po от Вторичной обмотки ожидается + 10%.
10% выбрано для покрытия наихудших потерь в обмотке, когда RLa-a самый низкий, а Po самый высокий.
Номинальная мощность = 67,5 Вт + 10% = 74,25 Вт, скажем, 75 Вт.
Разработайте OPT-1A, чтобы обеспечить соотношение средней или номинальной нагрузки. ratios = 8k0: 4r0, 8r0, 16r0,
Класс AB Po = 48 Вт для RLa-a 8k0, Fsat <15 Гц при Bac max 1.6 Tesla,
Полоса пропускания при 48 Вт = минимум от 15 Гц до 70 кГц, с низким уровнем полоса пропускания от 3 Гц до 70 кГц.

3. Выберите пробирки, которые будут использоваться для OPT-1A, 2 x 6550 или KT88 или KT90 или KT120 с Pda
на холостом ходу <0,7 x максимальный рейтинг Pda. См. loadmatch-4A-PP-tetrodes-pentodes.html для ПП балки
тетродов и пентодов.

Выберите режим работы для труб из полипропилена. Возможные режимы являются: –
A. Тетроды или пентоды луча, фиксированные Eg2, обычные работа без отводов UL или обмоток CFB.
B. Лучевые тетроды или пентоды, фиксированные Eg2, с третичным CFB обмотка от 12,5% до 20% CFB.
C. Beam Tetrodes или Pentodes с 50% ответами на экран UL.
D. Beam Tetrodes или Pentodes с 25% отводов экрана UL и с От 12,5% до 20% CFB.
E. Триодно соединенные тетроды или пентоды.
F. Настоящие триоды, такие как 2A3, 300B.

ПЕРЕЙДИТЕ К Страница 2 output-trans-PP-calc-2.html
—————————- ————————————————– ————————————————–
Справочная информация………
Справочник разработчика радиотронов, 4-е издание, 1955 г., имеет хорошие советы по дизайну OPT.
Но “RDh5” чрезвычайно трудно читать тем, у кого есть не получил ученую степень в университете по специальности «Электронная инженерия»
, равная той, которая была доступна в университетов в 1955 году. Тем не менее, есть
ремесленников или торговцев, энтузиастов Hi-Fi и домашних мастеров, которые могут выучить огромное количество у RDh5, если
они также захотят собрать несколько полок с книгами об электронике писали до 1960 года.

Без знания , имеющегося в 1960 году, мало доступны в Интернете и объясняют конструкцию электронных ламп
и аудиопреобразователя, а также написанные книги до 1960 года. Все компоненты во всех усилителях
можно в широком смысле понимать как концептуальные концепции, но построение Усилители включают в себя математику и
знания электронного поведения, подробно описанные в RDh5 и многие другие книги. Многие электронные явления
, кажется, происходят в манере, противоположной нашей обычной смысл.Хотя мои базовые знания математики
и физика были распространены только на среднюю школу, я может понять математические отношения
между сопротивлением, емкостью и индуктивностью и многими другими формулы типа закона Ома.
Я нашел RDh5 чрезвычайно полезным и постепенно начал понять полную причину, по которой книга была написана
.

Если у вас нет копии RDh5, бумажных копий изредка продается в Интернете. Есть также отсканированные цифровые
копии, но в большинстве из них используется слишком мало пикселей, поэтому становится трудно читать, потому что некоторые буквы, напечатанные на схеме
, и текст составляют 1/3 от полного размера текста печати.
РДх5 должен был быть написан на страницах формата А4 шириной 210мм х 300 мм, а не 130 x
210 мм. Читать оригинальную книгу намного проще, чем пытаться читать плохо отсканированную копию на компакт-диске.
Бумажная книга позволяет легко и быстро использовать ее индексный список вместо того, чтобы использовать список указателей, а затем искать номера страниц
на копии компакт-диска. Индекс бумажной книги не автоматически создавать html-ссылки на страницы с текстом.
Таким образом, в оригинальной книге RDh5 легче ориентироваться, чем в чем-либо другом в виде цифрового файла.

Для OPT, RDh5 Глава 5 со стр. 199 по стр. 253 должен быть читайте несколько раз, пока не доходит до сообщения
. Это непросто понять, если у вас нет представление об основных принципах работы лампы и других основных принципах работы электроники
, поэтому, как только вы обнаружите, что не что-то понимаете, вы должны узнать об этом из
где-нибудь еще в RDh5 или из другого источника. Я закончил с несколькими полками книг с перекрытием
информации.Большинство из этих других книг никогда не были опубликовано в Интернете и никогда не будет, потому что сейчас
год, цифровая эра, а вакуумные лампы и аналоговая электроника имеют устаревают. К сожалению, соответствующий справочный материал
приведен для информации на страницах 252–253. в основном был удален из архивов библиотеки
, чтобы освободить место для огромной горы более современных знаний. Очень мало новой информации или лучше
информации о выходных трансформаторах, написанной после 1960 г. потому что основная разработка ламповых OPT
прекратилась примерно в 1959 году, когда вся электроника, работающая на лампах, была прекращена. заменяется твердотельной и миниатюрной схемой
.

Немногие найдут RDh5 в какой-либо местной библиотеке, поэтому я Попытайтесь раскрыть метод проектирования, который я разработал
на основе информации из RDh5 или других книжных источников. я Наиболее полезный опыт приобрел после 1994 года, когда
я построил примитивный токарный станок и начал наматывать ОПТ, затем протестируйте их, а затем создайте лучшие.

После намотки множества очень тонких выходных трансформаторов из полипропилена некоторые с полосой пропускания от 14 Гц до 270 кГц,
Я чувствую себя хорошо подготовленным, чтобы поделиться своим опытом.Список логические шаги, необходимые для получения наилучшего возможного
OPT, основаны на низких потерях сопротивления обмотки, сердечник насыщение на полной мощности при 14 Гц и адекватное чередование
для расширения ВЧ-характеристики как минимум до 50 кГц без опоры на отрицательные отзывы.
Это означало сохранение как индуктивности рассеяния, так и шунта. емкости до малых величин. Конечный результат
дает хорошо заполненное окно обмотки и эффективное использование железа. и медь.
Использование моих страниц дизайна для OPT и выбор чередования шаблоны в таблицах всегда будут давать очень низкие потери в обмотке
и более широкую полосу пропускания, чем многие коммерчески производимые OPT, где бухгалтерам было разрешено
ослабить принципы хорошего проектирования, упомянутые в RDh5.

Безотходное вторичное оборудование на OPT.
Мои конструкции OPT обычно дают три возможных вторичных нагрузки соответствует одному значению первичной нагрузки.
Если первичная нагрузка RLa-a = 6k6, вторичные нагрузки могут обычно это, скажем, 3r6, 6r4, 14r4, так что нагрузки
не являются множителями 2.0 для каждого изменения нагрузки. Этот потому что доли обмоток сек не изменяются
на неудобный коэффициент 1,414 для каждого изменения нагрузки, а сек Для нагрузок свыше
оборотов часто составляют 3Н, 4Н и 6Н, которые подходят для номинальных значений 4r0, 8r0 и 16r0. В результат дает равные потери вторичного Rw в%, равную утечку L
и одинаковый отклик на ВЧ и НЧ.

Уведомление 6r4 меньше 8r0, но это нормально, потому что говорящий может имеют номинальное значение Z 8r0, но будет иметь значение Z в диапазоне
от 5r6 до 40r для разных диапазонов частот между 20 Гц и 20 кГц.Для 3-полосного полнодиапазонного динамика
с НЧ, СЧ и ВЧ динамиками нижняя Z может быть там, где заканчивается вывод басов и начинается средний диапазон
, часто там, где присутствует много энергии звука, обычно от 180 Гц до 300 Гц.
Все усилители музыки работают с переключением нагрузки от от одной микросекунды до следующей.

Недостаток замены паяных звеньев на желаемые нагрузка на динамик такова, что неквалифицированные владельцы усилителей
должны искать компетентного специалиста по электронике, чтобы заменить усилитель. «установка импеданса».
Затем они продают усилитель, и следующий владелец понятия не имеет, что OPT был подключен для динамиков 16r0,
, а затем они подключают динамики 4r0 и задаются вопросом, почему усилитель курили так легко, когда их сын-подросток
играл какую-то «рэп-музыку» с оглушительным усилением басов. Я видел примеры, когда усилители Quad-II
, установленные на 16R0, использовались для динамиков 4R0 и звука. не получилось даже без провокации
сына-подростка с “рэп-говном” из цифрового источника.

Вторичные резьбовые соединения на OPT.
Многие усилители, выпущенные в 1960 году, имели 4 контакта на задней панели усилителя. помечены как Com, 4r0, 8r0 и 16r0.
Обычно это означало, что OPT имеет как минимум два идентичных параллельных вторичные обмотки, каждая из которых имеет
витков на 16r0. каждая обмотка 16r0 имеет отвод 0,71 x все витки для 8r0, и нажмите 0,5 x все витки для 4r0.
Это всегда означает, что лучшая ВЧ-характеристика и наименьшая обмотка потери там, где используются клеммы
Com-16r0 с нагрузкой = 16r0.При использовании Com-8r0 30% секунд поворачивается не используются, а для Com-4r0 не используются 50% витков
сек, так что высокочастотный отклик и потери в обмотке хуже всего при использовании 4r0 колонок
на Com-4r0.

Недостатком вторичных ответвлений является то, что владельцы получают все запутались, когда им нужно подключить колонки
к усилителю и как-то подумать, что клеммы Com-16r0 имеют больше Ом, поэтому доступно больше
мощности, и это кажется правдой, когда динамики 4r0 перешел с розетки 4р0 на розетку 16р0
.К сожалению, усилок с рядом 4 клемм Com, 4r0, 8r0, 16r0 могут ввести в заблуждение многих владельцев
.
Есть огромное количество глупостей ни в чем, даже немного техничный среди большинства людей
нашей маленькой голубой Планеты. Можно подключить два акустических кабеля к 4 выходным клеммам примерно 4 различными способами
, и очень высока вероятность того, что многие ошибаются.

Жене владельца или уборщице удается отключить громкоговорители, используя пылесос рядом с усилителями
, чтобы они могли снова вставить вилки кабеля громкоговорителей, а затем случайно ошибочности чрезвычайно высок.

Если есть возможность, владелец усилителя или его семья и друзья или домашние работники могут повредить
усилитель или динамики, можете быть на 100% уверены, что некоторые из них узнают, как разрушить систему
, не зная, как им это удалось.
————————————————- ————————————————– –
На странице output-trans-PP-calc-3A.html Показываю рецепт ОПТ-1А. 4 слоя x Sec составляют каждый 51 т
, но с одним слоем, разделенным на 3 x 17 т. Результирующая нагрузка совпадения: –
Таблица 2.ОПТ-1А нагрузки и повороты.

OPT-1A Pri РЛа-а, 2,320т	Sec 4 // 51t	Sec 3 // 68t	сек 2 // 102 т	Po Вт
4k0	1,9r	3,4r	7.3r	69 Вт
8k0	3.9r	6.9r	15.5r	49 Вт
16k0	7,7r	13,7r	30.9r	22 Вт

Ни одна из секунд нагрузки не равна точно 2r0, 4r0, 8r0, 16r0, но они достаточно близки и где a динамик
= 8r0 ровно на одну частоту, а с Sec = 3 // 68t, RLa-a становится 9.27k, и это не имеет большого значения для
всей работы. Тот же динамик может быть 6r0 на другой частоте, поэтому RLa-a = 6.95k.

OPT-1A может иметь вторичные обмотки со слоями сек = 57тпл. для 4 // 57т, 3 // 76т, 2 // 114т, что даст первичную нагрузку
в 6,94k к тем же секундам, что указаны в Таблице. 2, с немного меньшим AB1 Po и большим количеством начальных
класса A, если необходимо, в зависимости от ламп, которых может быть 2 x EL34, KT66, 6L6GC и т. д. с более низким холостым ходом
Ea, но тем же Iadc.

Есть ли программа калькулятора OPT? AFAIK, нет доступна программа “Калькулятор выходного трансформатора”
, доступная где угодно, так что вы вводите лампу тип, режим работы, выходная мощность максимальная,
и после нажатия кнопки «рассчитать» все обмотки подробности появляются на листе, который вы можете передать человеку, который
умеет читать схему и заводить OPT без прошу вас не возвращаться, потому что
он / она думает, что это просто невозможно.

Я не специалист по компьютерному кодированию, но есть поток логики и формул для каждого шага на пути
к OPT, за который стоит заплатить, а также общие примечания. В период с 2003 по 2016 год я помог пятерым мужчинам
с университетским образованием попытаться заработать программа для аудио ОПЦ. Ни у кого не получилось, и
ни у кого не было времени или математических навыков, чтобы сделать сложный алгоритм, по которому дизайн может быть выполнен правильно.Я не хотел финансового вознаграждения, и я приветствовал их разработать «приложение», которое они могли бы продать
.

Я обнаружил, что для разработки хорошей OPT нужны были инструменты. : – мозг с IQ около 125+, компьютер с принтером, тетрадь
, карандаш, карманный калькулятор, линейка шкал, и открытый, но серьезный ум, настойчивое отношение,
и много времени, плюс родственник, известный как дядя Сомневаюсь, кто вам скажет, когда вы сделали ошибку,
или что что-то просто не кажется правильным…….

ТАБЛИЦА РАЗМЕРОВ МЕТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОВ НАМОТКИ

Размеры метрических сечений обмоток были любезно предоставлены мне местным сиднейским поставщиком проводов и запчастей для трансформаторов.
Эта таблица предназначена для “2-й степени” и единственной оценки у моего поставщика, потому что это норма отрасли для
99% высокотемпературного обмоточного провода для электродвигатели и тяжелые промышленные приложения.
Не все указанные размеры можно приобрести за дополнительную плату. полка, а для получения некоторых размеров ждать заказа задействовано
, поэтому мне иногда приходится проектировать размер проводов в наличии, что усложняет задачу.Кто-нибудь не
привык к измерению в миллиметрах должен научить сами, потому что метрическая система так проста, когда-то ты учишь.
ДИАМЕТР ПРОВОДА всегда должен быть известен и если вы используете калибры проводов AWG,
SWG, BS, вы совершите огромные ошибки и станете в замешательстве и беспокойстве, когда вы ругаетесь и ругаетесь, в то время как
использует таблицы преобразования размеров, дюймов и футов. Прежде чем что-либо наматывать, убедитесь, что у вас есть точный
микрометр для подтверждения правильности размера.
Проволока должна быть измерена с эмалевым покрытием и эмаль аккуратно удалили перочинным ножом.
Мой микрометр электронный и считывает размер с малой циферблат и с шагом 0,01 мм или 0,393 тысячных
дюйма. Таким образом, он достаточно хорошо читает 0,30 мм или 0,31 без нагрузки на глаза по нониусной шкале. Батарея разряжается
, даже если я его выключу, поэтому я снимаю аккумулятор когда я не использую в течение нескольких месяцев между днями, когда я работаю с трансформаторами
.

Переадресовать PP OPT Calc page 2

К странице указателя

J&K Audio Design: Конструкция выходного трансформатора

Конструкция выходного трансформатора

Хотите узнать, как спроектировать выходной трансформатор в шаг за шагом?

1 ^st, рассчитайте необходимую индуктивность. Для более высокого первичного импеданса больше необходима индуктивность, поэтому необходимы более крупный сердечник и / или большее количество витков.Это также влияет на высокочастотную характеристику.

L = Z / (2 * пи * ф)

2 ^nd, рассчитайте первичное напряжение и ток. Если мощность (ватт) и импеданс известны, вы можете использовать закон Ома, чтобы рассчитать необходимое напряжение и ток.

E = sqrt (Z x W)
I = E / Z

3 ^rd, рассчитать вторичное напряжение и ток. Вторичное напряжение можно рассчитать по соотношению импедансов.

E2 = sqrt ((E1 ² x Z2) / Z1)
E2 / E1 = I1 / I2
I2 = (I1 x E1) / E2

4 ^th, определите размер сердечника и материал. С размер ядра будет зависеть от используемых материалов и производителя электрические свойства, мы не будем вдаваться в подробности. Для небольшого блока низкого уровня, материал может состоять из 50% или 80% никеля. Для других, возможно, 4% кремнистой стали нужный. Можно обратиться к техническому описанию производителя, которое обычно указывается. для работы 50-60 Гц и понизьте его для использования звука 20 Гц.Производитель В таблице данных должна быть указана формула для расчета индуктивности. Следуйте за этим и выберите размер сердечника, соответствующий требованиям индуктивности.

5 ^th, определите сечение первичного / вторичного провода. Этот также можно найти в таблице данных производителя используемых проводов.

6 ^th – посчитайте, подходит ли размер сердечника Провода необходимы, как для первичной, так и для вторичной обмотки. Первичный провод должно занимать 50% и наоборот.

7 ^th – определяем ВЧ АЧХ.Высокая частотная характеристика контролируется импедансом и индуктивностью рассеяния. Индуктивность рассеяния пропорциональна квадрату витков. Следовательно, чем больше количество витков, тем ниже предел высоких частот. В количество витков уже установлено, чтобы получить необходимую первичную индуктивность для малых частотный отклик. Итак, это баланс между низким и высоким по закону физика.

Индуктивность утечки может быть уменьшена за счет чередования первичной и вторичной обмоток. вторичные обмотки. Чередование, как при разделении обмоток и обмотки в первую очередь, затем следует второстепенное и так далее.Некоторые примеры чередования могут быть 1: 2, 3: 4 и т. Д.

Предел высокой частоты может быть рассчитан относительно индуктивность рассеяния и нормированный импеданс, как показано ниже:

Zn = (N1 / N2) ² x Z2 + Z1
F2 = Zn / (2 * пи * L-утечка)

Обратите внимание на то, что намотка с уклоном или неправильная намотка реализация увеличит индуктивность рассеяния. Обмотки должны быть прямо друг над другом. Общность требуется во всех случаях, если провода не может заполнить ядро, например, равные интервалы, спирали и т. д.Нет перехода обмотки разрешены. Для получения отличного качества требуется хорошее и терпеливое мастерство. полученные результаты.

Это подводит итог представлению о конструкции выходного трансформатора. Есть еще много шагов, и мы продолжим снова в будущем. статьи.

