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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 램프 캐스케이드의 곡예. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
진공관 회로에 대해 조금이라도 아는 사람이라면 누구나 진공관 증폭 단계가 일반적으로 극도의 단순성과 적은 수의 요소로 구별된다는 것을 알고 있습니다. 이 요소는 진공관의 자연스러운 선형성과 함께 일반적으로 트랜지스터 사운드보다 진공관 사운드가 우월한 현상을 설명하려고 할 때 논증으로 인용됩니다. 그러한 설명은 상식의 관점에서 볼 때 매우 설득력이 있음을 인정해야 합니다. 또한, 최고의 진공관 오디오 구성 요소의 회로 분석에서 실제로 확인되는 경우가 많기 때문에 도전할 생각을 하는 사람은 거의 없습니다. 램프 기술 개발자의 주요 모토는 다음과 같습니다. 더 간단하고, 더 우수하고, 더 안정적입니다(불행히도 "저렴한" 개념은 논리적으로 제안되는 것처럼 보이지만 여기에 포함되지 않음). 따라서 공통 음극이 있는 1극관의 기존 저전력 저항 증폭 단계를 살펴보겠습니다. 양극 부하 저항기, 음극 자동 바이어스 저항기, 계통 누설 저항기 및 XNUMX극관 자체 - 실제로 전체 캐스케이드입니다. 더 정확하게는 기본 버전입니다(그림 XNUMX).
나머지는 요소를 다른 단계와 결합하거나 국부적인 음전류 피드백을 차단(캐패시터로 캐소드 저항 션트)하거나 더 복잡한 바이어스 구성을 위한 캐소드 회로의 분배기 또는 전원 회로용 디커플링 필터 또는 보정입니다. 회로. 일반적으로 이러한 모든 추가 구성 요소가 있다고 해도 튜브 증폭 단계가 그림에서 보는 것보다 훨씬 더 복잡해지지 않습니다. 1. 모든 것이 매우 명확하고 간단합니다(언뜻 보기에). 주파수 범위의 중간에 있는 단계 이득은 (로컬 네거티브 피드백이 없는 경우) 다음과 같이 알려져 있습니다. K=- 이러한 0,6극관 스테이지의 경우 실제 이득은 일반적으로 (0,8-XNUMX) 양극 공급 전압과 대기 전류에 대해서도 마찬가지라고 할 수 있습니다. 거의 모든 램프가 양극 전력 손실의 가장자리에서 가장 잘 "소리를 내기" 때문입니다(항상 그런 것은 아님). 그러나 이러한 상대적으로 좁은 "창의성 한계" 내에서도 이전 및 후속 캐스케이드를 고려하여 특정 캐스케이드에서 특정 램프의 최적 작동 모드를 찾는 것이 쉽지 않습니다. 이 경우 최적의 모드는 매개변수나 아름다운 오실로그램을 기록하지 않고 최상의 사운드를 제공하는 모드로 이해됩니다. 아마도 증폭 단계의 다양한 매개 변수의 상호 모순과 이러한 매개 변수의 디지털 값과 음질 사이의 약한 상관 관계의 이유는 동일한 요인에 대한 종속성의 모호성 때문일 수 있습니다. 따라서 최대 선형성을 추구하는 경우 양극 부하 값을 높여야 합니다. 이 값은 특정 값부터 시작하여 대역폭, 캐스케이드의 동적 속성 및 이득에 부정적인 영향을 미치며, 높은 부하 저항은 대기 전류와 램프 기울기를 감소시키기 때문에 감소하기 시작합니다. 또한 캐스케이드의 과부하 용량도 급격히 떨어집니다. 따라서 장치 전체의 음질로 비용을 지불해야 하기 때문에 매우 높은 선형성에 대한 가격도 만만치 않습니다. 우리는 선형성을 위해 음질로 비용을 지불하고 그 반대의 경우는 그렇지 않은 것으로 나타났습니다. 이것은 Krylov의 우화 "The Swan, the Crayfish and the Pike"를 연상시키며, 이 경우의 백조만 새가 아니라(일반인이 아님) 증폭 인자, 암은 캐스케이드의 선형성이며, 파이크 ... 