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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 튜브 증폭기의 계산. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 초보자 라디오 아마추어 증폭기는 전자기기의 가장 보편적인 요소 중 하나인데 왜 구형 튜브 증폭기로 계산을 시작할까요? 몇 가지 이유가 있는데, 주된 이유는 진공관 기술에 대한 관심이 특히 고음질 애호가들 사이에서 다시 되살아나고 있기 때문입니다. 튜브 증폭기는 소박하고 신뢰할 수 있으며 과전압으로 인해 전극 사이에 단기적인 고장이 발생할 수 있지만 대부분의 경우 램프가 작동 상태를 유지합니다. 과전류로 인해 전극이 가열되지만 뜨거운 양극을 볼 수 있는 충분한 시간이 있으며 전원을 끄는 데 시간이 걸립니다. 반면에 트랜지스터는 단기 과부하에도 즉시, "조용히" 그리고 영원히 실패합니다. 또한 예를 들어 램프 및 전계 효과 트랜지스터의 증폭기 계산은 매우 유사합니다. 증폭기의 계산은 증폭된 주파수 대역, 출력 전압, 전류 또는 전력, 부하 저항, 입력 전압 및 입력 저항과 같은 증폭기의 목적에 따라 매개 변수를 결정하는 것으로 시작됩니다. 예를 들어 홈 라디오 컴플렉스의 UHF의 경우 출력 전력은 5옴의 부하 저항(동적 헤드)에서 4W, 주파수 대역은 70Hz ... 12,5kHz, 입력 전압은 20mV입니다. 1 kOhm 이상의 입력 저항을 가진 500 V. 지정된 입력 전압 범위를 통해 증폭기를 라디오 수신기, 압전 픽업이 있는 플레이어, 기타 장치의 라인 출력과 같은 많은 프로그램 소스에 연결할 수 있습니다. 이러한 앰프를 두 부분으로 나누는 것이 좋습니다. 볼륨 컨트롤(게인)과 가능하면 톤 컨트롤(주파수 응답 형태) 및 최종 전력 증폭기를 반드시 포함하는 전압 프리앰프입니다. 후자는 프리앰프의 출력 신호에 해당하는 일정한 입력 신호 레벨에서 계산됩니다. 따라서 램프의 증폭기를 계산합니다. 가장 단순한 비주기적 삼극관 증폭기의 다이어그램이 그림 48에 나와 있습니다. XNUMX.
계산을 위해 램프 필라멘트의 전압 및 전류(다이어그램에는 필라멘트 회로가 표시되지 않음), 권장 바이어스 전압, 애노드 전압 및 전류, 특성 S의 기울기 및 내부 저항과 같은 일부 참조 데이터가 필요합니다. 램프 RI 또는 그 이득 μ. 마지막 세 매개변수는 간단한 관계로 관련됩니다. μ = SRI 램프 캐스케이드는 낮은 주파수에서 실질적으로 신호 소스의 전력을 소비하지 않기 때문에 좋습니다. 양극 전류는 그리드의 전압에 의해 제어됩니다. 그럼에도 불구하고 1 ~ 0,5 MΩ의 저항을 가진 그리드 누설 저항 R4,7은 그리드에 정착한 희소 전자가 음극으로 충전되지 않고 이 저항을 통해 음극으로 되돌아가도록 여전히 필요합니다. 동일한 저항은 볼륨 컨트롤로 사용하기에 편리합니다. 커패시터 C1은 입력 신호의 일정한 구성 요소(있는 경우)가 그리드에 떨어지지 않고 램프 모드를 변경하지 않도록 하기 위해 필요합니다. 커패시턴스는 최저 통과대역 주파수 fn보다 작아야 하는 HPF의 차단 주파수에 대한 공식으로 계산됩니다.
그리드 전류가 없기 위해서는 그리드 전압이 음극에 대해 항상 음수여야 하므로 약간의 바이어스 전압이 필요합니다. 별도의 음의 전압 소스를 사용하는 것은 실제로 불편하므로 자동 바이어스 저항 R2가 음극 회로에 가장 자주 포함됩니다. 램프 ia의 애노드 전류는 전압 강하 Uc를 생성하고 플러스는 캐소드에, 마이너스는 제어 그리드에 적용됩니다. 이를 계산하는 공식은 간단합니다.
애노드 전원 Ea의 전압의 약 절반이 떨어지면 부하 저항을 계산해야 합니다.
널리 사용되는 이중 삼극관 중에서 S - 100mA / V, Ri = 6kOhm, Uc = -2V, Ua = 2V, ia = 50mA 매개 변수가있는 1,5N120P 램프는 가장 높은 이득 μ \u1d 250을 갖습니다 (마지막 두 개는 참고서에 나와있는 1,8V와 240mA와는 다르지만 경제성을 고려하여 램프의 특성에 따라 선택하였습니다. 2극관의 캐스케이드 이득은 다음과 같이 계산됩니다.
게인이 너무 높지 않고 입력 신호가 20mV이면 출력 전압이 1,4V에 불과하여 UMZCH 출력 램프를 완전히 "빌드업"하기에 충분하지 않을 수 있습니다. 49극관에서 두 개의 캐스케이드를 사용하거나(그러면 게인이 중복되고 예를 들어 OOS를 사용하여 줄여야 함) 더 많은 게인을 제공하는 다른 램프에서 하나의 캐스케이드인 XNUMX극관을 사용해야 합니다(그림 XNUMX). ).