J&K Audio Design

29.12.2013

Списки продуктов
Уровень 0

Уровень 3: d зависит от типа, размера и сложности.Напишите нам для получения подробной информации.

* Завершен усилители, ЦАПы, аудио гаджеты, апгрейды и ремонт – это не наши основной бизнес, и мы делаем это с энтузиазмом. Мы не есть фиксированные модели, фиксированная цена, и мы настраиваем их для каждого человека. Небо – предел творчества.

* Наши продуктовые линейки постоянно улучшаются и расширяются. Если вы не видите то, что хотите, свяжитесь с нами!

* Пожалуйста, напишите по электронной почте для получения оптовых скидок, расценок дистрибьютора и OEM.

Соображения по проекту – 2

Соображения по дизайну – 2

Конструкция усилителя с клапаном

Elliott Sound Products

(вакуумная трубка) – Часть 2

Вершина

Индекс клапана
Основной индекс

Содержание

1 – Введение

Если вы не знакомы с трансформаторами и используемой терминологией, сначала следует прочитать «Трансформаторы – часть 1» и «Трансформаторы – часть 2».Информация носит довольно технический характер, и без общего понимания того, как работают трансформаторы, у вас почти наверняка возникнут проблемы. Более простой обзор см. В разделе «Выходные трансформаторы и блоки питания» на веб-сайте Lenard Audio.

Клапанные усилители создают особые проблемы для выходного трансформатора и источника питания. Для достижения наилучших характеристик необходимо очень тщательно спроектировать трансформаторы, и идея, которая «казалась хорошей в то время», может вызвать серьезные проблемы при использовании.Главный из них – выбор выпрямителя для источника питания. Клапанные (ламповые) диоды неизбежно вызывают ностальгию, но по сути, они являются одними из самых бесполезных компонентов, которые вы можете включить в блок питания.

В этой статье рассматриваются требования как к гитарным усилителям, так и к усилителям Hi-Fi, и, хотя требования к выходному трансформатору сильно различаются, многие из возникающих проблем являются общими для всех ламповых усилителей мощности, независимо от того, как они будут использоваться. Гитарные усилители создают некоторые дополнительные ограничения, но их легко учесть (хотя многие производители гитарных усилителей до сих пор не смогли это исправить).Обратите внимание, что усилители и трансформаторы SET (несимметричный триод) будут обсуждаться , а не , потому что, как известно большинству читателей Audio Pages, я считаю их совершенно бесполезными, кроме как для воспроизведения дисков шеллака (78 об / мин), где их сильное искажение и окраска останутся незамеченными.

Первое, что нужно учитывать, – это желаемая выходная мощность, так как она определяет все, что нужно для выходных и силовых трансформаторов, а также большую часть требований к источникам питания в целом.В приведенных здесь примерах будут рассмотрены соображения независимо от выходной мощности. Повышенная мощность просто делает все больше, но принципы остаются неизменными.

Не имеет значения, использует ли выходной каскад триоды, пентоды или лучевые тетроды, хотя это влияет на сложность конструкции, но не влияет на принципы. Для триодов с низким КПД класса A может потребоваться источник питания такого же размера, как и для гораздо большего усилителя, использующего клапаны с более высоким КПД, и это может быть даже более сложным.

Теперь относительно просто сделать выходные трансформаторы лучше, чем когда-либо прежде, благодаря наличию тороидальных сердечников. Они могут легко превзойти традиционное ядро E-I, но не всегда доступны. Это означает, что, за некоторыми исключениями, они должны быть изготовлены на заказ. Хотя намотать собственные трансформаторы с помощью ламинированных сердечников E-I довольно просто, специализированные машины, необходимые для тороидальных трансмиссий, находятся за пределами финансовых возможностей подавляющего большинства любителей.

2 – Выходные трансформаторы

Прежде чем мы начнем обсуждать трансформаторы (выходные или иные), следует помнить об одном очень важном факте о трансформаторах …

Коэффициент импеданса – квадрат отношения витков

Вышесказанное означает, что трансформатор с соотношением витков 10: 1 преобразует напряжение в 10: 1, ток в 1:10 и сопротивление в 100: 1 – напряжение уменьшается, а ток увеличивается. Импеданс представляет интерес только для выходных или межкаскадных трансформаторов связи.Площадь, занимаемая первичной и вторичной обмотками, должна быть как можно ближе к равной для низких потерь в меди. Также стоит помнить, что трансформатор не имеет собственного сопротивления. Импеданс первичной обмотки выходного трансформатора определяется импедансом нагрузки на вторичной обмотке и квадратом передаточного числа витков. Если импеданс нагрузки изменяется, первичный импеданс тоже изменяется. Нагрузки громкоговорителей не имеют постоянного импеданса, поэтому выходные каскады клапанов также не имеют постоянной нагрузки.

Все трансформаторы в идеале должны питаться от источника с низким импедансом – чем ниже, тем лучше. К сожалению, клапаны в основном представляют собой устройства с высоким импедансом, поэтому они не могут управлять трансформаторами без искажений. За исключением насыщения (на которое не влияет импеданс источника), все параметры трансформатора страдают, когда они управляются от ненулевого импеданса источника. Гистерезис и потери на вихревые токи (так называемый ток намагничивания) не влияют на искажения, когда трансформатор приводится в действие с низким импедансом, но с увеличением импеданса также влияют искажения.

В качестве эксперимента я протестировал сетевой трансформатор – 220В первичная и 28 + 28В вторичная. Я применил всего 10 В RMS от источника 600 Ом (мой аудиогенератор), а при 40 Гц измеренный коэффициент нелинейных искажений составил чуть менее 1%. Это трансформатор на 150 ВА! При питании от более высокого напряжения и импеданса искажения быстро возрастут, и это всего лишь при 40 Гц и при нулевом постоянном токе в обмотках. Индуктивность утечки и паразитная емкость не имеют смысла на этой частоте (я измерил индуктивность рассеяния при 7 мГн), но очевидно, что для этого требуется намного больше витков первичной обмотки, чем предусмотрено.

Рисунок 1 – Эквивалентная схема трансформатора

Традиционная эквивалентная схема трансформатора показана на рисунке 1. Хотя все параметры «сосредоточены» (т. Е. Показаны как один компонент), все компоненты распределены по всей обмотке. Несмотря на это, эквивалентная схема с сосредоточенными компонентами была верным помощником на протяжении десятилетий, поскольку она действительно дает очень хорошее представление о практическом трансформаторе для большинства расчетов. Вам нужно будет обратиться к этому, чтобы увидеть, где в игру вступают различные параметры, обсуждаемые ниже.Я добавил обмотку к емкости корпуса (включая сердечник), потому что на высоких частотах это может повлиять на производительность. Эта емкость фактически передается от пластины клапана к шасси.

Выходной трансформатор является завершающей частью лампового усилителя, и он в значительной степени контролирует работу усилителя в целом. Импеданс между пластинами – это только один из многих параметров, которые необходимо оптимизировать, и в некоторых отношениях он наименее важен. Если импеданс неправильный, вы получите немного меньшую мощность, чем вы могли надеяться, и, следовательно, можете управлять клапанами слишком легко или слишком сильно.Если индуктивность слишком мала, низкие частоты умирают. Даже если у вас может быть много индуктивности, если ядро насыщается (скажем) на 70 Гц при полной мощности, вы никогда не сможете получить полную мощность на любой частоте ниже 70 Гц.

Индуктивность утечки должна быть как можно меньше. Любая индуктивность рассеяния снижает связь на высоких частотах, поэтому может возникнуть преждевременный спад. Для обеспечения максимальной связи между первичной и вторичной обмотками использовалось множество различных методов, наиболее распространенной из которых является использование чередующихся обмоток.Сначала наматывается участок первичного, затем – вторичного. Добавляется раздел гнезда основного, а за ним – еще одна часть второстепенного. Этот процесс повторяется несколько раз, пока не будут завершены первичная и вторичная обмотки. Затем отдельные слои соединяются вместе для создания полной первичной обмотки с центральным отводом (возможно, со сверхлинейным отводом) и полной вторичной обмотки.

Обеспечение нескольких вторичных импедансов означает, что некоторая часть перемежения теряется при использовании вторичных ответвлений с низким импедансом.В дешевом трансформаторе для гитарного усилителя можно использовать только две первичные обмотки и 2 или 3 вторичных, но более дорогой трансформатор Hi-Fi может иметь первичную обмотку, разделенную на восемь секций, с возможно, 7 или 9 вторичными. Большее количество сегментов означает лучшую высокочастотную характеристику, но трансформатор становится очень трудно намотать, становится дорогим и имеет избыточную емкость между первичной и вторичной обмотками.

Рисунок 2 – Чередование и соединение нескольких обмоток

На рис. 2 показана базовая компоновка с четырьмя первичными секциями и тремя вторичными.Вторичные обмотки показаны последовательно, но в зависимости от импеданса они также могут быть подключены параллельно. Самая важная часть намотки любого трансформатора – обеспечить, чтобы «окно» (пространство, отведенное для меди) было заполнено – настолько полно меди, насколько это возможно. Это минимизирует сопротивление и потери, но, естественно, необходимо оставить место для межобмоточной изоляции. Он должен быть как можно более тонким, но при этом должен выдерживать максимально возможное напряжение без сбоев. Требования противоречивые, потому что нужно…

Как можно больше витков для высокой индуктивности
Самое низкое сопротивление, которое вы можете получить, чтобы минимизировать потери и повышение температуры
Очень низкая индуктивность рассеяния для хорошей высокочастотной характеристики
Низкая межслойная и межобмоточная емкость
Низкая магнитная индукция сердечника для минимизации низкочастотных искажений
Высокое напряжение пробоя изоляции для долговременной надежности

Это довольно внушительный список требований, и это только основных точек.Уже есть несколько конфликтов – один из способов получить низкую индуктивность рассеяния – это минимизировать количество витков, но нам нужно как можно больше витков. Чем больше витков (или сегментов обмотки), тем больше емкость, так что все дело в балансировке. Есть и другие соображения, такие как баланс обмоток, фазовый сдвиг как на высоких, так и на низких частотах, и, наконец, что не менее важно, конечный трансформатор должен быть доступным. Неудивительно, что очень и очень немногие коммерческие трансформаторы могут даже надеяться удовлетворить всем этим требованиям, особенно потому, что многие из них являются решениями либо – либо.У вас может быть много чередующихся обмоток или низкая межобмоточная емкость, но не то и другое вместе. Кроме того (как будто этого недостаточно), существуют проблемы, связанные с емкостью сердечника трансформатора. Внутренние обмотки будут иметь относительно высокую емкость по отношению к сердечнику, в то время как емкости в середине обмотки будут довольно низкими. Внешний слой также будет иметь высокую емкость, но не такой, как у самой внутренней обмотки.

Даже изоляция вызывает затруднения. Вакуумная пропитка воском, лаком или эпоксидной смолой значительно улучшает напряжение пробоя за счет устранения воздушных зазоров между обмотками.Воздушные зазоры могут подвергаться коронному (электростатическому) разряду, если напряжение достаточно высокое, и разряд повредит изоляцию, что в конечном итоге приведет к выходу из строя. К сожалению, пропитка увеличивает диэлектрическую проницаемость между обмотками, поэтому увеличивается межслойная и межобмоточная емкость.

Чтобы добавить оскорбления к травме (как бы), громкоговоритель даже не обеспечивает постоянной нагрузки. Он изменяется в зависимости от частоты и является реактивным, поэтому изменяется сопротивление нагрузки пластины, а также фазовый угол напряжения и тока.Поскольку все это происходит одновременно и с разными характеристиками на разных частотах, неудивительно, что клапаны, управляющие трансформатором, не могут поддерживать показатели искажения, которые наблюдаются при резистивной испытательной нагрузке.

Хотя добавление отрицательной обратной связи снижает выходное сопротивление и дает более ровный отклик, оно не влияет на нагрузку, «видимую» клапанами, и не может компенсировать трансформатор, у которого недостаточно оборотов для предотвращения насыщения при полной мощности при самая низкая частота интереса.

внешние обмотки. Обычно это приводит к неравному сопротивлению в каждой половине обмотки и, следовательно, к неравным потерям. Хотя эти неравенства обычно не являются серьезными, они обычно означают, что одна сторона двухтактного усилителя зажимается раньше, чем другая, и вызывает некоторые искажения на более низких уровнях.

Рисунок 3 – Обмотки Pi для выходного трансформатора

Альтернативой традиционной многослойной обмотке является обмотка пи (π). Они никогда не были популярны, возможно, потому, что намоточные машины должны быть специально настроены для такой намотки, и межслойная изоляция становится проблемой. Фотография трансформатора с пи-обмоткой и усилителя с видимыми изображениями показана выше. Он был построен Джоном Бернеттом несколько лет назад. В окончательном варианте было 8 первичных обмоток, зажатых между 9 вторичными.Трансформаторы с Pi-обмоткой симметрично сбалансированы и имеют высокочастотную характеристику, которая вдвое больше, чем у обычного выходного трансформатора со слоистой обмоткой. Этот тип обмотки обеспечивает наилучшее согласование сопротивлений между каждой половиной первичной обмотки.

Тороидальные сердечники – отличный способ сделать выходной трансформатор с высокими рабочими характеристиками. Из-за формы тороида и полного отсутствия даже самого маленького воздушного зазора индуктивность рассеяния очень мала. Минимальное чередование даст результаты лучше, чем у традиционного трансформатора с множеством чередующихся обмоток.Однако тороидальные сердечники чрезвычайно чувствительны к малейшему дисбалансу постоянного тока, поэтому крайне важно, чтобы выходные клапаны были точно согласованы, чтобы гарантировать, что любая составляющая постоянного тока подавляется на всех уровнях мощности. Каждый выходной клапан должен иметь катодный резистор 10 Ом для облегчения измерения тока, поэтому легко измерить напряжение на резисторе, чтобы определить ток на различных уровнях мощности от нуля до максимума.

Независимо от формы сердечника, важно, чтобы было достаточно материала сердечника (обычно кремнистой стали, предпочтительно с ориентированной зернистостью), чтобы поддерживать максимальную допустимую плотность потока, прежде чем эффекты насыщения сердечника станут слышны.Это влияет только на самые низкие частоты и не зависит от индуктивности. Трансформатор может иметь более чем достаточную индуктивность, но не может воспроизводить любую частоту ниже 50 Гц без серьезных искажений. Искажение вызвано насыщением сердечника, и единственный способ уменьшить плотность потока – это либо уменьшить напряжение, либо добавить больше витков, либо использовать сердечник большего размера.

Нормальный сплав кремнистой стали может использоваться с плотностью потока до 1,7 Тесла для материала с ориентированной структурой, или около 1.3 тесла для неориентированного (обычного) материала сердцевины. Для звука максимальная рекомендуемая плотность потока составляет до 0,5 Тесла – если она больше, искажения резко возрастают. В общем, значения между 0,3-0,4 Тесла являются оптимальными для низкого уровня искажений при использовании пластин E-I. Тороидальные трансформаторы часто могут работать с более высокой плотностью магнитного потока, потому что потери намагничивания (причина преждевременных искажений) очень низкие. Я не собираюсь описывать процесс проектирования, так как он является предметом целых книг.В сети есть некоторая информация, которая может быть полезной, а на сайте ESP есть несколько статей, посвященных трансформаторам – см. Статью Transformers – Part 2 для некоторых деталей, необходимых для понимания трансформаторов в целом.

Многие выходные трансформаторы слишком малы, чтобы обеспечить полную мощность на самой низкой заявленной частоте. В то время как отклик трансформатора мощностью 100 Вт может быть ровным до 20 Гц при выходной мощности 1 Вт или даже 10 Вт, при 20 Гц он может быть способен только на 30 Вт, прежде чем искажения станут недопустимыми.По мере уменьшения частоты вам потребуется больше витков на первичной обмотке и / или сердечник большего размера, чтобы поддерживать плотность потока значительно ниже насыщения. Как и в случае со всеми производимыми продуктами, существует тщательный баланс между производительностью (и размером) и стоимостью. Трансформатор, который может обеспечить 100 Вт при 20 Гц без слышимых искажений, действительно становится очень большим или имеет такое количество витков на первичной обмотке, что резистивные (медные) потери становятся чрезмерными и страдают характеристики на высоких частотах.

В качестве примера, если использовать стандартную пластину толщиной 1½ дюйма (38 мм) со стопкой 2 дюйма (50 мм), вам в идеале потребуется более 2500 витков провода на первичной обмотке, чтобы иметь возможность снизить частоту до 25 Гц на полной мощности, предполагая 600 В RMS на первичной обмотке (типично для усилителя с пластиной питания 500 В).Учитывая, что общее сопротивление обмотки должно быть низким (желательно менее 100 Ом), трансформатор будет трудно намотать, кроме как квалифицированным специалистом. Это большой и дорогой трансформатор – только сердечник весит около 3 кг. Согласно Руководству разработчика Radiotron, основное правило заключается в том, что ядро должно весить около 77 г / Вт, так что для 100 Вт это 7,7 кг. К сожалению, приведенная цифра не сопровождалась подробностями о минимально допустимой частоте, однако было упомянуто, что ядро может быть уменьшено там, где допускаются менее протяженные басы или более высокие искажения.ИМО, эта цифра весьма пессимистична, хотя и представляет некоторую процентную стоимость. Как правило, сердечник должен быть наполовину меньше заявленного при условии, что в нем используется кремнистая сталь с ориентированной зеренной структурой. Имейте в виду, что полная мощность с понижением до 30 Гц или меньше никогда не требуется, потому что уровни энергии ниже ~ 40 Гц, как правило, довольно низкие.