한마디로 물건이 여전히 있습니다. 이 다루기 힘든 캐릭터들이 상대적으로 평화롭고 조화를 이루는 곳. 따라서 XNUMX극관의 한 단계에서 필요한 증폭을 제공할 수 없으면 두 번째 단계를 설치해야 합니다. 그리고 좋은 동적 특성을 얻으려면 때때로 적당한 이득으로 만족해야 하며, 양극 부하를 줄이고 스테이지의 대기 전류를 증가시켜야 합니다. 가장 단순한 증폭 단계에서도 '최후의 심판'인 듣기에 관해서는 설명하기 어려운 미묘함과 현상이 많이 나온다. 요약하자면, 진공관 XNUMX극관의 앰프 단계에서 전체 장치의 음질에 실질적인 영향을 미치는 다양한 매개변수가 상호 모순되며 불가피하게 이러한 매개변수 중 하나를 "당길" 때 과도한 열의가 발생합니다. 다른 사람의 악화로 이어집니다. 그러나 이 악순환에서 벗어날 수 있는 방법이 있습니다. 결국, 지금까지 우리는 단일 2극관의 증폭 단계에 대해 이야기했습니다. 그리고 같은 스테이지에서 XNUMX개의 XNUMX극관을 결합한다면? 물론 이것은 최대 단순성의 개념에 어긋나지만 때로는 단순한 캐스케이드의 수를 늘리는 대신 하나의 캐스케이드를 복잡하게(별로 중요하지 않음)하여 동일한 문제를 해결할 수 있습니다. 설정된 작업의 종류에 따라 두 개의 XNUMX극관에서 이러한 복잡한 캐스케이드에 대한 옵션 중 하나를 선택할 수 있습니다. 나는 그것들이 꽤 많이 있으며 오래 전에 발명되었다고 말해야합니다. 예를 들어, 캐스코드(그림 XNUMX)는 이득의 급격한 증가와 동시에 광대역을 허용하므로 XNUMX극관과 함께 텔레비전 및 라디오 수신기에서 폭넓게 응용되고 있습니다. 일부 세계적으로 유명한 하이 엔드 회사는 오디오 주파수 증폭 장치(예: Sonic Frontiers)에 캐스코드를 사용합니다.
오디오 장비에서 캐스코드를 사용하는 것이 타당하다고 주장할 수 있으며, 이에 반대하는 사람들은 일반적으로 캐스코드의 출력 특성이 XNUMX극관에서 XNUMX극관으로 변질된다는 사실을 언급합니다. 그렇습니다. 그러나 결국 XNUMX극관이 항상 나쁜 것은 아닙니다. 무엇을 사용할 것이냐가 아니라 어떻게, 어디서 사용하느냐가 더 중요합니다. 의심할 여지 없이 대부분의 경우 XNUMX극관이 바람직하지만 개별 회로(대부분 보조 회로)에서는 XNUMX극관이 동등하지 않습니다. 예를 들어 높은 덕분에 그러나 많은 오디오 애호가들에 의해 종신형을 선고받은 3극관을 사면하려는 시도에서 순수한 XNUMX극관으로 돌아가자. 다음 캐스케이드는 캐스케이드와 매우 유사합니다. 이것들은 또한 두 개의 XNUMX극관이며, 그 중 하나는 다른 것의 어깨에 "앉아" 있습니다. 네, 이 "튜브 서커스"는 많은 사람들에게 회의적인 웃음을 자아내며 아마도 "남자 - 미안합니다. 삼극관 - 지구를 걸어야 합니다!"와 같은 도덕적 발언의 흐름이 뒤따를 수 있습니다. 그러나 이 캐스케이드는 모드 안정성, 선형성, 출력 임피던스, 광대역, 과부하 용량 및 양극 공급 전압의 간섭 및 리플에 대한 감도와 같은 몇 가지 중요한 매개변수에서 동시에 가시적인 개선을 제공하기 때문에 어떤 식으로든 주의를 기울여야 합니다. 소리에 관한 한, Audio Designs Audio Note와 Saga 앰프가 그렇게 나쁜 소리를 내지 않는다는 것은 모두가 알고 있습니다! 그림 XNUMX에 표시된 것과 같이 입력 또는 드라이버 단계로 가장 자주 사용되는 것은 이러한 회사입니다. XNUMXa. 가장 흔히 SRPP(SRPP - 션트 조절 푸시 풀)라고 합니다.