Обычно считается, что индуктивность должна быть достаточно большой, чтобы индуктивное реактивное сопротивление на самой низкой частоте было не меньше импеданса пластина-пластина трансформатора (R _PP) параллельно с удвоенным импедансом пластин вентилей (2 × r _P).На этой частоте отклик будет на 3 дБ ниже. Для расчета минимальной индуктивности …

Z = (2 × r _P) || R _P-P (где Z – полное сопротивление в Ом)
L = Z / 2 × π × f ₃ (где L – индуктивность в Генри, X _L – индуктивное сопротивление в Ом)

На практике индуктивность должна быть намного больше, по большей части просто для того, чтобы свести к минимуму максимальную плотность магнитного потока.Индуктивность – это в лучшем случае «движущаяся цель», потому что она изменяется в зависимости от уровня и частоты сигнала. Это также общеизвестно сложно измерить, потому что потери в сердечнике и сопротивление обмотки обычно делают большинство измерений бессмысленными. Совсем не редко для хорошего выходного трансформатора расчетная индуктивность значительно превышает 100 Генри, даже если менее половины этого значения может быть «достаточным» на основе формулы. На низкочастотной резонансной частоте громкоговорителя общий импеданс может заметно увеличиться, поэтому трансформатору обычно требуется намного больше индуктивности, чем может показывать простая теория.

Выходные трансформаторы

, конечно, не волшебство, но конструкция трансформатора, обеспечивающего отличные характеристики во всем частотном диапазоне, является не только наукой, но и искусством. Слишком много нематериальных факторов и слишком много противоречивых требований, чтобы можно было просто набросать красивую формулу, охватывающую все.

Большинство старых художников, которые знали все уловки и могли спроектировать отличный трансформатор на лету, теперь ушли, и с их уходом потеряно много ценных знаний.

Хотя старые книги по этой теме содержат большую часть необходимой нам информации, я могу заверить вас, что она не подходит для легкого чтения, и в большинстве формул используются старые британские единицы измерения и единицы. Да, они могут быть преобразованы, но не мной.

Особенно для работы на низких частотах чистый постоянный ток в обмотках вызовет преждевременное насыщение, потерю индуктивности и искажения. Первичные обмотки с центральным отводом имеют постоянный ток, но в правильно настроенном усилителе постоянный ток в каждой половине обмотки будет одинаковым, но в противоположных направлениях.Это приводит к полному подавлению магнитного потока, вызванного постоянным током, так что сердечник на холостом ходу вообще не имеет магнитного потока. Любой постоянный ток, который вызывает магнитный поток в сердечнике, просто создает проблемы, и единственный способ предотвратить насыщение – это создать воздушный зазор. Это снижает эффективную проницаемость сердечника, поэтому для той же индуктивности требуется больше витков. Максимальный уровень переменного тока, с которым ядро может работать без насыщения, составляет менее половины от максимального. Трансформатор должен быть значительно больше и иметь больше витков, чтобы получить достаточную индуктивность для хороших низкочастотных характеристик (таким образом, увеличивая сопротивление обмотки и индуктивность рассеяния), но он никогда не будет работать должным образом.

Излишне говорить, что усилители SET (несимметричные триоды) имеют полный постоянный ток покоя, протекающий в первичной обмотке, и в этом отношении являются явной катастрофой.

3 – Индуктивность утечки

Требования к хорошему высокочастотному отклику почти диаметрально противоположны требованиям к низким частотам. Вот почему первичные и вторичные частоты чередуются, чтобы максимально расширить полосу пропускания трансформатора. Сопротивление обмотки, паразитная емкость, индуктивность рассеяния и фазовый сдвиг (чему способствует и способствует громкоговоритель) – все это увеличивает искажения на высоких частотах, и даже поддержание идеально сбалансированной первичной обмотки становится трудным.

Сердечник трансформатора выше нескольких кГц является избыточным – его можно физически удалить, и трансформатор по-прежнему работает нормально. Фактически, искажения обычно ниже, потому что нет потерь в сердечнике, которые могли бы испортить ситуацию. Однако индуктивность рассеяния увеличивается из-за отсутствия сердечника, направляющего магнитный поток. Однако индуктивность рассеяния – лишь одна из нескольких причин, вызывающих преждевременный спад высоких частот.

У трансформатора много возможностей испортить высокочастотную характеристику.Емкость между обмотками (от первичной к вторичной), межслойная емкость (между первичными слоями), емкость по отношению к сердечнику, дисбаланс высокочастотного импеданса, вызванный несбалансированной паразитной емкостью, и, конечно же, импеданс самой нагрузки громкоговорителя. Очевидно, что важно, чтобы индуктивность рассеяния была одинаковой для каждой половины первичной обмотки.

Как отмечалось выше, индуктивность рассеяния является основным фактором высокочастотных потерь. Индуктивность утечки – это паразитный компонент в эквивалентной схеме, который вызывается потоком, генерируемым в первичной обмотке (ах), который не может пройти через вторичную (ые) обмотку (и).Чередование минимизирует эффект, но некоторому потоку всегда удается «уйти», а индуктивность рассеяния находится последовательно с основной обмоткой. Таким образом, он создает импеданс, который блокирует высокочастотные сигналы, причем эффект усиливается с увеличением частоты. Полное сопротивление индуктивности рассеяния на заданной частоте можно определить из …

X _L = 2 × π × L _L × f (где X _L – индуктивное сопротивление в омах, а L _L – индуктивность рассеяния в Генри)

Если трансформатор имеет индуктивность рассеяния 20 мГн, он имеет полное сопротивление 2500 Ом на частоте 20 кГц.Он появляется последовательно с главной обмоткой и импедансом пластины выходных клапанов, поэтому, если сопротивление первичной обмотки трансформатора составляет 2500 Ом, сопротивление обмотки составляет 100 Ом, а сопротивление пластины составляет 4000 Ом (исключительно в качестве примера), выходной сигнал будет на 3 дБ ниже. на частоте 52,5 кГц в результате индуктивности рассеяния. Как видите, относительно небольшая индуктивность рассеяния может легко вызвать довольно большую потерю ВЧ сигнала. Тороидальный выходной трансформатор может иметь индуктивность рассеяния менее 3 мГн, в то время как трансформатор с основным (и минимальным) чередованием может превышать 30 мГн.Индуктивность утечки для данной топологии обмотки трансформатора пропорциональна квадрату числа витков.

Z = Z _P-P + r _P + R _W (где Z _P-P пластина-пластина сопротивление, r _P – сопротивление пластины, а R _W – сопротивление обмотки)
f ₃ = Z / (2 × π × L _L) (где f ₃ – понижающая частота на 3 дБ в Гц, Z – полное сопротивление, а L _L – индуктивность рассеяния)

В приведенном выше примере высокочастотная характеристика будет -3 дБ на частоте 52.5 кГц. Если трансформатор имеет несколько чередующихся вторичных обмоток и несколько ответвлений с импедансом динамика, индуктивность рассеяния почти всегда будет другой (выше), если не используется вся вторичная обмотка. Например, если предусмотрены ответвители динамика на 4, 8 и 16 Ом, вся вторичная обмотка не может использоваться для всех трех ответвлений. Обмотки могут быть включены последовательно на 16 Ом и параллельно на 4 Ом, но отвод на 8 Ом не может использовать всю вторичную обмотку. Даже параллельные соединения должны выполняться с большой осторожностью, и каждая параллельная секция должна иметь точно такое же количество витков.Разница в один оборот может привести к серьезным потерям, локальному нагреву и очень плохой работе.

Наконец, поскольку трансформатор имеет паразитную емкость и индуктивность рассеяния, он также имеет собственную резонансную частоту. В зависимости от трансформатора это может варьироваться от 50 кГц или около того до нескольких сотен кГц. Саморезонанс вызывает звон при резких переходных процессах и может быть источником скачков напряжения, если усилитель перегружен.

4 – Импеданс и обратная связь
Применение отрицательной обратной связи было сделано для достижения трех основных целей…
Уменьшить выходное сопротивление
Уменьшить шум
Уменьшить искажения
Простые (дешевые) продукты были гораздо больше заинтересованы в снижении шума, чем в чем-либо еще, но также были ограничены выходным трансформатором и редко могли применять достаточную обратную связь, чтобы произвести сильное впечатление на искажения или импеданс, но снижение шума было необходимо. Без обратной связи уровни шума из динамика часто были очень навязчивыми, поэтому обратная связь снижала шум и усиление до «приемлемых» уровней.
Поскольку трансформатор не имеет собственного импеданса, он просто отражает импеданс нагрузки обратно на выходные клапаны. Если сопротивление нагрузки изменяется, изменяется и сопротивление, видимое клапанами. Нагрузки громкоговорителей известны своим импедансом, который меняется в зависимости от частоты, поэтому выходные клапаны не имеют постоянного импеданса. Из-за этого традиционно выходные трансформаторы проектируются на основе номинального импеданса нагрузки, который считается резистивным во всем звуковом диапазоне.
На самом деле выбора нет, потому что было бы невозможно попытаться учесть фактическое сопротивление каждого громкоговорителя на каждой частоте, поэтому компромисс необходим. Поэтому в следующих расчетах для всех расчетов предполагается резистивная нагрузка при номинальном сопротивлении. Большая часть этой информации подробно описана в первой части этой статьи и будет рассмотрена здесь лишь кратко.
В технических паспортах многих клапанов указано рекомендованное сопротивление пластина-пластина для различных условий эксплуатации, но они носят скорее академический, чем практический характер.Обычно они предполагают, что потерь нет и что напряжение источника питания остается постоянным независимо от нагрузки. Ни один из этих условий не существует в реальном усилителе.
Коэффициент трансформации трансформатора (и, следовательно, его коэффициент импеданса) определяется максимальным напряжением и током, подаваемыми на выходные клапаны, без превышения их номинальных значений. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить запас прочности, особенно для пикового напряжения. Следует избегать пробоя цоколя клапана или трансформатора (когда пиковое напряжение превышает способность изоляции предотвращать прохождение тока), так как это может привести к очень дорогостоящему ремонту.
Напряжение переменного тока, возникающее на первичной обмотке двухтактного выходного каскада, вдвое превышает напряжение на пластине любого выходного клапана. Все выходные клапаны имеют напряжение «насыщения», и пластина обычно достигает минимального напряжения на 30–120 В выше катодного напряжения. Точная цифра зависит от типа и возраста клапана, напряжения экрана и нагрузки. Хотя можно получить цифры из таблиц данных, эта область часто очень оптимистична, что приводит к ложным выводам. Основное правило гласит, что среднеквадратичное значение напряжения на трансформаторе составляет примерно 1.В 1 раз больше постоянного напряжения.
Например, двухтактный усилитель может иметь напряжение питания пластины 600 В. Если предположить фиксированное смещение и минимальное напряжение между пластиной и катодом 80 В, пиковое напряжение, доступное на пластине, составит 600 – 80 = 520 В. Это ~ 368В RMS. Таким образом, полное напряжение на первичной обмотке составляет 736 В. Это предполагает, что напряжение питания постоянного тока не падает, но оно будет. Типичное регулирование постоянного тока составляет около 10%, поэтому при полной нагрузке напряжение питания будет снижено на 10% от 600 В или 60 В.Максимальный переменный ток на каждом клапане теперь составляет 600 – 80 – 60 = 460 В или 325 В RMS. Это дает общее напряжение на первичной обмотке трансформатора 650 В RMS. Сокращенный метод (умножение постоянного тока покоя на 1,1) дает 660 В RMS – для меня этого достаточно.
Если этот усилитель предназначен для выдачи 50 Вт на 8 Ом, напряжение, требуемое на вторичной обмотке, составляет 20 В (среднеквадратичное значение), поэтому коэффициент трансформации – это просто первичное напряжение, деленное на вторичное напряжение – 33: 1. Коэффициент импеданса равен 33 квадрату, что составляет 1089: 1, поэтому первичный импеданс составляет 8712 Ом.Обратите внимание, что здесь я не сделал поправки на тип клапана. В значительной степени это несущественно – нужно просто выбрать клапаны, которые имеют требуемые характеристики, или изменить напряжение и мощность в соответствии с клапанами, которые вы хотите использовать. Для этого примера подойдет EL34 или 6L6GC, или вы можете просто использовать KT88 и покончить с этим. Конечно, в какой-то мере решение по выпускным клапанам уже принято. Никто не будет настолько глуп, чтобы предположить, что вы можете получить 50 Вт, например, от пары клапанов EL84.
Если необходимо использовать отрицательную обратную связь, в выходной секции трансформатора и клапана будет фазовый сдвиг, который в конечном итоге вызовет колебания. В то время как колебания могут происходить на высоких или низких частотах, немногие ламповые усилители имеют достаточное усиление (скажем) на 5 Гц для генерации, но большинство из них будет иметь более чем достаточное усиление на высоких частотах. На частоте, на которой выходной сигнал трансформатора понижен на 3 дБ, имеется фазовый сдвиг, который при добавлении к другим фазовым сдвигам в секции усилителя может быть достаточным, чтобы вызвать колебания.Одним из распространенных методов коррекции фазы является добавление небольшого конденсатора к резистору обратной связи, чтобы сдвинуть фазу назад достаточно далеко, чтобы предотвратить колебания, а в других случаях коэффициент усиления секции усилителя мощности намеренно снижается, чтобы гарантировать стабильность усилителя. .
Хотя можно вычислить фазовые сдвиги и определить все значения компонентов математически, обычно гораздо проще (и намного быстрее) использовать эмпирический подход. Существует так много влияний, которые нелегко рассчитать или смоделировать, что попытки сделать это – пустая трата времени.Если собственная резонансная частота трансформатора находится в пределах полосы пропускания усилителя, может потребоваться использовать сеть Цобеля для минимизации фазового сдвига, который может легко превысить критическое значение 180 °, необходимое для колебаний. При таком большом фазовом сдвиге отрицательная обратная связь становится положительной, и усилитель будет колебаться, если не будут приняты корректирующие меры.
5 – Блоки питания Источники питания для клапанных усилителей
обычно довольно примитивны, но для многих проектов они должны быть намного лучше, чем обычно.Подача B + должна быть хорошо отрегулирована и как можно более бесшумной, особенно для сверхлинейной работы. Во времена расцвета ламповых усилителей входные дроссельные фильтры были обычным явлением в источниках питания, но сейчас их мало. Традиционный конденсаторный входной фильтр почти универсален, даже несмотря на то, что у этого типа очень плохая регулировка. Частично проблема заключается в том, что сильноточные дроссели (катушки индуктивности) большие и дорогие, а дорогостоящие высоковольтные электролитические конденсаторы сейчас широко распространены – в основном из-за требований импульсных источников питания.Хотя поклонники ламп могут думать, что эти электроны созданы для них и их ламповых усилителей, это, к сожалению, не так.
Кажется, что разработчики нередко указывают трансформаторы, которые не имеют достаточно высокого номинала ВА для вентильных усилителей. Это особенно верно для гитарных усилителей, потому что они часто подвергаются клиппированию на длительные периоды времени, поэтому выходная мощность намного выше, чем при синусоидальном режиме. Типичный ламповый усилитель мощностью 100 Вт может выдавать более 150 Вт при максимальной мощности, и это необходимо учитывать при проектировании.Все усилители вентилей имеют довольно высокий ток покоя, который представляет собой ток смещения выходного каскада, ток, потребляемый каскадами предусилителя (который обычно очень мал), и, конечно же, нагреватели для всех вентилей. Для этого нет никаких ориентиров – это зависит от множества факторов и должно рассчитываться для каждой конструкции – с учетом допуска!
В типичном ламповом усилителе требуется много разных напряжений, и совершенно необходимо, чтобы любые помехи, вызванные выходным каскадом, не могли проникнуть в каскады предусилителя.В результате возникает форма колебаний, обычно называемая «моторной лодкой», так называемая, потому что она звучит скорее как одноцилиндровый лодочный двигатель старого образца. Этот тип колебаний наблюдается почти всегда из-за недостаточной фильтрации между каскадами или из-за того, что предусилителю разрешено обеспечивать усиление для исключительно низких частот.
Следует понимать, что в ранних конструкциях часто использовались очень маленькие конденсаторы фильтра. Это было сделано не для улучшения звука, а потому, что дорогостоящие электрические приборы просто не были доступны.Если вы заглянете внутрь усилителя эпохи 1940-х, вы можете увидеть конденсаторы с номиналом 8 мкФ, или, возможно, 16 мкФ, или 20 мкФ + 20 мкФ (в одной банке), где в противном случае вы могли бы использовать конденсатор на 450 мкФ. Используемые значения были теми, что были доступны в то время, и тогда никто даже не подумал бы об использовании конденсатора 470 мкФ 450 В, потому что они не существовали для потребительских товаров (а, возможно, и вовсе не существовали). Некоторые усилители даже использовали бумагу и фольгу в масляных крышках. Хотя у них (предположительно) неопределенный срок службы, доступные значения были чрезвычайно низкими по сегодняшним стандартам.
Нынешняя тенденция делать усилители такими же, какими они были в 1930-х годах, в том числе старые малоценные электролитические (или бумажные в масле) колпачки, просто проста. глупый. Любой, кто думает, что это хорошая идея, должен – немедленно – перенести свою музыкальную коллекцию на диски шеллаком, чтобы испытать полную благо эпохи. Также лучше всего заменить кварцевые часы в комнате для прослушивания механическими часами. Трубки и куртки не обязательны.
Для силовых трансформаторов
часто требуется несколько различных обмоток, некоторые из которых имеют высоковольтную изоляцию, поэтому нити выпрямительных вентилей изолированы от всего остального.Нити большинства выпрямительных вентилей нагреваются напрямую, а на катод подается положительное напряжение (подробнее об этом позже). Каждая дополнительная обмотка занимает ценное место в трансформаторе, поэтому в интересах каждого свести количество обмоток к минимуму. Раньше (вентильные выпрямители) вторичная обмотка высокого напряжения всегда представляла собой обмотку с центральным отводом. Это упростило выпрямление, но затратило довольно много места и обеспечило выработку гораздо большего напряжения, чем необходимо.Обмотка с центральным ответвлением для двухполупериодного выпрямителя требует общего напряжения в два раза больше, чем у мостового выпрямителя, но в то время не было другого разумного выбора. В то время как удвоители и даже тройники напряжения делались с использованием вентильных выпрямителей, в большинстве случаев требуется несколько изолированных обмоток накала, что, мягко говоря, несколько неудобно.
На рис. 4 показаны основные типы выпрямителей, используемых в ламповых усилителях. Для моделирования трансформатор предполагался идеальным (т.е. без потерь, кроме эквивалентного сопротивления обмотки, как показано), а нагрузка на каждый источник питания 600 В составляла 6 кОм (номинально 100 мА).Диоды все 1N4007.
Обратите внимание, что для двухполупериодного выпрямителя требуются диоды с более высоким напряжением. Максимальное обратное напряжение на диодах составляет удвоить выходного постоянного тока (в данном случае 1200 В). Для других выпрямителей требуется, чтобы диоды были рассчитаны только на максимальное напряжение постоянного тока.

Рисунок 4A – Типы выпрямителей, полноволновой и мостовой
Традиционный двухполупериодный выпрямитель имеет смысл только при использовании вентильного выпрямителя, что само по себе глупо из-за дополнительных потерь.Хотя мостовой выпрямитель – лучшее предложение, он (как и двухполупериодный выпрямитель) обычно требует двух последовательно соединенных конденсаторов, чтобы получить требуемое номинальное напряжение. В двух приведенных выше схемах балансировочные резисторы включены в крышки фильтра, чтобы обеспечить одинаковое напряжение на них. Это не обязательно, потому что (вопреки распространенному мнению) они уравновешивают себя, но традиционно их все равно включают. Они также служат второстепенной цели – снимают крышки фильтра.Это предотвращает сохранение высокого напряжения на крышках после отключения питания.

Рисунок 4B – Типы выпрямителей, мост с центральным отводом и удвоитель напряжения
Мост с центральным отводом – очень распространенная конструкция, и балансировочные резисторы не требуются. Он обеспечивает точку половинного напряжения, а частота пульсаций в два раза превышает частоту сети как в точках полного, так и в точках половинного напряжения. Удвоитель напряжения создает пульсации на частоте сети в точке половинного напряжения.
Все 4 представленных типа обеспечивают практически идентичные пульсации напряжения, а выходные напряжения, входные токи и КПД показаны в следующей таблице. Сопротивление обмотки основано на приблизительном предположении и показано только в качестве ориентировочного значения. Для питания удвоителя напряжения требуется половина витков, поэтому площадь поперечного сечения проводов следует увеличить вдвое, чтобы сделать сопротивление в четыре раза меньше, чем у других типов. Частота, использованная для моделирования, составляла 50 Гц, а выходной постоянный ток – около 94 мА для каждой версии.
Тип Действующий ток Пиковый ток Пульсация Выход постоянного тока ВА Вход Выходная мощность
Полная волна 2 × 158 мА 642 мА 2,27 В RMS 565 В 94,9 ВА 53,27 Вт
Мост 223 мА 657 мА 2.27 В RMS 564 В 94,4 ВА 53,12 Вт
C.T. Мост 2 × 223 мА 636 мА 2,27 В RMS 565 В 95,5 ВА 53,12 Вт
Удвоитель 445 мА 1,27 A 2,26 В RMS 563 В 94,6 ВА 52,99 Вт
Таблица 1 – Сравнение выпрямителей
Среднеквадратичный ток сравнительно не важен – пиковый ток в сочетании с сопротивлением обмотки является основной причиной плохого регулирования для всех конденсаторных входных фильтров всех .Средняя мощность, рассеиваемая на сопротивлении обмотки, (практически) одинакова для каждого из выпрямителей (~ 2,5 Вт), как и их общий КПД. Традиционный двухполупериодный выпрямитель – это наихудший выбор, потому что в любой момент времени используется только половина обмотки, поэтому часто требуется трансформатор большего размера для того же выхода, чтобы разместить дополнительный провод. Пиковый ток почти такой же, как у мостового выпрямителя, но обмотка занимает вдвое больше ценного пространства обмотки по сравнению с мостом (с центральным ответвлением или без него) или удвоителем напряжения.
Обратите внимание, что как среднеквадратичные, так и пиковые входные токи (во вторичной обмотке трансформатора) значительно выше ожидаемых. Все конденсаторные входные фильтры имеют одинаковые характеристики. Если измерить входную мощность , все типы выпрямителей примерно одинаковы – около 56 Вт плюс-минус ½ Вт или около того. Номинальные значения ВА важны для обеспечения правильного размера трансформаторов, независимо от типа выпрямителя. Очевидно, высокое значение ВА вызвано несинусоидальной формой волны тока – все показанные трансформаторы / выпрямители имеют коэффициент мощности около 0.59, и это вполне нормально для конденсаторных входных фильтров.
Все результаты, показанные здесь, были смоделированы и использовали чистый синусоидальный сигнал. На самом деле форма сигнала в сети обычно в некоторой степени искажена (обычно плоская), поэтому измеренные значения будут немного отличаться от показанных. В частности, пиковые токи будут немного ниже, чем показывает моделирование, а напряжения будут немного ниже даже при тех же действующих значениях напряжения трансформатора и сопротивления обмоток.Номинальные значения ВА были измерены (снова с помощью симулятора) в первичной цепи трансформатора. Если бы вы, например, добавили вторичные токи для двухполупериодного выпрямителя, вы получите совершенно неправильный ответ (2 × 158 мА – это 316 мА, но это неверно). Представленные цифры считаются точными в пределах ограничений используемого мной симулятора.
И для удвоителя напряжения, и для моста с центральным ответвлением требуется два конденсатора, и их номинальное напряжение вдвое меньше, чем у двух других выпрямителей, но емкость удваивается.Вы также получаете «бесплатный» источник половинного напряжения, но пульсации напряжения соответствуют частоте сети удвоителя (50/60 Гц), а не 100/120 Гц, как показано на шинах 600 В. При напряжении выше 450 В для большинства комбинаций выпрямитель / фильтр потребуются две последовательно соединенные конденсаторы, поскольку более высокие напряжения на конденсаторах недоступны. В целом, при принятии решения о типе выпрямителя, мост (или мост с центральным отводом) обычно является лучшим выбором. Если вам нужен только конденсаторный входной фильтр, подобный показанному выше, удвоитель напряжения может выиграть по стоимости – если вы сможете получить подходящий трансформатор.
Удвоители напряжения
имеют плохую репутацию у многих разработчиков электроники, но это часто происходит из-за нереалистичных сравнений, например, использования одного и того же трансформатора (поэтому сопротивление обмотки не изменяется) или нереалистичных ожиданий. Из вышеизложенного очевидно, что все значения потребляемой и выходной мощности очень близки, поэтому врожденной неэффективности нет (распространенное утверждение, но ложное, как вы можете видеть из таблицы).
Абсолютно наихудший вариант выпрямителя – это двухполупериодный.Трансформатор неэффективен и может потребовать большего сердечника, потому что требуется вдвое больше провода, но в любой момент времени используется только половина обмотки. Диоды нуждаются в гораздо более высоком номинальном напряжении, потому что пиковое обратное напряжение вдвое превышает напряжение постоянного тока (внимательно проанализируйте схему, если вы не видите причину этого). Выходное напряжение переменного тока также намного выше, чем у моста или удвоителя, поэтому изоляция трансформатора (и внешняя) должна соответствовать напряжению. Если этого можно избежать, никогда не используйте стандартный двухполупериодный выпрямитель – используйте либо мостовую схему, либо удвоитель напряжения.
5.1 – «Мягкие» блоки питания
По причинам, которые я не могу понять, некоторые утверждают, что «мягкий» (более наглядный) источник питания, который использовался компанией XYZ в 1950 году, «хорош» и делает звук усилителя «лучше». Черт возьми! В случае усилителей Hi-Fi вам нужно, чтобы питание было как можно более жестким. Любое изменение напряжения B + вызывает изменение тока смещения клапана, поэтому на высоких уровнях усилитель будет иметь недостаточное смещение. В случае двухтактных тетродных или пентодных усилителей достаточно отрегулировать напряжение экрана, и это будет поддерживать стабильное смещение.После регулирования напряжения экрана необходимо также отрегулировать подачу отрицательного смещения. Несоблюдение этого правила может вызвать сдвиг смещения при изменении напряжения сети.
Для сверхлинейных выходных каскадов полный B + должен быть максимально стабильным. Лишь очень немногие производители использовали отдельную обмотку выходного трансформатора для экрана, чтобы он мог работать при более низком напряжении. Для жилищного строительства или даже современного производства это нецелесообразно из-за значительной дополнительной стоимости трансформатора.Когда использовалась отдельная обмотка, подача экрана иногда полностью регулировалась (например, McIntosh MC3500 и MI350). Нет ничего хорошего в том, чтобы иметь сырой блок питания, который выходит из строя, как только вы потребуете немного энергии от усилителя.
Идеальный источник питания имеет низкую пульсацию и может обеспечивать полное номинальное напряжение вплоть до полной мощности без значительного падения или увеличения пульсаций. Дроссельные входные фильтры были одним из методов, который использовался для достижения этой цели, но в новой конструкции почти наверняка дешевле построить регулируемый источник питания.Это нетривиальная задача, потому что регулятор должен выдерживать катастрофический отказ клапана. В то время как клапаны производились в США, Великобритании, Европе и Австралии, катастрофический отказ клапана был почти неслыханным случаем для усилителей Hi-Fi, поэтому никаких специальных мер предосторожности не требовалось. Это уже не так.
Иная ситуация с гитарными усилителями. Мокрый источник питания позволяет переходным процессам достичь полной мощности, но длительная мощность снижается. Вопрос о том, действительно ли это дает что-нибудь полезное, остается спорным, хотя многие игроки настаивают, что предпочитают звук усилителей с вентильными выпрямителями (которые, разумеется, обеспечивают сырую мощность).Спорный вопрос, смогут ли они определить разницу в двойном слепом тесте, потому что разница в мощности обычно значительно меньше 3 дБ.
Если установлено, что это не только слышно, но и обеспечивает желаемый звук, этого легко добиться путем последовательного включения резисторов с кремниевыми выпрямителями. Как отмечалось в другом месте этой статьи, клапанных выпрямителей следует избегать любой ценой. Они дороги, неэффективны, не очень хорошо работают, часто имеют низкую продолжительность жизни и не имеют никаких преимуществ.
Клапанные выпрямители
имеют одно небольшое преимущество в том, что источник питания HT получает автоматический плавный пуск, поскольку нагревателям или нитям нити требуется время для достижения рабочей температуры. Этот может быть преимуществом в некоторых схемах, но если необходима задержка, гораздо лучше сделать это электронным способом (например, с использованием полевого МОП-транзистора), чем использовать ламповый выпрямитель с его многочисленными недостатками и ограничениями.
5.2 – Звук постоянного тока
Обычно можно сказать, что у DC нет звука, потому что это DC, и вы его не слышите.Однако с ламповыми усилителями дело обстоит иначе. Для транзисторного или операционного предусилителя источники выпрямляются, сглаживаются и регулируются, поэтому пульсации практически не будет и шум будет минимальным. Эти варианты слишком дороги и слишком утомительны для реализации с высокими напряжениями.
Небольшие регуляторы иногда используются для поддержания очень низкой пульсации и хорошей стабильности напряжения для экранных сеток, но даже это редко. Большинство вентильных усилителей работают с нерегулируемыми источниками питания, которые часто имеют слишком сильную пульсацию, особенно на полной мощности.Поскольку постоянный ток имеет значительную пульсацию переменного тока на частоте 100 Гц или 120 Гц (сеть 50/60 Гц соответственно), теперь он имеет очень определенный звук – ничего из этого нежелательно. Идеальный источник питания поддерживает постоянное напряжение с минимально возможными колебаниями переменного тока.
На заре ламповых усилителей емкость была крайне ограничена, поэтому часто возникали сильные пульсации. Сегодня мы можем получить гораздо более высокую емкость – это позволяет свести к минимуму пульсации, но полностью удалить их практически невозможно.Во всех ламповых усилителях необходимо использовать как можно большую емкость. Хотя вы увидите много усилителей с конденсаторами фильтра 50 мкФ или меньше, в большинстве случаев вы должны стремиться к 500 мкФ или более. Более плавное питание постоянного тока всегда улучшает качество звука, но, естественно, есть момент, когда добавление большей емкости больше не обеспечивает пропорционального улучшения. Именно здесь вступает в действие «закон убывающей отдачи».
Конечно же, простое добавление дополнительных колпачков редко бывает полным ответом.Фильтрующие дроссели играют большую роль в уменьшении пульсаций, и при относительно низком токе используются резисторы для снижения пульсаций и напряжения. Это обычно наблюдается в секциях предусилителя. Конденсаторы должны быть достаточно большими, чтобы гарантировать, что низкочастотные колебания напряжения питания не влияют на питание предусилителя. Если слишком мало, пульсация может быть неслышной, но весь усилитель может иметь нестабильность низких частот. Как отмечалось выше, это обычно известно как «катание на моторных лодках».
Конструкция источника питания имеет решающее значение для успеха или неудачи любого проекта лампового усилителя.Каждый аспект источника питания требует пристального внимания, и минимизация последовательного сопротивления для источников питания с высоким током является первоочередной задачей для обеспечения хорошего регулирования. Напряжение постоянного тока будет падать на по мере увеличения тока – ничего не останется, кроме как добавить дорогие схемы регулятора. В лучших ламповых усилителях мощности, когда-либо созданных, не использовались регулируемые источники питания B +, поэтому мы знаем, что отличная производительность возможна, но не глупо.
Если используются тетроды или пентоды, рассмотрите возможность регулирования подачи экрана.Ток относительно невелик, если он спроектирован должным образом, а сетка экрана имеет решающее значение для работы клапанов – гораздо больше, чем думают большинство конструкторов-любителей. Если вы пытаетесь создать высококачественный усилитель, не поддавайтесь искушению повторить приемы, которые вы видите в гитарных усилителях. Почти всегда они предназначены для производства с наименьшими затратами и вызывают чрезмерную деформацию при одновременном неправильном использовании клапанов.
Теоретические цели источника питания почти достижимы (идеальное регулирование и нулевой шум), но только по непомерно высокой цене.Как доказали McIntosh, Quad, Dyanaco, Audio Research и многие другие, исключительно хорошие усилители могут быть построены с использованием традиционных методов подачи питания. Вы не можете позволить себе стесняться, когда дело доходит до емкости и индуктивности – они могут снизить пульсации постоянного тока и шум до приемлемых уровней, но ваши лучшие друзья – большие электролитические конденсаторы.
Грубый совет заключается в том, что для номинального источника питания 500 В я предполагаю, что вам потребуется около 2 мкФ памяти и сглаживания на ватт средней выходной мощности постоянного тока для усилителей с выходной мощностью 50 Вт или более.Обратите внимание, что это максимальная мощность постоянного тока от источника, , а не выходная мощность в динамик. Для конденсаторного входного фильтра это приведет к размаху пульсаций напряжения, составляющему около 1,5% от напряжения питания. Эта емкость может быть распределенной – половина до дросселя фильтра, а оставшаяся часть после дросселя. Здесь много зависимостей, поэтому нельзя применять жесткие и быстрые правила – это просто отправная точка.
Для более низких мощностей рекомендуется добавить больше – очевидно, источник питания 5 Вт (можно использовать, возможно, для 1.Усилитель 5 Вт) со сглаживанием всего 10 мкФ едва ли достаточен, хотя процент пульсаций остается довольно постоянным. Для уменьшения пульсации используются следующие схемы.
6 – Дроссельные входные фильтры
Без двухполупериодных выпрямителей в секции 5, единственный разумный выбор для входного фильтра дросселя – это стандартный мостовой выпрямитель. Удвоители напряжения использовать нельзя, поскольку они по своей природе являются конденсаторными входными фильтрами. Входной фильтр дросселя (индуктора) имеет два основных преимущества – регулирование напряжения и пульсации напряжения.Поскольку индуктор включен последовательно с крышкой фильтра, большие пики тока, которые мы получаем с конденсаторным входным фильтром, исчезают, поэтому мгновенное падение напряжения на сопротивлении обмотки меньше. Пульсации также намного ниже при той же емкости, но напряжение постоянного тока ниже. Напряжение постоянного тока для конденсаторного входного фильтра примерно равно среднеквадратичному напряжению, умноженному на 1,414 (√2), но оптимизированный входной фильтр дросселя имеет выход постоянного тока, составляющий всего 0,88–0,9 от приложенного среднеквадратичного напряжения. Теоретическая формула…
В _{на выходе} = (2 × √2 / π) × В _RMS Почти точно 0,9 × RMS напряжение
Если подается 500 В переменного тока, вы получите около 450 В на выходе, если все сопротивления обмоток равны нулю. Как только сопротивление обмотки дросселя или силового трансформатора включено, они оба уменьшат напряжение постоянного тока и регулирования.
Удвоение нагрузки на конденсаторный входной фильтр питания почти вдвое увеличивает пульсации, но с входным фильтром дросселя изменений практически не происходит – пульсации напряжения остаются почти такими же.Кроме того, гармонический состав пульсации намного ниже – шестая гармоника (600 Гц) может быть на 75 дБ ниже уровня 100 Гц. Сравните это с конденсаторным входным фильтром, где шестая гармоника всего на 37 дБ ниже уровня 100 Гц. Это действительно важно для любого усилителя с плохим отклонением источника питания.
Несколько удивительно, но с большой индуктивностью входного фильтра дросселя, вторичный переменный ток трансформатора представляет собой почти прямоугольную волну на частоте сети. Между тем, ток через дроссель почти постоянный, потому что индуктивность препятствует любому изменению тока.Среднеквадратичное значение переменного тока такое же, как и для постоянного тока, поэтому пики тока, которые мы видели с конденсаторным входным фильтром, исчезли. С учетом всех этих приятных положительных моментов, которые можно сказать о входных фильтрах дросселя, вы вполне можете задаться вопросом о недостатках, и они приходят в большом количестве.
Когда питание подается в первый раз на любой входной фильтр дросселя, возникает период «звонка», когда напряжение поднимается до пика, падает ниже конечного напряжения и постепенно стабилизируется до постоянного напряжения. Период определяется резонансной частотой катушки индуктивности и последующего конденсатора, а максимальная амплитуда звона определяется нагрузкой.Входные фильтры дросселей также требуют минимальной нагрузки, иначе напряжение просто поднимется до пика формы волны переменного тока. Это может представлять собой значительное перенапряжение для конденсаторов и является одной из причин, по которой многие производители включают в себя номинальные значения импульсного напряжения. Раньше это было более распространено, чем сегодня, но это важное соображение.
Прежде чем клапаны нагреются и начнут потреблять ток, напряжение поднимется до максимума и стабилизируется только тогда, когда будет потреблен достаточный ток.Минимальный ток зависит от размера самого дросселя – более высокая индуктивность позволяет использовать меньшие нагрузки (меньший ток). Для схемы, показанной ниже, минимальная индуктивность для нагрузки 100 мА составляет 4 Генри (сопротивление обмотки 50 Ом). Все, что меньше этого значения, позволяет напряжению постоянного тока подниматься выше номинального значения 370 В, ожидаемого от источника питания.