이 약어의 디코딩이 당신을 오도하지 않도록하십시오. 여기에서 "푸시-풀"은 상부 및 하부 1975극관의 역위상 신호로만 표현됩니다. 동일한 성공으로 캐스케이드로 연결된 두 개의 XNUMX극관의 고전적인 회로를 "푸시 풀"이라고 부를 수 있습니다. 역위상 신호도 있습니다. 따라서 SRPP는 문헌에 뿌리를 둔 완전히 올바른 이름이 아닙니다. 캐스코드를 포함하여 수직 구성의 모든 단계에 대한 일반 레이블 역할을 할 수 있지만 약어 TTSA(Two Tube Series Amplifier - a two-tube series 증폭기)도 볼 수 있습니다. 러시아어로 캐스케이드는 간단하고 명확하게 호출됩니다. 동적 부하가 있는 증폭 캐스케이드입니다. 그리고 그 본질을 가장 정확하게 반영하는 것은이 이름입니다 (러시아어가 영어보다 간결한 것으로 판명 된 드문 경우). 양극 부하 회로에 "전자 저항기"가 있는 캐스케이드라는 더 이국적인 러시아 이름도 있습니다(TV Voishvillo. Amplifying devices. M., Svyaz, XNUMX). 따라서 일반적인 양극 부하 저항 대신 SRPP 캐스케이드는 양극 회로에 두 번째 XNUMX극관을 가지며 그리드 바이어스는 저항 R에 의해 설정됩니다.k2. 신호의 양의 반파가 그리드 V1에 나타나면 하부 XNUMX극관의 전류가 증가하여 저항 R의 전압 강하가 증가합니다.k2, 그리고 이것은 차례로 상부 2극관 V2의 전류를 감소시킵니다. 애노드 전류의 안정성을 향한 경향이 있는데, 이는 이제 기존의 저항 증폭 단계에서보다 입력 신호의 변화에 덜 의존합니다. 결합 부하 - XNUMX극관 VXNUMX 및 저항 Rk2 - 특성 측면에서 안정적인 전류 소스에 접근하기 시작합니다. 좋은 점은 무엇입니까? 안정적인 전류 소스는 이상적인 전류 소스에 대해 무한대와 동일한 높은 내부 저항을 갖는 것으로 알려져 있습니다(물론 이것은 수학적 추상화입니다). 그리고 이제 1극관 캐스케이드가 선형일수록 부하 저항이 더 높다는 것을 기억하십시오. 위에서 언급한 것처럼(양극 부하를 임의로 증가시켜) 이 문제를 정면으로 해결하는 것은 불가능합니다. 그 이유는 캐스케이드의 다른 똑같이 중요한 매개변수가 영향을 받기 때문입니다. 부하 저항이 "두 배"인 동안 속기 쉬운 XNUMX 극관 VXNUMX을 "기만"하는 것만 남아 있습니다. 직류의 경우 작고 같음 (Rk2+Rivk2), 양극 공급의 전압을 증가시키지 않고 캐스케이드의 정상 모드를 보장하고 교류(또는 동적 부하 저항)의 경우 훨씬 더 클 수 있으며 R의 값에 의해 결정됩니다.k2 및 상부 XNUMX극관의 전압 이득: RN. 소음.=Rk2(1 + 이를 통해 기존의 증폭 캐스케이드에 비해 SRPP 캐스케이드의 약간 더 높은 이득을 얻을 수 있습니다. 그리고 출력 신호는 음극 V2에서 가져오기 때문에 출력 저항은 훨씬 낮습니다. 실제로 이러한 캐스케이드가 상대적으로 낮은 저항 부하에서 동작하는 경우 이득과 대역폭 모두에서 매우 큰 이득을 얻을 수 있다. 네, 그리고 캐스케이드의 충분한 대기 전류가 있는 경우 동적 속성은 매우 인상적으로 얻을 수 있습니다(여기서 캐스케이드의 속도뿐만 아니라 얼마나 큰 신호 전류가 주어질 수 있는지도 고려하는 것이 중요합니다. 부하에). 이러한 이유로 SRPP 캐스케이드는 제품의 최대 가치를 보장해야 하는 비디오 증폭기 회로에 적용되었습니다.