Рисунок 5 – Входной фильтр дросселя
По мере увеличения тока нагрузки индуктивность может уменьшаться с небольшим изменением рабочих характеристик.Поскольку дроссель имеет металлический сердечник, имеет значительный постоянный ток в обмотке и должен иметь воздушный зазор для предотвращения насыщения, возникает новая возможность. Почти по самой своей природе индуктор, построенный, как описано, будет иметь переменную индуктивность. По мере увеличения тока индуктивность уменьшается, и наоборот. Это называется качающимся дросселем. Использование качающегося штуцера позволяет сделать штуцер физически намного меньше, чем в противном случае. Поворотные дроссели сделаны с (намного) меньшим воздушным зазором, чем фиксированные дроссели, поэтому индуктивность меняется в зависимости от нагрузки, когда сердечник начинает насыщаться.Они не работают так же хорошо, как фиксированные дроссели, но меньше, легче и дешевле.
Фиксированный дроссель может быть очень массивным, если он должен выдерживать значительный постоянный ток, но при этом сохранять свою полную индуктивность – точно так же, как трансформатор для несимметричного усилителя должен быть намного больше, чем ожидалось. Большой воздушный зазор необходим для поддержания плотности потока сердечника ниже насыщения при всех токах. Сопротивление обмотки (и резистивные потери) будет больше, чем у качающегося дросселя.

Рисунок 6 – Характеристики при включении с разной индуктивностью
На рисунке 6 показано поведение входного фильтра дросселя при первом включении питания.Если индуктивность соответствует нагрузке при включении, вы получите характеристики, показанные красной кривой. Зеленая кривая показывает, что происходит, если индуктивность слишком велика – в данном случае она увеличилась с 4 до 10 Ом. Как и в случае с трансформаторами, я не собираюсь пытаться предоставить учебное пособие, которое позволит вам проектировать дроссели фильтра, и я даже не собираюсь пытаться описать, как разработать входной фильтр дросселя. Существует так много сложностей и возможностей, что любая попытка будет бесполезной – и это при условии, что а) кто-то действительно заинтересован и б) что вы действительно можете получить дроссель фильтра, который разработан для того, что вам нужно.Очень часто усилителям класса AB, использующим входные фильтры дросселя, требуется ограничительный резистор для поддержания минимальной нагрузки, чтобы гарантировать, что напряжение не может подняться выше расчетного напряжения – это, естественно, будет тратить значительную мощность и нагреваться!
Возможно, что удивительно, но входные фильтры дросселей – единственные цепи, в которых используются вентильные выпрямители. Поскольку нагреватели клапана или нити нагреваются медленно, это предотвращает скачок напряжения, показанный на рисунке 6. Конечно, это можно воспроизвести с помощью схемы плавного пуска, но это увеличивает общую сложность.Входные фильтры дросселей не используются в современном оборудовании.
Существует приблизительная формула, которую можно использовать, и она обычно достаточно хорошо работает для фиксированного штуцера …
L = R _L/940 Для частоты питания 50 Гц, где R _L – эффективное сопротивление нагрузки
L = R _L/1130 Для сети 60 Гц
Используя вышеизложенное, индуктивность, необходимая для нагрузки 3600 Ом, равна 3.8H для 50 Гц (пульсация 100 Гц) или 3,2 Гц для 60 Гц (пульсация 120 Гц). Это очень хорошо соответствует смоделированной версии, и хотя она сильно упрощена, она хорошо послужит вам, если вы захотите воспользоваться этим вариантом. Коэффициент мощности трансформатора, подключенного к входному фильтру дросселя, составляет примерно 0,65 при правильном размере дросселя. Хорошее регулирование – одно из требований, которые всегда предъявляются к входным фильтрам дросселя, но это применимо только в том случае, если сопротивление обмоток дросселя и трансформатора низкое. Высокое сопротивление обмотки ухудшит регулировку из-за резистивных потерь – это ничем не отличается от добавления последовательного резистора к идеальной катушке индуктивности.

Рисунок 6A – Пульсации напряжения в зависимости от типа фильтра
Для сравнения, выше показано напряжение пульсаций (как по амплитуде, так и по форме волны) для входного фильтра дросселя (красный) и входного фильтра конденсатора (зеленый). Оба источника питания использовали одинаковую емкость и сопротивление нагрузки. Входной фильтр конденсатора показывает резкие переходы, указывающие на значительную гармоническую составляющую, в то время как форма входного сигнала дросселя больше похожа на синусоидальную волну (хотя она не очень хорошая). Моментальный снимок форм сигналов не был сделан до тех пор, пока все напряжения не установились на установившееся состояние.

Рисунок 6B – Спектр входного фильтра конденсатора
Спектр гармоник конденсаторного входного фильтра показывает, что есть энергия до 5 кГц и выше. Это причина того, что вы часто не слышите гудение, когда в сигнале появляется пульсация напряжения – это больше похоже на гудение с резким оттенком звука.

Рисунок 6C – Спектр входного фильтра дросселя
Для сравнения, гармоники для формы волны входного фильтра дросселя намного менее навязчивы, и нет гармоники выше 10 мкВ за 1.5 кГц. Обратите внимание, что для обоих типов фильтров гармоники бывают как четными, так и нечетными, поэтому на входе выпрямителя 100 Гц вы получаете гармоники на 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц, 500 Гц и т. Д.
В терминологии импульсных источников питания, входной фильтр дросселя работает в непрерывном режиме. Это означает, что в дросселе всегда есть ток, и он всегда течет в одном и том же направлении. При минимальной индуктивности (основанной на приведенной выше формуле) ток падает до нуля очень кратковременно – менее 1 мс. Если увеличить индуктивность, ток никогда не упадет ниже нуля.
7 – Пи-фильтры
Для большинства усилителей наиболее распространенным является конденсаторный входной фильтр, за которым часто следуют катушка индуктивности и второй конденсатор. Это образует фильтр пи (π) – так называемый, потому что он напоминает греческую букву π. В большинстве случаев индуктивность относительно мала, потому что увеличение ее увеличивало бы «ненужные» расходы на изделие. Как и в случае входного фильтра дросселя, дроссель фильтра в пи-фильтре имеет большую составляющую постоянного тока, поэтому сердечник должен иметь зазор, чтобы предотвратить насыщение.Типичная индуктивность может составлять 1 Гн или около того, но это может обеспечить значительное сглаживание. Дроссели, используемые в пи-фильтрах, также могут быть качающегося типа, если во время работы происходят значительные колебания тока.

Рисунок 7 – Пи-фильтр с 1 индуктором Генри
С конденсаторным входным фильтром пульсации напряжения составляли 2,27 В (среднеквадратичное значение), и даже добавление еще одного конденсатора на 100 мкФ снижает это значение до 1,14 В (среднеквадратичное значение). Однако пи-фильтр с дросселем 1H и вторым конденсатором на 100 мкФ снижает пульсации примерно до 54 мВ – очень стоящее улучшение.При указанной нагрузке выходное напряжение уменьшается всего на 5 В постоянного тока. Это, несомненно, наиболее распространенная компоновка ламповых усилителей, и она позволяет пластинам принимать основной «необработанный» постоянный ток, но сетка экрана и остальные схемы изолированы и имеют дополнительную фильтрацию из-за фильтрующего дросселя.
8 – клапанные диоды
Это явная катастрофа. Нет абсолютно никаких причин использовать для чего-либо вентильные выпрямители. Из-за их конструкции и способа, которым они спроектированы, они всегда используются в полноволновой конфигурации.Как отмечалось выше, это приводит к крайне неэффективному использованию окна обмотки трансформатора, поскольку обмотка в два раза больше, чем должна быть. Добавьте к этому тот факт, что вентильные выпрямители сами по себе ужасно неэффективны – они имеют значительное сопротивление пластины, и это происходит последовательно с источником постоянного тока.
Регулирование намного хуже, чем при использовании кремниевых диодов, просто из-за падения напряжения на вентилях выпрямителя. Кроме того, максимальное значение первого конденсатора обычно весьма ограничено.В некоторых случаях оно может составлять всего 16 мкФ, в зависимости от напряжения и сопротивления обмотки. Причина ограничения емкости заключается в том, чтобы предотвратить чрезмерный пусковой ток, который может повредить выпрямитель. Это особенно опасно, если вход переменного тока включен, когда нагреватель (или нить накала) горячий – только сопротивление клапана и обмотки действуют как ограничители тока, а пиковый ток будет намного выше рекомендуемого максимума для клапана выпрямителя. В технических описаниях вентильного выпрямителя обычно указывается максимальное значение допустимой емкости.Например, 5AR4 имеет максимальную емкостную нагрузку 60 мкФ, и это слишком мало, чтобы получить низкую пульсацию питания для усилителя большой мощности (выходная мощность> 30 Вт).

Рисунок 8 – Клапан-выпрямитель, входной фильтр конденсатора
Помимо принципиальной неэффективности самого выпрямителя, он также требует питания нити накала, увеличенного до полного потенциала постоянного тока. Для нити накала требуется значительная мощность, и эта мощность полностью расходуется зря. Если мы рассмотрим один из клапанов выпрямителя с более высоким током, мы увидим, что произойдет.5AR4 – один из «лучших» выпрямительных клапанов, поскольку он имеет низкое падение напряжения и достаточно высокий ток (до 250 мА). 9,5 Вт теряется в нагревателе (в 5AR4 используется катод с косвенным нагревом, но он напрямую подключен к нагревателю), а при номинальном токе падение напряжения на клапане составляет «всего» 17 В. Сопротивление пластины обычно составляет 200 Ом на пластину. Пиковый непрерывный ток пластины составляет 825 мА, а пиковый неповторяющийся ток пластины составляет 3,7 А. Приблизительно 5 Вт теряется в самом клапане при нагрузке 85 мА – общая потеря 14.5Вт. Из-за ограничений по пиковому току большинство вентильных выпрямителей не могут обеспечить достаточную емкость, чтобы удовлетворить предложенную выше выходную мощность постоянного тока 2 мкФ / Вт, поэтому избыточная пульсация является обычным явлением.
Сравните это с кремниевым диодом. 1N4007 (1000 В) имеет максимальный средний ток 1 А, падение напряжения при полном токе составляет около 1,1 В, а внутреннее сопротивление незначительно. Пиковый (неповторяющийся) импульсный ток составляет 30А. Полная потеря мощности составляет менее 0,3 Вт на диод. Некоторым людям нравится эффект «мокрого» блока питания, который выходит из строя под нагрузкой, особенно с гитарными усилителями.Нет проблем, просто добавьте пару резисторов с проволочной обмоткой на 5 Вт последовательно с кремниевыми диодами. Вы тратите немного энергии, но, по крайней мере, вам не нужно беспокоиться о нити или нагревателе. Если вам нужен большой резерв, подойдут диоды 1N5407, 3A при 1000 В удовлетворит все, кроме самых высоких потребностей в мощности. Помните, что если вы используете двухполупериодный (с центральной обмоткой) выпрямитель, диоды должны быть рассчитаны как минимум на удвоенное напряжение постоянного тока, и необходимо будет использовать диоды более высокого напряжения (или два последовательно), если Напряжение питания B + превышает 450 В постоянного тока.
Из-за дополнительных потерь (в приведенном выше случае 14,5 Вт) трансформатор должен быть большего размера. Если в качестве усилителя мог бы подходить трансформатор на 100 ВА, то теперь он должен быть 120 ВА, чтобы компенсировать потери в вентильном выпрямителе. Очень сложно представить себе, что это дает какое-то преимущество – все, что это дает, – это дороже и вызывает больше тепла в комнату. Хотя я вырос на клапанном оборудовании, мне никогда не нравились клапанные выпрямители. Это была плохая идея, даже когда не было замены, но теперь, когда существуют альтернативы, (почти) нет причин вообще продолжать использовать вентильные диоды.
Насчет «звука» выпрямителя много дезинформации. В правильно спроектированном блоке питания у постоянного тока нет звука – это постоянный ток. Регулировка (или ее отсутствие) и пульсация могут влиять и влияют на звук. Если вам нравится звук разрывающегося блока питания (например), это легко исправить, добавив некоторое последовательное сопротивление. Утверждения о неслышимых переходных процессах переключения каким-то волшебным образом способны повлиять на музыку, но , не будучи услышанными сами по себе, также имеются в большом количестве.Все подобные утверждения могут быть легко опровергнуты слепым тестом A-B, но, как вы, несомненно, обнаружили, те, кто слышит эти артефакты, никогда не опустятся для проведения контролируемого слепого тестирования, чтобы убедить других. Вере нет места в дизайне электроники. Для получения дополнительной информации и некоторых основных рекомендаций см. Раздел 5.1 выше.
Однако, как отмечалось выше для входных фильтров дросселя, вентильные выпрямители – имеют преимущество, потому что они по своей природе медленные, поэтому скачки напряжения, общие для входных фильтров дросселей, уменьшаются или даже устраняются.Поскольку этот тип фильтра сейчас настолько необычен, это единственное «преимущество» в значительной степени устранено.
Интересно, что в источниках отрицательного смещения почти всегда используются кремниевые диоды, и это напряжение подключается непосредственно к сигнальному тракту . Я не слышал, чтобы кто-нибудь жаловался, что кремниевый диод «портит» звук, но если бы это было возможно, источник смещения мог бы это сделать. Многие источники отрицательного смещения являются только полуволновыми, поэтому должны быть легко слышны (конечно, при условии, что любой источник постоянного тока слышен).
Как отмечалось ранее, клапанные выпрямители действительно имеют небольшое преимущество – источник питания HT получает автоматический плавный пуск, поскольку нагревателям или нитям нити требуется время для достижения рабочей температуры. Этот может быть преимуществом в некоторых схемах. Если необходима задержка, чтобы выходные клапаны достигли рабочей температуры до применения HT, сделайте это электронным способом, используя полевой МОП-транзистор, а не ламповый выпрямитель с его многочисленными неисправностями и ограничениями.
9 – Расходные материалы с отрицательным смещением
Для усилителей, которые используют фиксированное отрицательное смещение (в отличие от катодного смещения), отрицательный источник питания является наиболее важной частью всего источника питания.Хотя было бы неплохо, если бы производители включили небольшую схему детектора, которая предотвращает включение основного источника питания в случае отсутствия смещения (или неправильного напряжения), я видел только пару ссылок на это, и это были от частных лиц, а не от производителей. Многие источники смещения питаются от высокого импеданса – резистора или конденсатора от основной обмотки B +. Недостатком этих источников питания является то, что напряжение смещения обычно медленно достигает правильного значения из-за высокого импеданса питания.
Намного лучше использовать отдельную обмотку трансформатора. Хотя сила тока очень мала, использование тонкой проволоки – плохая идея, потому что она слишком хрупкая. Для большинства усилителей не требуется большого количества витков, поэтому занимаемое пространство минимально. Надежность очень важна – любой отказ может вызвать серьезное повреждение выходных клапанов и / или трансформаторов (как сети, так и выхода). Все компоненты должны быть высшего качества, чтобы обеспечить долгий срок службы.

Рисунок 9 – Типичный источник отрицательного смещения
На рис. 9 показана одна общая компоновка вместе с остальной частью блока питания (это та же схема, что и на рис. 13 в статье «Анализ»).Фундаментальное непонимание принципов проектирования совершенно очевидно – питание двухполупериодного выпрямителя и резистора на источник смещения -ve просто глупо. Подача резистора обеспечивает очень низкое напряжение смещения для достижения надлежащего напряжения (почти 4 секунды), но оно очень быстро падает при отключении питания. Кратковременное отключение электроэнергии по любой причине подвергает выходные клапаны полному постоянному напряжению при почти полном отсутствии напряжения смещения! В то время как клапаны выдержат это злоупотребление (надеюсь, некоторое время), в некоторых усилителях (особенно в гитарных усилителях Marshall) перегорает предохранитель HT, что выводит усилитель из строя.
Подача резистора – это наихудший метод получения питания смещения, потому что он имеет такое высокое сопротивление. Даже небольшая утечка конденсатора (например, вызванная нагревом) снизит напряжение, а резисторы с высокой номинальной стоимостью имеют раздражающую привычку со временем дрейфовать до высокого уровня или размыкаться в цепи с возрастом и относительно высоким напряжением. Система с конденсаторным питанием может работать лучше, но по-прежнему имеет высокий импеданс. Поскольку отдельная обмотка практически ничего не добавила бы к стоимости трансформатора (особенно если бы основная обмотка HT была преобразована для использования мостового выпрямителя!), Я не понимаю, почему это не было сделано как само собой разумеющееся.После добавления небольшой обмотки все становится легко.

Рисунок 9A – Типовой источник питания с отрицательным смещением (обмотка трансформатора с ответвлениями)
Метод, показанный выше, лучше, чем питание смещения резистора или конденсатора, и используется в некоторых схемах усилителя. К сожалению, использовать мостовой выпрямитель невозможно, потому что обмотка общая с основной обмоткой HT (это просто ответвитель). Хотя (IMO) однополупериодный выпрямитель неоптимален, он работает хорошо при наличии достаточной емкости.При показанных значениях пульсации будут меньше 1 мВ, а время выдержки будет достаточно продолжительным, чтобы предотвратить возможное оплавление выходного клапана в случае кратковременного прерывания подачи электроэнергии.
Если (по какой-либо причине) отдельная обмотка недоступна, конденсаторный делитель намного лучше, чем резистор. Колпачки не нагреваются, потому что они не рассеивают мощность, но важно, чтобы они были рассчитаны на питание от сети переменного тока (например, класса X2), иначе они выйдут из строя. Схема, показанная ниже, насколько мне известно, не использовалась, но она намного лучше, чем традиционный емкостной делитель.Будучи двухполупериодным, напряжение нарастает до максимума довольно быстро (полное напряжение примерно за 2 секунды), но напряжение все равно падает быстрее, чем хотелось бы, потому что нельзя использовать большую емкость накопителя. Стандартный метод использования конденсаторов в этой роли заключается в использовании одного колпачка, резистора и диода, но добавление второго набора стоит очень мало и дает лучшее питание смещения.

Рисунок 10 – Улучшенное (но все еще несовершенное) предложение отрицательного смещения
Импеданс источника этой цепи низкий, но все же намного выше, чем у обмотки трансформатора, поэтому конденсаторы фильтра быстро разряжаются.Он может обеспечить -40 В при пульсации менее 5 мВ – немного меньше, чем в версии, показанной на Рисунке 9. Разрядка после отключения питания происходит так же быстро, как и в схеме на Рисунке 9. Сами емкостные делители не редкость и используются годами. В большинстве случаев используются слишком маленькие конденсаторы, что ограничивает минимальный импеданс источника смещения ( должен быть как можно ниже ). Существует значительная гибкость схемы, подобной показанной на рисунке 10, но я все же предпочел бы использовать отдельную обмотку.Два конденсатора 220 нФ должны быть рассчитаны на 275 В переменного тока (X2-класс), хотя напряжение на них составляет всего 205 В (среднеквадратичное значение), как показано для обмотки 424 В переменного тока – помните, надежность чрезвычайно важна.

Рисунок 11 – Правильный способ создания источника отрицательного смещения
По возможности отрицательное смещение следует снимать с отдельной обмотки. Это позволяет минимизировать полное сопротивление всех цепей. Помните, что в технических характеристиках выходного клапана указано максимальное общее сопротивление , обратное к отрицательному питанию, .Сюда входит сам сеточный резистор, а также сопротивление цепи смещения постоянному току. Если два клапана используются параллельно, значение необходимо уменьшить вдвое. Сопротивление цепи смещения постоянному току должно быть как можно более низким, но его нельзя регулировать. Регулируемый источник смещения не может компенсировать колебания основного напряжения.
В приведенной выше схеме пульсации 1 мВ RMS, а напряжение смещения составляет -40 В за 0,2 секунды. Напряжение естественно падает при отключении питания, но требуется более 1 секунды, прежде чем оно упадет до -30 В после выключения.Разумное напряжение смещения останется доступным, когда основной источник питания выйдет из строя, и если усилитель снова включится через несколько секунд, никакого вреда не будет. В наихудшем случае увеличение сопротивления от резистора сетки каждого выходного клапана до -ve питания составляет 2,7 кОм (достаточно близко, при любой настройке потенциометра). Таким образом сводится к минимуму влияние тока утечки в сеть. Важно, чтобы действующее значение напряжения обмотки смещения не превышало ожидаемого нормального напряжения смещения. Я видел только примеры больших конденсаторов фильтров и низких сопротивлений, используемых в схемах смещения в дорогих Hi-Fi усилителях, но они должны быть стандартными во всех случаях, потому что нет другого способа вернуть низкое сопротивление к земле шасси.Редкость даже в мостовых выпрямителях, хотя они использовались (опять же, в дорогих Hi-Fi усилителях).
Источники питания с высоким импедансом смещения имеют серьезную проблему, которая может быть неочевидной, когда все работает должным образом. Если в выпускном клапане возникает неисправность (например, внутреннее короткое замыкание или серьезная утечка в сеть), ток, протекающий через резистор сетки выходного клапана, ограничивается только сопротивлением и приложенным напряжением. Если сопротивление резистора составляет 100 кОм (разумное значение), а напряжение повреждения составляет 500 В, вы получаете большой ток через сеточный резистор.Если эффективное сопротивление источника смещения составляет (скажем) 47 кОм и между пластиной короткое замыкание, ток будет пытаться преобразовать источник питания -42 В в + 131 В, хотя на самом деле он будет намного меньше, потому что электролитические крышки смещены в обратном направлении и будет значительная утечка. Мы знаем, что положительное сетевое напряжение, по крайней мере, несколько вольт будет незамедлительно приложено к сетке (ам) другого клапана (ов) в выходном каскаде. Если выходное сопротивление источника смещения уменьшится до 2,7 кОм (как показано выше), смещение все равно будет затронуто – оно изменится с -42 до примерно -35 В, что не идеально для выходных клапанов, но намного лучше, чем где-то между ноль и, возможно, + 10В или около того.Источник смещения с низким сопротивлением имеет важное значение для долговременной надежности. Даже утечка конденсатора фильтра смещения становится почти несуществующей, потому что имеется достаточный ток, чтобы удерживать напряжение там, где оно должно быть.
Отрицательный источник питания с низким сопротивлением и приемлемым временем удержания может быть размещен только с отдельной обмоткой. Даже небольшой трансформатор, подключенный «назад» с, возможно, вторичной обмоткой 24 В, подключенной к источнику нагревателя 6,3 В (12 В для трансформатора на 120 В), будет работать намного лучше, чем резистивные или емкостные делители.Это даст около 60 В RMS для подачи напряжения смещения.
Дроссель 1H в источнике питания 600 В снижает пульсации с более 1,8 В RMS на первом конденсаторе до менее 50 мВ RMS при токе около 85 мА. Ничего общего с негативной предвзятостью, но я подумал, что все равно упомяну об этом.
10 – Нагреватели постоянного тока
Для многих усилителей гудение от проводки нагревателя может стать навязчивым (даже для выходных клапанов), особенно если усилитель используется с высокоэффективными драйверами громкоговорителей. Тип источника питания зависит от многих факторов, не в последнюю очередь от тока, необходимого для обогревателей.В большинстве случаев проще использовать регулируемый источник питания, поскольку это минимизирует пульсации и поддерживает расчетное напряжение на нагревателях. Напряжение питания обычно может составлять 12,6 В с последовательно включенными нагревателями выходного клапана и клапана предусилителя, так как это снижает ток. Регулятор также может обеспечивать автоматический плавный пуск, поскольку он имеет встроенное ограничение тока.
Там, где ток нагревателя становится значительным (например, большой стереоусилитель мощности, возможно, с 4 × KT88 для каждого канала), коммерческий импульсный источник питания может быть хорошей альтернативой, но он должен иметь возможность запускаться при очень высокой нагрузке.Обычно у них достаточно регулировки, чтобы установить выход на 12,6 В. В качестве альтернативы можно использовать импульсный регулятор, работающий от источника ~ 20 В постоянного тока. Они обладают высокой эффективностью, поэтому требования к радиатору минимальны. Также можно использовать входной фильтр дросселя, но дроссель, вероятно, будет стоить больше, чем полный импульсный стабилизатор. Нагреватели постоянного тока для выходных клапанов встречаются нечасто, потому что они редко вызывают проблемы. В некоторых случаях высокоэффективные компрессионные драйверы могут сделать слышимыми сетевые гармоники.Линейные регуляторы подходят только для слаботочных источников постоянного тока, но являются наиболее экономичным выбором для предусилителей.

Рисунок 12 – Простой источник постоянного тока для клапанных нагревателей предусилителя
Выше показан красивый простой блок питания, который можно использовать для трех или четырех клапанов предусилителя 12AU7, 12AX7 (и т. Д.). Каждый из них потребляет около 150 мА от источников питания 12,6 В. Диод, включенный последовательно с общим выводом регулятора 7812, поднимает напряжение почти до 12,6 В. Встроенное ограничение тока означает, что импульсный ток нагревателя практически отсутствует, поэтому клапаны просто мягко нагреваются.Конденсатор фильтра должен быть достаточно большим, чтобы стабилизатор имел достаточное напряжение для постоянного регулирования. Если он слишком мал, на выходе постоянного тока появится некоторая пульсация, которая может стать слышимой. Вторая маленькая крышка предназначена для того, чтобы регулятор не колебался.
Из-за огромного количества конфигураций, которые могут быть использованы, я не предлагаю предоставлять какие-либо дополнительные сведения. На сайте ESP уже есть несколько дизайнов блоков питания, которые легко адаптировать под 12.Выход 6В, как и многие другие схемы в сети. Выбирайте с умом, и если автор утверждает, что 12 В «достаточно» для нагревателей 12,6 В, я предлагаю вам поискать в другом месте. Все клапаны должны работать с напряжением нагревателя, максимально близким к расчетному. В пределах 10% «достаточно», но регулятор может дать точное напряжение, так почему бы не сделать это?
Заключение
Цель этой статьи (вместе с Частью 1) – показать варианты, доступные изготовителю ламповых усилителей, и проблемы, с которыми можно столкнуться в практической системе.Хотя часто кажется, что многие из затронутых вопросов не важны, это те самые области, в которых другие считали их тривиальными, только чтобы обнаружить позже, чем они вовсе не являются тривиальными. Ни один процесс проектирования не является легким, и может быть слишком легко упустить из виду то, что выглядит хорошо, но является серьезным недостатком или даже катастрофой, ожидающей своего часа.
Схемы клапана
накладывают дополнительные соображения по сравнению с конструкцией транзистора, потому что они требуют нескольких напряжений (включая сверхнадежную цепь отрицательного смещения) и работают при высоких напряжениях.Может случиться много захватывающих вещей, которые окажутся очень дорогостоящими при любой конструкции, но лишь немногие транзисторные усилители способны выполнять неосторожные действия при напряжении питания 500 В или 600 В (или выше). Транзисторные усилители, как правило, гораздо более терпимы к пульсации постоянного тока, чем клапанные, с несимметричными триодными каскадами, имеющими почти нулевое отклонение от источника питания – эти должны использовать обширную фильтрацию.
Разработка и изготовление любого лампового усилителя – очень дорогостоящее мероприятие, и разумно принять как можно больше решений, прежде чем покупать детали (которые сами по себе являются дорогостоящими).Будем надеяться, что эти статьи окажут некоторую помощь, потому что, несмотря на их серьезные недостатки по сравнению с современными усилителями, ламповые усилители могут быть интересными. Существует почти бесконечное количество вещей, которые можно настроить и которые действительно будут иметь значение – часто в худшую сторону, но, по-видимому, это половина удовольствия.
В общем, если вам нужен усилитель с минимальными искажениями (особенно интермодуляционными), обеспечивающий оптимальное демпфирование для громкоговорителя, относительно дешевый в сборке, сравнительно безопасный и энергоэффективный, то ламповые усилители не для вас.Несмотря на все заявления, если вы возьмете на себя труд создать ламповый усилитель с общим искажением менее 0,1%, разумным коэффициентом демпфирования (не менее 20) и отличными характеристиками перегрузки с большим запасом мощности, это будет чрезвычайно сложно. чтобы услышать разницу между этим и сопоставимым транзисторным усилителем. Хороший транзисторный (или MOSFET) усилитель с каскадом предусилителя на операционном усилителе бодро протерет пол практически со всеми ламповыми усилителями вне зависимости от стоимости.
Читатели Audio Pages знают, что я никогда не рекомендовал ламповые усилители и никогда не публиковал проекты ламп.Как бы мне ни нравилась ностальгия по лампам (я с ними вырос), я знаю, что без лучшей во всех отношениях инженерной мысли сравнительно дешевый проект, основанный (например) на усилителе мощности P3A и предусилителе P88, просто не станет конкурентом. Даже если вы решите, что предпочитаете относительно высокий выходной импеданс вентильных усилителей мощности, это легко сделать, применив небольшую обратную связь по току.
Нет ничего из того, что делает ламповый усилитель, что нельзя было бы легко скопировать с транзисторным усилителем, за единственным исключением постоянно растущих искажений при увеличении выходной мощности.Хотя это тоже можно сделать, для чего-либо, кроме гитарного усилителя, очень мало причин для этого, потому что, несмотря на утверждения об обратном, искажения в Hi-Fi звучат не очень хорошо – они звучат ужасно, без исключения. Низкие искажения (и особенно интермодуляционные искажения!) Являются абсолютными требованиями для воспроизведения звука с высокой точностью.
Несмотря на приведенные выше комментарии, я должен признать, что эксперименты, которые я провел для проверки различных характеристик производительности, были очень забавными.Прошло довольно много времени с тех пор, как я построил схемы, которые фактически реагируют на незначительные изменения номинала резистора (в частности, катодные резисторы в каскадах предусилителя) – как только правильное значение найдено, искажения могут быть значительно уменьшены. С транзисторными усилителями я могу спроектировать их на пресловутой обратной стороне конверта (буквально) и знать, что окончательный дизайн будет работать почти так, как ожидалось.
Одна вещь, которую необходимо понять … клапаны нелинейны, транзисторы (включая полевые транзисторы) нелинейны.Живите с этим, и не дайте себя обмануть утверждениями, что клапаны являются линейными , потому что это не так. Клапан – это сравнительно плохой источник тока, управляемый напряжением, а транзистор – очень хороший источник тока, управляемый током. Процесс проектирования заключается в создании источника напряжения с регулируемым напряжением (он же усилитель), и хотя можно использовать любую технологию, в конечном итоге (и я должен включить это с некоторой грустью) транзисторы выигрывают. Такова жизнь.
Все схемы, показанные здесь, предназначены только для справки, и не дается и не подразумевается, что схемы будут работать, как описано, без изменений или исправлений по мере необходимости.Многие значения компонентов являются просто обоснованными предположениями и основаны на по данным производителя или «что выглядит примерно правильно».
Это не строительные объекты , поэтому строительство любой цепи осуществляется исключительно на риск застройщика, и ESP не будет оказывать помощь устраните неисправности или заставьте любую из цепей функционировать, как описано. Информация предоставляется добросовестно, в образовательных и информационных целях.
В первой части этой статьи рассматриваются топологии выходных каскадов, схемы драйверов и множество других тем.
Список литературы
Ссылки не индексируются в разделах этой статьи, которые могут относиться к конкретным ссылкам. Большинство будет очевидным.
Руководство разработчика радиотронов, Ф. Лэнгфорд-Смит, Amalgamated Wireless Valve Company Pty. Ltd., четвертое издание, пятое впечатление (пересмотренное), 1957 г.
Паспорта клапанов – разные
Индекс клапана
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2009. Воспроизведение или переиздание любыми способами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещено в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.
Страница создана и авторские права © 06 декабря 2009 г.