그러나 SRPP는 궁극적인 꿈이 아닙니다. 그리고 이러한 이유로: 이미 언급한 바와 같이 캐스케이드의 결합된 양극 부하가 안정적인 전류 소스의 일부 속성을 획득하지만 상대적으로 작기 때문에
사실은 단순히 저항 R을 증가시켜 그리드 V2의 신호 레벨을 크게 높이는 것입니다.k2 캐스케이드의 작동 지점 위치도 동일한 저항기의 값에 따라 달라지기 때문에 실패하고 측정할 수 없는 방식으로 이러한 방식으로 도취되면 SRPP 캐스케이드의 모든 이점을 잃을 수 있습니다(먼저, 과부하 용량이 저하됩니다). 그러나 속기 쉬운 2극관의 경로를 따라 더 나아갈 수 있습니다. 이제 VXNUMX도 "속이는" 것입니다. 분배기(Rk2 Ra), R을 대체합니다k2, 그리드의 신호 레벨을 변경하는 데 더 많은 자유를 주고(분배기의 낮은 저항에 비례함) 이 신호를 커패시터 C를 통해 적용합니다.a. 그러한 캐스케이드의 이득은 이미 거의
이 캐스케이드의 구조적 특징은 상부 및 하부 램프의 정지 전류를 선택할 수 있는 충분한 기회를 제공합니다. 이 경우 전류는 다를 수 있습니다. XNUMX극관 바이어스가 별도의 분배기에 의해 설정되기 때문입니다(Rk2, 'k2), 이는 또한 출력 저항의 추가 감소에 기여합니다(분명히 "푸시-풀" 효과가 나타날 수 있을 때 충분히 높은 수준의 신호의 포지티브 및 네거티브 반파에 대해 균등화하기 위해, 즉 , 일반적인 경우 직사각형 펄스의 선행 및 후행 에지의 기울기가 다를 수 있음). XNUMX극관의 양극 부하 값 Ra 또한 특정 제한 내에서 변경될 수 있습니다. 반면에 XNUMX극관은 투과 계수가 XNUMX에 매우 가까운 음극 팔로어로 간주될 수 있습니다. 따라서 양극 또는 저항 R의 하단 단자에서 전압의 순시 값의 변화a, 상단 단자 R에 나타나는 2극관 VXNUMX의 음극 팔로워에 의해 높은 정확도로 추적됩니다.a, 따라서 R 양단의 전압 강하a 거의 지속적으로 신호에 의존하지 않습니다. 이것은 안정적인 전류의 실제(물론 이상적이지는 않지만 매우 가깝습니다) 소스입니다. 물론 2극관 알레르기로 고통받는 사람들은 0,9극관을 V0,995로 사용할 수도 있지만 더 겸손한 매개변수를 얻게 됩니다. XNUMX극관 음극 팔로워는 일반적으로 약 XNUMX의 K 이득을 갖는 반면, XNUMX극관은 XNUMX 이상을 쉽게 제공할 수 있습니다. 이제 R을 가져 가자a 6,8kOhm과 동일하고 캐스케이드의 양극 부하의 동적 저항을 계산합니다. RN. 소음.=Ra/(1-K). 우리의 예에서 RN. 소음. 삼극관.\u68d XNUMXkOhm 및 RN. 소음. 갇힌.\u1,36d 20MΩ. 차이는 XNUMX배! 그건 그렇고, 음극 추종자들은 또한 기술적으로 지식이 풍부한 오디오 애호가들 사이에서 흠잡을 데 없는 평판을 누리고 있습니다. 그러나 그럼에도 불구하고 동일한 Allan Kimmel에 따르면 이러한 계획에서는 XNUMX극관의 음극 추종자가 필요한 것입니다. 일반적으로 음극 팔로워의 XNUMX극관은 매개변수(낮은 출력 임피던스 및 감쇠)와 사운드 측면에서 훨씬 더 나은 결과를 제공합니다. 또한 Allan Kimmel은 위에서 설명한 모든 튜브 캐스케이드를 가능한 모든 방법으로 오랜 시간 실험했으며 모두 올바르게 구현되고 매우 좋은 소리를 내며 무엇보다도 정확하게
6극관은 잘 알려진 8DJ6(23N12P와 유사)이며, 반쪽은 모두 병렬이며 출력 저항에 유리하게 영향을 미칩니다(Kimmel에 따르면, 그는 또한 7극관은 "유휴 상태에 매달려 있다"). XNUMX극관 - XNUMXGNXNUMX(아날로그는 알 수 없지만 거의 중요하지 않습니다. 충분히 높은 XNUMX극관
이 캐스케이드를 만드는 아이디어가 그에게 속한 것인지 아니면 오래된 램프 문헌에서 빌린 것인지 말하기는 어렵습니다 (결국 많은 혁신이 실제로 "발명가보다 두 배나 오래된 것으로 판명되는 경우가 종종 있습니다. "). 그것이 가능하더라도 아이디어는 매우 독창적입니다. 이전 계단식 폭포가 서커스 경기장의 "살아있는 피라미드"와 닮았다면, 이것은 공중 곡예사를 공중 그네로 그립니다. 손실된 커패시터 Ca, XNUMX극관의 양극과 XNUMX극관의 제어 그리드 사이의 연결은 이제 갈바닉입니다. 동시에 부동 안정화 스크린 그리드 전원이 도입되고 XNUMX극관의 양극도 전원을 받습니다. 처음에 이 방식에서 목표는 캐스케이드의 출력을 "로드"하는 체인 R을 제외하는 것이었습니다.э Cэ, 비록 그녀의 영향력이 어떤 식으로든 극적이지는 않았지만. 어떤 식 으로든 이전 단계의 매개 변수 기록 (그림 7)이 깨졌습니다. 출력 임피던스가 80 Ohms로 감소하고 왜곡되지 않은 출력 전압의 최대 스윙이 269 %의 고조파 계수로 0,9 V에 도달했으며 동일한 양극 공급(300V), 전환 커패시터 C가 없기 때문에 주파수 범위가 끝났습니다.a 이제 F로 시작н(-3dB)=0,15Hz, Fв(-3dB)는 1MHz로 동일하게 유지되었습니다. 전력 변압기를 되감지 않기 위해 Kimmel은 플로팅 소스를 구성하는 매우 독창적인 솔루션을 찾았습니다. 그는 작은 백열 변압기를 설치하고 "뒤에서 앞으로" 켜고 6,3차 권선에 75V의 교류 전압을 적용했습니다. 정류기 브리지와 간단한 트랜지스터 안정기를 XNUMX차 권선에 연결하여 필요한 XNUMXV를 제거했습니다. 이러한 비표준 방식은 또한 이러한 소형 전원 공급 장치를 캐스케이드에 가깝게 배치할 수 있으므로 좋습니다. 공통 전원으로 이어지는 긴 연결 전선을 따라 "로밍" 신호. 좋은 디커플링이 있는 경우 이 문제는 별도의 권선이 있는 전원 변압기를 사용하여 기존 방식으로 해결할 수 있습니다. 따라서 우리는 각각 수직 구성이 특징인 여러 개의 튜브 회로를 고려했습니다. 다른 수직 캐스케이드, 특히 복잡한 캐소드 추종자(예: White의 캐소드 추종자)가 있습니다. 이 경우 우리는 전압 증폭 단계에 대해 이야기하고 있었기 때문에 이 기사에서 음극 팔로워에 대해서는 다루지 않을 것입니다. 이것은 그들 자신의 상처와 약이 있는 별개의 삶입니다. 또한, 많은 경우에 고려된 유형의 증폭 캐스케이드는 증폭기와 버퍼의 특성을 결합하여 음극 팔로워의 필요성을 완전히 제거합니다(컨디셔너가 있는 유명한 Pantin Pro-Vee 샴푸와 마찬가지로 - 투인원!). 종종 발생하는 것처럼, 각 후속 캐스케이드는 이전 캐스케이드보다 더 나은 매개변수를 갖지만 동시에 더 어려워집니다. 더 많은 숲으로 - 자세한 내용. 따라서이 기사에서 "소리"로 무언가를 시도하기로 결정한 독자들에게 최대 주의자가되지 않고 위의 계획의 "가장 멋진"버전을 즉시 목표로 삼지 말고 간단하게 시작하도록 조언하고 싶습니다. 증폭기 또는 기타 장치의 특정 설계에서 복잡성 및 매개변수 측면에서 일부 중간 회로가 가장 잘 들릴지 누가 압니까? 개인적으로, 언뜻보기에 나에게 가장 가까운 것은 (지금까지는 추측 적으로만) XNUMX 극이있는 SRPP 회로입니다. 저자: Artur Frunjyan; 간행물: cxem.net
양자 얽힘에 대한 엔트로피 규칙의 존재가 입증되었습니다.
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Ra/(아르 자형i+Ra) (다음 단계 R의 입력 저항 고려입구 2 R 대신a R이 사용된다n.eq=Ra|| R입구 2, 그리고 출력 저항 ZO=Ri어디에서
, 그리고 고속 플립플롭 회로(A.P. Lozhnikov, E.K. Sonin. Cascode 증폭기. M., Energia, 1964)에서, 아마도 누군가 증폭 회로 오디오 주파수에서 그것을 시도할 생각을 하기 훨씬 전에. 기생 부하 커패시턴스가 상당히 큰 회로에서 작동할 때 이점이 특히 두드러집니다(이 범주에는 많은 수의 병렬 연결된 출력 램프 또는 동적 입력 커패시턴스가 높은 단일 램프에서 작동하는 일부 드라이버 회로가 포함됨). 무화과에. 3b는 6N3P 이중 XNUMX극관에 대한 SRPP 캐스케이드 이득의 의존성을 보여줍니다(
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