Практическое проектирование и конструкция трансформатора, август 1947 г. Radio News
Август 1947 г. Радио Новости
[Таблица содержания]
Воск, ностальгирующий по истории раннего электроника. См. Статьи из Новости радио и телевидения , опубликовано в 1919–1959 годах. Все авторские права настоящим признал.
Это третья и последняя игра из серии о железном сердечнике. трансформатор и конструкция реактора. Вы, конечно, знакомы с трансформаторы, а как насчет реакторов? А реактор – это индуктивный элемент, используемый для ограничения перенапряжения или ток короткого замыкания от источника к нагрузке. В эти дни они чаще всего встречается на электрических распределительных подстанциях, связанных с трансформаторами.После дразнилки, подразумевающей, что вы узнаете кое-что о реакторах здесь, я должен признать, что они должны быть рассмотрены в предыдущих частях серии статей. С надеждой, и часть 1, и часть 2 скоро будут опубликованы, чтобы заполнить пробел. в Между тем, в части 3 рассматриваются основы коэффициента трансформации трансформатора. и текущее преобразование.
Практическое проектирование и конструкция трансформатора
К. Рошке
Часть 3.Заключительная статья, посвященная проектированию и изготовлению железа. сердечники трансформаторов и реакторов.
В этой заключительной статье о конструкции трансформатора мы обсудим разработка и изготовление пластинчатого модулирующего трансформатора, а также трансформатор аудиовыхода. Несколько ценных советов по практическому строительство трансформаторов также включено в помощь строителя.
Трансформатор модуляции, как и любой силовой звуковой трансформатор, разработан для соответствия выходному сопротивлению одной единицы оборудования входному сопротивлению второй части оборудования.Это соответствие сделано для обеспечения максимальной передачи мощности и удовлетворительной частоты отклик.
Когда нагрузка подключена ко вторичной обмотке аудиосистемы. трансформатора, в первичной цепи отражается сопротивление которое определяется соотношением витков трансформатора. Этот это отношение количества витков в одной обмотке к количеству витков в другой обмотке.
Математически коэффициент поворотов равен квадратному корню из отношение двух импедансов или отношение витков =
Например, рассмотрим трансформатор, который должен работать от Цепь 5000 Ом на нагрузку 50 Ом.Тогда
Коэффициент оборотов = знак равно = 10.
Это означает, что первичная обмотка должна иметь в десять раз больше превращается в вторичную, чтобы согласовать первичную цепь 5000 Ом с вторичная нагрузка 50 Ом.
Для демонстрации конструкции предположим, что пластина Модулирующий трансформатор необходим при следующих условиях операции.
1. Выход модулятора – двухтактный пентод, требующий сопротивления нагрузки. 10 000 Ом и что каждая трубка потребляет 60 мА.пластинчатый ток.
2. Выходная мощность звука 7,5 Вт.
3. РЧ-усилитель класса C с пластинчатой модуляцией тянет пластину. ток 70 мА. на 420 вольт.
4. Должны использоваться голосовые частоты. Сопротивление вторичной нагрузки равна r.f. усилитель постоянного тока напряжение пластины деленное на r.f. усилитель пластинчатого тока. В этом случае тогда: R = 420 / 0,07 = 6000 Ом
Для расчета коэффициента оборотов:
Коэффициент оборотов = = 1.29
Рис. 16. Первичная индуктивность, необходимая для хорошего отклика. на низких частотах. (hy. = генрис)
Следовательно, первичная обмотка должна иметь в 1,29 раза большее количество витков. используется во вторичном.
Когда трансформатор используется в пластинчатой цепи вакуума трубка, необходимо, чтобы она была спроектирована так, чтобы отражать правильную сопротивление нагрузки для трубки.Кроме того, первичная индуктивность определит низкочастотную характеристику этого звукового каскада. Для по этой причине, Рис.16 включен, чтобы указать правильную первичную индуктивность. для хорошей низкочастотной характеристики при 50 или 150 циклах. Инжир. 9 ** можно использовать для расчета первичной индуктивности. Поскольку наш трубки модулятора – это пентоды, и нас интересует только голос частот, мы видим на рис.16, что индуктивность первичной обмотки должна быть около 10 генри.
На рис. 5 * показано, что первичная обмотка может быть намотана проволокой № 34. нести 60 ма. а вторичная обмотка может быть намотана проволокой № 33 на 70 ма.
Для удобства воспользуемся № 33. для обеих обмоток.
Этот трансформатор рассчитан на мощность 7,5 Вт, поэтому, как показано на рис. 16, мы можем попытаться спроектировать его с пластинами размером 1 дюйм и стопкой из 1 дюйма.
Сведем в таблицу данные, которые у нас есть:
Первичный импеданс = 10 000 Ом Первичный d.c. = 60 мА.
Первичная индуктивность = 10 Генри
Сечение первичного провода = № 33
Вторичный полное сопротивление = 6000 Ом
Вторичный постоянный ток = 70 мА.
Среднее размер проволоки = № 33
Размер жилы = 1 “стопка из 1” пластин
Передаточное число = 1,29
Сначала попробуем 2700 витков первичной обмотки с отводом по центру. Тогда вторичная обмотка должна иметь 2700 / 1,29 = 2090 витков. Далее мы вычисляем размер катушки, как объяснено ранее, и обнаруживаем, что конструкция 81 процент, что означает, что катушка поместится в сердечник.
Первичный элемент предназначен для двухтактных трубок и, следовательно, должен располагаться по центру. нарезал на 1350 витков. Поскольку “B +” подключен к центральному крану, постоянный ток течет в противоположных направлениях в каждой половине обмотка, что означает, что эффект насыщения сердечника отменяется что касается первичной обмотки. Но вторичный имеет 70 ма. Округ Колумбия. протекает по всей длине в одном направлении и это необходимо учитывать при расчете индуктивности.
Тогда для вторичной обмотки NI = 2090 x 0,07 = 146. Но нас интересует в первичной индуктивности, поэтому давайте преобразуем этот эффект в начальный. Таким образом:
Поскольку NI = 146
Тогда 2700 x I = 146
А I = 146/2700 = 0,054 ампер.
Это означает, что 54 мА. протекающая в первичной обмотке 2700 дают тот же эффект насыщения жилы, что и 70 ма. течет в вторичный даст.По этой причине мы будем использовать рисунок 54. ма. в нашем расчете первичной индуктивности.
Тогда = 24,3
А из рис. 9 ** если = 24,3, тогда = 0,5 х 10 ^-2 = 0,005
Путем транспонирования, если тогда L = (V = 6 куб. Дюймов) или
L = = 10,3 Генри (первичная индуктивность).
Следовательно, эта конструкция удовлетворительна.На рис. 12 ** мы видим, что при NI / l = 24,3 зазор бумаги в сердечнике должен составлять примерно 0,0015 дюйма. толстый.
Трансформатор аудиовыхода
Предположим, что в нашем аудиоусилителе используется такой же выходные лампы, используемые в модуляторах, описанных ранее, что означает что существуют следующие условия:
Выходные лампы – P.P. пентоды (нагрузка 10000 Ом)
Ток пластины – 60 ма. на каждую лампу
Выходных Вт – 7.5
Самая низкая частота – 150 циклов (голосовые частоты)
Требуемая первичная индуктивность – 10 генри
Здесь у нас те же требования к первичной цепи, которые существовали когда мы проектировали предыдущий преобразователь модуляции. Следовательно, мы можем использовать тот же размер сердечника и первичную обмотку.
Предположим, что время от времени этот усилитель будет питать ток 500 Ом. линии и что в других случаях он будет управлять громкоговорителем, имеющим звуковая катушка на 8 Ом.Тогда потребуются две вторичные обмотки; один для нагрузки 500 Ом и один для нагрузки 8 Ом.
Коэффициент оборотов = = 4,47 для обмотки 500 Ом и
= 35,3 для обмотки 8 Ом.
При 2700 витках в первичной обмотке мы обнаруживаем, что обмотка 500 Ом должно иметь 2700 / 4,47 = 604 витка. Точно так же обмотка 8 Ом должна иметь 2700 / 35,3 = 76,5 витков (использовать 77 витков).
Теперь мы хотим поставить полную 7.Выходная мощность 5 Вт либо в нагрузку 500 Ом или в нагрузку 8 Ом. Затем провод использовали в каждой из этих вторичных обмоток должны быть достаточно тяжелые, чтобы выдерживать такой ток. При 7,5 Вт ток в обмотке 500 Ом составляет:
W = I ² Z
Тогда: I ² = W / Z
А
I = знак равно 0,122 А или 122 мА. а ток в обмотке 8 Ом:
I = = 0.968
Рис. 5 * показывает, что обмотка 500 Ом должна быть намотана Провод № 30 для передачи 0,122 А. и обмотка 8 Ом должна иметь по крайней мере, провод № 22 на 0,968 А.
Расчет размера змеевика показывает, что 83% удовлетворительно.
Поскольку только постоянный ток находится в первичной обмотке, где он течет в противоположном направлении в каждой половине катушки, сердечник не обязательно иметь промежуток.Листы могут быть межлистными. как в сердечнике силового трансформатора. Таким образом, наш дизайн выглядит следующим образом:
Стопка сердечника 1 “железо 1” – чередующиеся слои
Первичный-2700 33 витка провода, отводы по центру
Обмотка 500 Ом – 604 витка No. 30 проводов
8 Ом вторичная – 77 витков № 22 провода
Только одна вторичная должен использоваться единовременно.
Практические советы
Когда известны приблизительные характеристики трансформатора, определить его конструкцию более точно – несложно. деталь.
* Рис. обозначенные таким образом появляются в Части 1 настоящего Статья опубликована в июньском номере «Радио Новости».
** Рис. так обозначено в Части 2 данной статьи опубликовано в июльском номере или в Радио Новостях.
Опубликовано: 13 октября, 2014
Аудиопреобразователь
, его типы и коэффициент импеданса
Что такое трансформатор?
Трансформатор – это статическое электрическое устройство, которое передает энергию между двумя или более цепями посредством электромагнитной индукции.Трансформатор может повышать или понижать напряжение сигнала . Трансформатор не имеет прямого соединения между первичной и вторичной обмотками, электрическая энергия передается с помощью электромагнитной индукции. Благодаря этому свойству изоляции между первичной и вторичной обмотками трансформатор обеспечивает электрическую изоляцию между первичной и вторичной обмотками, то есть между входом и выходом или наоборот. Мы рассмотрели подробную статью о Трансформаторах.
Аудиопреобразователь
Трансформатор принимает синусоидальный входной сигнал и преобразует его в выходной сигнал.Во время этого процесса преобразования между ними нет физических связей. Это преобразование на самом деле происходит с помощью двух или более изолированных катушек из медного провода (которые обозначены как витки ), намотанных вокруг магнитного железного сердечника.
Audio Transformer использует это свойство изоляции и создает изоляцию между выходными громкоговорителями или звуковой схемой с системой усилителя на стороне входа трансформатора. В таком случае соотношение витков первичной и вторичной обмоток фиксируется равным 1: 1 .Благодаря этому трансформатор не изменяет уровень напряжения или тока. Он только создает изоляцию между входными усилителями и выходной акустической системой.
Помимо изолирующего трансформатора, есть еще один звуковой трансформатор, который изменяет уровень выходного напряжения в зависимости от входного сигнала переменного тока. Громкоговоритель представляет собой огромную нагрузку и должен обеспечивать необходимый ток и напряжение на нем для создания надлежащей звуковой вибрации. Трансформатор Audio с функцией повышения напряжения повысит напряжение на или текущий уровень, чтобы переместить нагрузку на него.То же самое происходит и с понижающим трансформатором. Он преобразует напряжение из более высокого в более низкое с увеличенным выходным током.
Аудиопреобразователь также обеспечивает спецификаций согласования импеданса . Когда выход одной схемы или устройства напрямую подключен к входу другого устройства, очень важно, чтобы выходное сопротивление устройства и входное сопротивление устройства были согласованы. Трансформатор согласования импеданса обеспечивает эту функцию и преобразует выход с более высоким импедансом в более низкий импеданс для управления динамиком с низким импедансом или подачи питания на другое устройство с низким импедансом.
Работа аудиопреобразователя и его конструкция
Хотя аудиотрансформатор не имеет физического соединения между первичной и вторичной обмотками, трансформатор обеспечивает двунаправленное соединение между этими двумя обмотками. Мы также можем использовать одну и ту же первичную сторону в качестве вторичной и вторичную в качестве первичной. В таком случае трансформатор обеспечивает потерю сигнала в одном направлении и усиление сигнала в обратном направлении или наоборот.
Аудиопреобразователь работает на частотах от 20 Гц до 20 кГц.Таким образом, работа аудиопреобразователя имеет гораздо более широкий частотный диапазон.
Как обсуждалось выше, звуковой преобразователь использует метод балансировки импеданса . Это очень полезно для балансировки усилителей и нагрузок (громкоговорителей и др.), Которые используют разные входные или выходные импедансы для максимальной передачи мощности.
В наши дни импедансы динамиков колеблются от 4 до 16 Ом, обычно доступны динамики 4 Ом, 8 Ом или 16 Ом, тогда как транзисторные или твердотельные усилители используют выходное сопротивление 200–300 Ом.Если усилитель выполнен в ретро-дизайне, например, старый усилитель Valve или Tube, то выходное напряжение иногда достигает 300 В с импедансом 3 кОм. Нам нужен согласующий трансформатор импеданса, который преобразует высокий импеданс в низкий импеданс и должен преобразовывать напряжение и ток до уровня, который будет напрямую управлять громкоговорителем.
A Трансформатор может иметь несколько обмоток на первичной и вторичной стороне. Соотношение между первичной и вторичной обмотками, количество витков катушки на первичной стороне (Np) и число витков катушки на вторичной обмотке (Ns) называется отношением витков .Это соотношение витков также определяет соотношение первичного и вторичного напряжений, поскольку напряжение прямо пропорционально виткам первичной и вторичной обмоток.
Так, N _P / N _S = V _P / V _S
Коэффициент импеданса звукового трансформатора
Импеданс является наиболее важным фактором для согласующих трансформаторов импеданса. Для трансформатора, согласующего сопротивление, отношение импеданса между первичной и вторичной обмотками может быть рассчитано с использованием первичного и вторичного витков или выходного напряжения первичной и вторичной обмоток.
Чтобы рассчитать коэффициент импеданса , нам нужно возвести в квадрат отношение витков трансформатора или коэффициент напряжения трансформатора.
В приведенном выше уравнении Z _P – это первичный импеданс, а Z _S – вторичный импеданс. N _P / N _S – это коэффициент трансформации трансформатора, а V _P / V _S – коэффициент напряжения трансформатора. Отношение импеданса – это квадрат отношения витков или отношения напряжений. Таким образом, трансформатор с соотношением витков или напряжением 4: 1 может обеспечить коэффициент импеданса 16: 1.
Пример
Мы можем рассчитать некоторые практические значения в зависимости от приведенных выше формул.
Предположим, трансформатор с соотношением витков 25: 1 используется для балансировки выхода усилителя мощности с громкоговорителем. Усилитель мощности обеспечивает выходное сопротивление 100 Ом. Какой номинальный импеданс динамика необходим для передачи максимальной мощности?
Решение:
Итак, используя трансформатор передаточного отношения 25: 1 на усилителе мощности 100 Ом, мы могли эффективно управлять громкоговорителем 4 Ом с максимальной передачей мощности.
Типы аудиопреобразователей
Как обсуждалось в предыдущем сегменте, преобразователь звука можно использовать в нескольких приложениях. Но, как правило, три типа аудиопреобразователей в основном используются для целей, связанных со звуком.
Трансформатор согласования импеданса
Повышающий звуковой преобразователь с широким частотным диапазоном, который находится в пределах слышимой частоты.
Понижающий звуковой преобразователь с широким частотным диапазоном, который находится в пределах слышимой частоты.
Также доступен другой специальный аудиопреобразователь, который полезен для цифровых аудиоприложений и обычно работает на высоких частотах.
Трансформаторы
также могут иметь несколько отводов первичной и вторичной обмоток, что дает пользователю возможность изменять выходные устройства без замены дорогостоящего аудиопреобразователя. Например, трансформатор может иметь несколько отводов вторичной обмотки для подключения нескольких нагрузок с сопротивлением 4 Ом, 8 Ом или даже 16 Ом, но при работе с ним к нагрузке должен быть подключен только один отвод.Такие трансформаторы, как правило, дороги и их можно найти в ретро-музыкальных системах или усилителях.
Трансформатор может иметь разные корпуса в зависимости от того, где он будет использоваться. Трансформатор для монтажа на шасси требует поддерживающего шасси, чтобы выдержать громоздкий вес. Кроме того, есть смонтированных на печатной плате аудиопреобразователей , доступных в различных формах и размерах в зависимости от их технических характеристик и применения.
Трансформатор микрофона
Преобразователь микрофона, используемый в основном для балансировки импеданса между системой усилителя и микрофоном.Это важно, поскольку будет потеря сигнала из-за несбалансированного импеданса на входе усилителя и выходе микрофона.
Трансформатор микрофона не снижает шумовые помехи. Для подключения микрофонного трансформатора необходима витая пара с заземляющими проводами. Проволока состоит из двух жил, которые плотно скручены вместе и окружены токопроводящей оплеткой или фольгой. Этот провод эффективно снижает гудящие шумы и внешние шумовые помехи.
Трансформатор, который имеет одну первичную обмотку и принимает несимметричный вход, и имеет вторичную обмотку с центральным ответвлением, которая обеспечивает симметричный выход, называется трансформатором Balun. В такой конфигурации усилитель получает идеально сбалансированный сигнал.
Трансформатор линейного аудиопривода 100 В
Существуют такие сценарии, когда несколько громкоговорителей соединяются вместе в системах громкоговорящей связи большого радиуса действия, которые связаны с одной системой усилителя. Проблема возникает, когда длинные провода используются для соединения выхода усилителя и входа громкоговорителя. Сопротивление провода создает проблемы для качества сигнала, и происходит потеря сигнала с плохой амплитудой сигнала на динамиках.
В связи с этим в используются два специальных трансформатора, один повышающий, а другой понижающий . Повышающий трансформатор увеличивает напряжение выходного аудиосигнала до 100 В. Согласно формуле P (W) = V x A, когда напряжение увеличивается, ток уменьшается для данной мощности. Сопротивление не будет эффективным при слабом сигнальном токе. Сигнал будет передаваться отлично.
На другом конце каждого громкоговорителя понижающий трансформатор с функцией согласования импеданса понижает 100 В до напряжения громкоговорителя и увеличивает ток.Трансформатор также соответствует импедансу для передачи максимальной мощности.
Этот тип аудиопреобразователей называется преобразователем аудиосигнала , согласующим линию передачи, . У них есть несколько соединений как на первичной, так и на вторичной стороне. Как правило, отводы первичной стороны используются для подходящего уровня мощности, поэтому усиление усиления можно контролировать с помощью соединений отводов. А вторичная сторона имеет несколько ответвлений, которые полезны для подключения динамиков с разным импедансом к динамикам с разным импедансом в зависимости от выбора и доступности.
Многие современные линейные трансформаторы профессиональных усилителей обеспечивают высокую мощность, а также несколько конфигураций для параллельного или последовательного соединения громкоговорителей.
Руководство по трансформаторам – Аудио трансформаторы
37. Типы аудиопреобразователей
Конструкция аудиопреобразователей во многом отличается от конструкции. силовых трансформаторов. Основная причина такой разницы в том, что звук трансформаторы должны поддерживать постоянное соотношение входного и выходного напряжения на полоса частот, а не одна частота.Врожденные проблемы при этом требования становятся более строгими по мере увеличения ширины полосы пропускания.
(Полоса пропускания – это полоса, в которой напряжение от входа к выходу остается в пределах установленные пределы отклонения от некоторой произвольной опорной частоты. В эталонная частота будет обсуждена позже.) Широкополосный дизайн становится более комплекс с ростом уровней импеданса обмоток трансформатора, расширенные требования к мощности, и с увеличением протекающих токов постоянного тока в обмотках.Для любого данного типа аудиопреобразователя сравнительный дизайн сложность зависит от количества октав, которые должны быть покрыты операцией.
ВХОДНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ. Входной трансформатор передает низкоуровневые входные сигналы на сетка первой лампы усилителя или, в многокаскадной системе, на вход элемент первого транзисторного усилителя.
Поскольку уровень мощности низкий, чтобы избежать индукции паразитных напряжений в его обмотки входной трансформатор обычно экранирован.Паразитные напряжения могли бы, конечно, будет сильно усилен в этих условиях и почти наверняка появляются как искажения на выходе. Как правило, основная функция входной трансформатор должен обеспечивать максимально возможное усиление напряжения, пока все еще оставаясь в пределах, установленных требованиями к пропускной способности системы.
ТРАНСФОРМАТОРЫ МЕЖДУСТУПЕНЧАТЫЕ. Межкаскадный трансформатор также не требуется для доставить мощность. Его основная функция – соединить пластину одного усилителя напряжения. к сети другого усилителя напряжения, работающего в классе А.Поскольку ток сетки никогда не течет в условиях класса A, трансформатор просто служит источником напряжения повышающее устройство. Межкаскадные трансформаторы не являются устройствами согласования импеданса.
Они должны обеспечивать максимально возможное усиление напряжения без снижения частоты. реакция системы ниже значения, указанного проектировщиком.
ДРАЙВЕР ТРАНСФОРМАТОРЫ. Прилагательное драйвер применяется только к тем трансформаторам которые соединяют пластину (или пластины) каскада усилителя с сетками следующего этап класса AB2 или класса B.Поскольку сетки таких выходных каскадов усилителя становится положительным в течение части цикла входного сигнала, трансформатор должен обеспечивать необходимую мощность. Когда сетки в отрицательная область, нет сетевого тока; следовательно, сопротивление нагрузки на вторичная обмотка трансформатора довольно высока. Когда ток в сети начинает течь, нагрузка сопротивление падает до значения, определяемого величиной тока. Этот изменение нагрузки отражается обратно на трубку динамика и, как правило, приводит к серьезным искажение.Хотя этот эффект можно уменьшить, сделав трансформатор понижающий тип, когда это делается, появляется значительный вторичный эффект.
Большой коэффициент понижения накладывает ограничение на мощность, которая может быть доставлена к забивным сетям. Таким образом, во всех драйверных трансформаторах должен быть найден компромисс. между допустимым искажением и требуемой мощностью.
ВЫХОДНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ. Выходные трансформаторы обычно используются в качестве импедансных. сменщики. Они изменяют уровень импеданса выходного сигнала на нагрузка.Кроме того, трансформатор должен обеспечивать изоляцию постоянного тока от нагрузки. Поскольку выходные трансформаторы всегда подают питание, они имеют одинаковую конструкцию. проблемы как межэтапные типы (часто в большей степени). Более того, неизменно первичная обмотка выходного трансформатора несет компонент постоянного тока ток пластины усилителя мощности лампы. Это еще больше усложняет конструкцию. проблема. Нас не интересуют в первую очередь схемы усилителя; но, чтобы наблюдать различия между различными типами трансформаторов, полезно изучить типовые принципиальные схемы, приведенные на рис.23.

Рис. 23. A. Трансформатор аудиовхода, соединяющий микрофон с усилителем напряжения. сетка. Б. Межкаскадный трансформатор между пластиной одного усилителя напряжения и сетка следующего. C. Управляющий трансформатор, соединяющий одиночный усилитель мощности в клан AB2 или 8 сеток. D. Выходной трансформатор между несимметричной пластиной и громкоговоритель с низким сопротивлением.
38. Эквивалентные схемы
Роль, которую играет звуковой преобразователь в схеме усилителя, может быть представлена в виде эквивалентных схем для низких, средних и высоких частот.(См. Рис. 24.) Пределы этих частотных диапазонов несколько изменчивы. Но принято считать, что низкие звуковые частоты находятся в диапазоне от 0 до примерно 400 Гц и диапазон средних частот от 400 до 4000 Гц. Высокая частота конец тянется от 4000 Гц до неслышимого звука.
На низких частотах индуктивное сопротивление первичной обмотки любого данного трансформатора. относительно невелик по сравнению с его реактивным сопротивлением на более высоких частотах. Это реактивное сопротивление ведет себя так, как если бы оно было шунтом через нагрузку и, по сути, снижает доступное для нагрузки напряжение.Величина этого эффекта зависит от от конструкции трансформатора. Чтобы предотвратить плохую низкочастотную характеристику, трансформатор первичная обмотка должна иметь достаточно большое количество витков, чтобы поддерживать сравнительно высокое реактивное сопротивление даже при низкой частоте. Это, в свою очередь, требует, чтобы для предотвращения насыщения в ядре должно быть высокое содержание «железа» дизайн.

Рис. 24. А. Упрощенная эквивалентная схема трансформаторного усилителя. на низких звуковых частотах. B. То же самое для средних частот.C. То же самое для высоких частоты.
Кроме того, размер провода, используемого для намотки трансформатора, должен быть достаточно большим. чтобы RP оставался небольшим; в противном случае падение напряжения на резистивной составляющей сопротивление первичной обмотки трансформатора может стать большим. Омическое сопротивление обмотки потери приводят к потере передачи сигнала на вторичную катушку. Таким образом, чтобы чтобы соответствовать этим требованиям, полноценный трансформатор должен быть большого размера. (Большой используется в сравнительном смысле.) В среднем диапазоне частот первичный реактивное сопротивление высокое.
Следовательно, он не фигурирует в эквивалентной схеме как шунтирующий элемент. Поэтому отклик трансформатора здесь обычно лучше, чем на низкочастотном. конец.

Рис. 25. Примерная кривая отклика аудиопреобразователя среднего класса, показывающая спад на высоких и низких частотах, а также эффект последовательно-резонансной цепь, образованная L8 и C8 •
На высоких частотах появляются два новых фактора, влияющих на частотную характеристику. Индуктивность рассеяния становится значительной и может использоваться в качестве последовательного элемента потерь. и уменьшает амплитуду сигнала на выходном устройстве.Эффективное распределенное емкость появляется в шунте с выходом, поскольку на этих частотах реактивное сопротивление первичной и вторичной распределенных емкостей становится достаточно достаточно маленький, чтобы позволить емкости пропускать часть сигнального тока от устройства вывода. В какой-то момент в высокочастотном диапазоне в большинстве трансформаторы, Л. и гр. достичь последовательного резонанса. Результат резонансного действие может, в некоторых случаях, вызвать внезапный рост усиления в резонансном частота; но в хорошо спроектированном трансформаторе величина пипа просто противодействует естественному падению, которое обычно происходит из-за C ,.В любом случае, высокочастотный отклик быстро спадает на частотах, которые существенно выше резонансной частоты L и C ,. На рисунке 25 показан примерный кривая, показывающая частотную характеристику по всему звуковому спектру типичного трансформатор среднего класса. Обратите внимание на спад низких и высоких частот, и пип из-за резонанса.
39. Коэффициент импеданса звуковых трансформаторов
Когда мощность передается от одного каскада усилителя к другому через аудиосистему. трансформатор, последний становится устройством согласования импеданса, а также сцепное устройство.Возможно, наиболее знакомым примером этой двойной функции является громкоговоритель с импедансом звуковой катушки 4 Ом, подключенный к пластинчатая схема усилителя мощности звука через выходной трансформатор. Когда производители дают звуковые рейтинги на лампах, они указывают нагрузку на пластину импеданс (или сопротивление нагрузки между пластинами для двухтактных усилителей) в лампы должны работать для обеспечения номинальной выходной звуковой мощности с номинальное искажение. Например, номинальное сопротивление нагрузки для выхода 6V6GT трубка с 250 вольт на ее пластине – 5000 ом.Для этого импеданса мощность выходная мощность составляет 4,5 Вт, а общий коэффициент гармонических искажений составляет 8%. Для этого приложения трансформатор с импедансом первичной обмотки 5000 Ом и импедансом вторичной обмотки 4 Ом (для соответствия звуковой катушке). Отношения между первичными и вторичный импеданс, а коэффициент трансформации трансформатора составляет:
N = __ / Zp / Zs (38)
… где N – соотношение витков первичной и вторичной обмоток, Zp – полное сопротивление первичная обмотка, а Z – полное сопротивление вторичной обмотки.Для выходного трансформатора Если использовать в качестве примера, то соотношение ходов будет таким:
N = 25,2: 1
Чтобы построить трансформатор, первичная обмотка наматывается, чтобы придать ей полное сопротивление. 5000 Ом при 1000 Гц и вторичные витки затем регулируются для обеспечения соотношение приведено в примере.
Рассмотрим далее проблему, которая возникает, когда усилитель класса C rf в передатчике должен быть модулирован парой звуковых ламп в тяни-Толкай.
Пример 6.Модулированный радиочастотный усилитель работает с напряжением 1250 вольт на пластине.
При нагрузке антенной ток пластины 250 мА. Заявление поворотов требуемое соотношение трансформатора, выберите лампы и модулирующий трансформатор так что можно получить 100% модуляцию.
Решение. Сначала определите мощность, потребляемую усилителем радиочастотного диапазона.
P = E I = 1250 X 0,25 = 312 Вт
Для 100% модуляции мощность звука должна составлять 50% входной мощности r-f.
Таким образом, требуемая мощность звука составляет: Па = 312/2 = 156 Вт
Обычно мощность ламп, выбранных для такой работы, составляет сделали примерно на 25% больше минимальных требований, чтобы обеспечить подходящая маржа на возможные потери.
При увеличении на 25% 156 Вт становятся 195 Вт. Поэтому мы бы выбрали пара ламп, каждая из которых обеспечивает 100 Вт звука в двухтактной системе.
Ссылка на таблицы трубок в любом справочнике раскрывает несколько типов, которые могут использоваться как модуляторы.Выберем пару передающих трубок 242С. Они рассчитаны на пластину 1250 вольт и имеют выходную мощность 200 Вт (для пара в классе B) на нагрузку с сопротивлением нагрузки 7600 Ом.
При правильно выбранной выходной мощности коэффициент модуляции трансформатор теперь должен быть рассчитан. Для радиочастотной передающей трубки полное сопротивление должно быть согласовано эффективное сопротивление цепи пластины в нормальном операция. Это известно как модулирующий импеданс:
.
(39)
Для радиочастотной лампы нашего примера модулирующий импеданс составляет:
Zin =
Трансформатор должен соответствовать входному сопротивлению первичной обмотки. от 7600 Ом до выходного сопротивления 5000 Ом.Передаточное число от Уравнение (38):
N = 1,282: 1
40. Способ соединения с параллельной подачей
Рис, 26. Параллельная пластина питания усилителей с трансформаторной связью. Источник питания должен компенсировать падение напряжения на резисторе связи.
В некоторых приложениях, особенно там, где аудиопреобразователь не предназначен проводить значительные постоянные токи в первичной обмотке – можно реализовать преимущества трансформаторной связи и в то же время избежать проблемы, возникающие из-за насыщения постоянного тока.Как показано на рис. 26, ток пластины первого усилителя в двухкаскадном каскаде может подаваться через пластинчатый резистор связи. Конденсатор блокирует деформацию первичной обмотки. обмотка. Такое расположение удовлетворительно только при наличии резерва напряжения. в блоке питания достаточно большой, чтобы компенсировать падение, возникающее в резистор связи. Кроме того, сопротивление первичной обмотки должно быть выше, чем требуется обычная трансформаторная муфта для тех же ламп, так как соединительный резистор шунтирует первичную обмотку и снижает эффективную сопротивление цепи пластины.
41. Высококачественные трансформаторы
Мнения расходятся относительно диапазона равномерного отклика, составляющего характеристику высококачественного входного или выходного трансформатора. Консенсус трансформатора производители указывают диапазон от 30 Гц до 15 000 Гц. Один известный производитель делит спектр звуковых частот на эти категории.
Диапазон связи – от 200 Гц до 3500 Гц. Эти трансформаторы специально предназначен для приема и передачи оборудования, например любительского, полицейского, железнодорожные и авиационные типы.АЧХ для входа, выхода, драйвера., а преобразователи модуляции находятся в пределах + 1 дБ от заявленного голосового диапазона. А обычно оцениваемый в этой группе 5-ваттный выходной трансформатор – 4 доллара.
Общественное Диапазон адресов – от 50 Гц до 10 000 Гц. Эти трансформаторы предназначены для типичных приложения для публичного доступа. Частотная характеристика находится в пределах + 0,5 дБ выше весь ассортимент. Обычно 5-ваттный блок в этой группе стоит 11 долларов.
Полный частотный диапазон – от 30 Гц до 15 000 Гц.Амплитудно-частотная характеристика ± 1 дБ в диапазоне дан полный ассортимент. Стоимость типичного 5-ваттного блока составляет 17 долларов США.
Что касается высокоточных трансформаторов полного частотного диапазона, то производитель гарантирует исключительно низкий процент искажений во всем диапазоне как на низких, так и на высоких частотах. Также во все эти агрегаты входит гудящий конструкция катушки и сердечника, обеспечивающая максимальную нейтрализацию паразитных магнитных поля.
Полночастотные трансформаторы отличаются конструкцией от менее дорогих трансформаторов. во многих отношениях.Количество и качество основного материала обычно выше, в том, что его петля гистерезиса имеет существенно меньшую площадь. Эти ядра делают не насыщается легко. Распределенная емкость обмоток обычно составляет минимально возможное значение, а индуктивность рассеяния минимальна.
Номинальная выходная мощность выходного трансформатора зависит от двух факторов. Максимально допустимый ток (который определяется повышением температуры обмоток трансформатора) и максимально допустимого напряжения (которое составляет ограничивается плотностью потока в сердечнике для ненасыщенного состояния).С кривая намагничивания любого материала сердечника нелинейна, когда плотность потока высокий, индуктивность обмотки будет изменяться. Это изменение происходит в пределах каждый отдельный цикл и порождает искажения. Следовательно, максимальная напряжение, которое может быть приложено к трансформатору, является функцией максимального допустимое искажение. С низкокачественными выходными трансформаторами появляются искажения на частотах, лежащих в пределах «плоского» диапазона трансформатора, не редкость.Следовательно, если искажение необходимо минимизировать, поток плотность в ядре должна быть на низком уровне. Таким образом, высококачественные компоненты обычно содержат больше железа, чем их менее дорогие аналоги. Это особенно верно, если требуется хороший отклик на очень низких звуковых частотах.

Рис. 27. Кривая отклика типичного сверхминиатюрного капсулированного транзистора. трансформатор. С любезного разрешения, Chicago Standard Transformer Corp., трансформаторный тип. УМЭ-15.
42.Трансформаторы Транзисторные
В последние годы стали широко доступны транзисторные трансформаторы. Обычно эти устройства очень крошечные, поэтому их можно использовать с пользой. в миниатюрном оборудовании, таком как карманные радиостанции, портативное испытательное оборудование, и т. д. Часто, чтобы сделать их невосприимчивыми к влаге и перепадам высоты, эти трансформаторы залиты. Как и следовало ожидать, низкочастотный отклик таких трансформаторов, как правило, не так хорошо, как в высококачественных, большие трансформаторы (см. рис.27). Но их высокочастотный отклик больше чем приемлемо. Трансформатор, кривая отклика которого приведена на рис. первичный импеданс 1200 Ом, вторичный импеданс 3,2 Ом для миниатюрных громкоговоритель, номинальный первичный ток не более 2 мА и выходной уровень 100 мВт.

Рис. 28. Кривые отклика типовых транзисторных трансформаторов.
Показаны кривые отклика для остальных трансформаторов этой линейки. на рис. 28. Типичные кривые, приведенные на этом рисунке, представляют трансформаторы. имеющий следующие важные характеристики:
А.Выходной или драйверный трансформатор. Первичное сопротивление 10 000 Ом. Вторичное сопротивление составляет 500 Ом. Мощность номинальная мощность 100 мВт.
B. Одинарный или двухтактный выход. Первичное сопротивление 300 Ом. Вторичный импеданс составляет 12 Ом. Уровень мощности 500 мВт.
D. Ввод. Первичное сопротивление 200000 Ом. Вторичное сопротивление составляет 1000 Ом. Уровень мощности 25 мВт.
E. Одинарный или двухтактный выход. Первичное сопротивление 7500 Ом. Вторичный сопротивление 12 Ом. Уровень мощности 500 мВт.
Из этих нескольких примеров (эта конкретная линия содержит 29 различных типов), очевидно, что чрезвычайно широкий диапазон первичных и вторичных сопротивлений доступны. Еще одна полная линейка транзисторных трансформаторов насчитывает 77 различные типы с диапазонами импеданса, как указано ниже. Множество разных типы позволяет выбрать практически любую комбинацию первичного и вторичного импедансы для согласования многих типов используемых транзисторов. В группах В списке указаны уровни мощности от 100 мВт до 350 мВт.
A. Выход. Первичное сопротивление составляет от 10 000 до 48 Ом. Вторичный импеданс От 500 до 3,2 Ом.
Б. Драйвер. Первичное сопротивление составляет от 20 000 до 1500 Ом. Вторичный импеданс От 3000 до 200 Ом.
C. Ввод. Первичное сопротивление составляет от 500 000 до 3 Ом. Вторичный импеданс 80,000 до 30 Ом.
Транзисторные трансформаторы для силовых транзисторов теперь можно приобрести для развлечения и экспериментальные приложения. Они отличаются от рассмотренных выше тем, что что у них гораздо более высокий номинальный первичный ток и более высокая выходная мощность рейтинг.
Например, блок, рассчитанный на мощность 6 Вт, может выдерживать ток 500 мА. несбалансированного постоянного тока в первичной обмотке. Его первичный импеданс составляет 48 Ом, а его вторичное сопротивление 8,2 Ом. Частотная характеристика составляет ± 2 дБ в диапазоне диапазон от 70 до 20 000 Гц.
43. ВИКТОРИНА
1. Чем аудиотрансформаторы отличаются от силовых по конструкции и строительство?
2. Подробно изложите требования к конструкции ввода, промежуточного каскада, драйвера и выходные аудио трансформаторы.
3. Опишите поведение аудиопреобразователей на низком, среднем и низком уровне. высоких звуковых частот, используя конкретную эквивалентную схему в вашем объяснении.
4. Найдите соотношение витков первичной и вторичной обмоток трансформатора с первичной обмоткой. импеданс 7500 Ом, если он должен соответствовать громкоговорителю с импедансом звуковой катушки 16 Ом.
5. Что является наиболее важным преимуществом трансформаторной муфты с параллельным питанием? В чем один недостаток?
6.Обрисовать в общих чертах требования к частотной характеристике для разработанного трансформатора.
Больше новостей

Навигация по записям
Прокладка кабеля по металлоконструкциям: Прокладка кабеля по забору, металлоконструкциям
Bu4507Dx характеристики: BU4507DX — кремниевый NPN диффузионный транзистор — DataSheet
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Найти:
Рубрики
Интересн
Интересные факты
Новинки
Новые
Передатчик
Передатчики
Примеры схем
Простые
Разное
Советы
Схем
Схемы
Электрон
Электроника
© 2019 «Tree of life» — Производство и продажа аксессуаров для iPhone
* iPad, iPhone, iPod, iPod classic, iPod nano, iPod shuffle и iPod touch являются торговыми марками компании Apple Inc, зарегистрированными в США и других странах. Apple Store является торговой маркой компании Apple Inc. PhotoFast является зарегистрированной торговой маркой компании PhotoFast Company Limited.
Вступайте в клуб любителей

Расчет выходного трансформатора: Расчет и намотка выходного трансформатора для лампового усилителя

У начинающих радиолюбителей – ламповиков часто возникают вопросы о правильности расчетов выходных трансформаторов

⚡️Расчет лампового трансформатора | radiochipi.ru

Расчет емкости выходного трансформатора – Страница 2 – Комплектующие и компоненты

Расчет выходного трансформатора сопротивлений передатчика ДМВ-диапазона

Литература

Точное определение параметров выходного трансформатора

Выходной трансформатор для двухтактного усилителя на 6п3с

Содержание / Contents

↑ Исходная схема Нобу Шишидо

↑ Моя схема усилителя на лампах 6П3С

↑ Блок питания

↑ О звуке

Содержание / Contents

↑ Исходная схема Нобу Шишидо

↑ Моя схема усилителя на лампах 6П3С

↑ Блок питания

↑ О звуке

Калькулятор расчета трансформатора

Результаты расчета

Расчет трансформатора онлайн

Достоинство и плюсы этого способа

output-trans-pp-calc-1

J&K Audio Design: Конструкция выходного трансформатора

Соображения по проекту – 2

Практическое проектирование и конструкция трансформатора, август 1947 г. Radio News

, его типы и коэффициент импеданса

Руководство по трансформаторам – Аудио трансформаторы

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