차폐 그리드 R3C3의 전원 공급 회로에서만 다릅니다. 퀀칭 저항 R3의 저항은 공식에 의해 결정됩니다.
여기서 Ug2 및 ig2는 스크린 그리드 전압 및 전류입니다. XNUMX극관의 내부 저항이 크므로 이득은 더 간단한 공식을 사용하여 계산됩니다.
가장 경제적인 것으로 6Zh1P 2극관을 선택하겠습니다. 매개변수 Ua = = Ug120 = 5 V, S = 7 mA/V, ia = 2 mA 및 ig3 = = 1,5 mA Uc = - 2 V에서 R150 = = 3 Ohm이 됩니다. R40 = 4kOhm, R17 = 85kOhm 및 Kμ = 150. 실제로 이렇게 큰 양극 전류를 갖는 모드는 예비 단계에서 사용되지 않습니다. 모든 저항의 저항을 몇 배로 증가시켜 양극 전류를 크게 줄이는 것이 유리합니다. 이 모드에서 특성의 기울기는 감소하지만 게인은 증가하여 200 ... XNUMX이 됩니다. 램프의 더 낮은 양극 전류에서 새 매개변수를 계산하려면 그 특성을 사용해야 합니다. 그러나 램프는 모드 변경에 그다지 민감하지 않으며 실험적으로 선택하기 쉽습니다. 이제 UMZCH로 넘어 갑시다. 이를 위해 특별한 강력한 출력 빔 6극관과 14극관이 생산됩니다. 우리의 예에서 매개변수 Ua = Ug2 = 250 V, S = 11,5 mA/V, ia = 50 mA 및 ig2 = 5 mA, Uc = - 6 V인 50P100P 테트로드가 적합합니다. 우리의 출력 단계는 단일 종단이 될 것입니다. 클래스 A에서 작동 이것은 램프의 무부하 전류가 공칭 XNUMXmA와 같고 제어 그리드의 전압이 변경되면 XNUMX(램프가 닫힘)에서 공칭 XNUMXmA의 두 배로 변한다는 것을 의미합니다. (램프가 열려 있습니다). 공식 Δia = SΔUBX를 사용하여 그리드에서 필요한 AF 전압을 찾아보겠습니다. ΔUBx = Δia/S = 50/11,5 = 4,35V(피크 값). 음극 회로에서 자동 바이어스 저항의 저항은 다음과 같아야 합니다.
위에서 계산한 150극관 전치 증폭기가 Kμ = 4,35을 제공하는 경우 출력단의 그리드에서 4,35V의 진폭을 얻으려면 입력 신호가 150/0,029 = 20V(피크 값) 또는 약 XNUMXmV( 유효 값) 지정된 요구 사항을 충족합니다. UZCH의 회로 설계가 완료되었으며 회로도를 그릴 수 있습니다(그림 50). 저항의 저항이 계산되며 커패시터의 커패시턴스를 선택하는 것이 남아 있습니다. 이들은 1Hz 미만의 마진을 두고 취해야 하는 가장 낮은 통과대역 주파수에 대한 커패시턴스 C70(위 참조)과 동일한 방식으로 계산됩니다.
물론 해당 저항의 저항을 공식에 대입해야 합니다. 예를 들어 R1C1 스트링의 컷오프 주파수가 16Hz이고 커패시턴스가 0,01uF인 경우 R2C2 스트링은 커패시턴스가 10uF인 동일한 컷오프 주파수를 갖습니다. VL1 램프의 출력 커패시턴스, VL2 램프의 입력 커패시턴스(참고 서적에서 가져옴) 및 장착 커패시턴스 С∑의 합을 3 + 13,5로 취하여 프리앰프 대역폭의 상위 주파수를 확인하는 것도 유용합니다. + 20 - 40pF:
보시다시피 필요 이상으로 높습니다. 디커플링 체인 R5C5의 목적에 대해 몇 마디 말해야 합니다. 튜브 증폭기는 일반적으로 불안정한 소스에서 전원을 공급받기 때문에 출력 튜브 전류의 상당한 변동은 불가피하게 양극 공급 전압의 변화로 이어집니다. 예비 캐스케이드의 작동에 영향을 미치지 않도록 (절대적으로 필요하지 않음) 체인이 설치됩니다. 커패시터 C5는 애노드 전압의 변화에 따라 재충전할 시간이 없습니다. 또한 회로는 정류기 필터에서 잔물결 평활화가 불충분한 경우 AC 배경을 추가로 필터링합니다. 이제 출력 스테이지의 양극 회로를 고려하십시오. 램프는 전류가 0에서 100mA로 변경되고 양극에서 가능한 최대 전압 변경이 수반되는 경우 최대 전력을 제공하고 최대 전류는 최소 전압에 해당하며 최소 20 ... 30V이어야 합니다(그렇지 않으면 피크 신호에 왜곡이 있을 것입니다). 출력 변압기의 10차 권선의 능동 저항에서 또 다른 250V의 전압 강하를 고려하고 애노드 10 - 30 - 210 = 250V에서 AC 전압의 진폭을 얻습니다. AC 전압은 DC에 추가됩니다. 전원 전압. 양극 전류가 210으로 감소하면(입력 신호의 음의 반파에서) 순간 양극 전압은 460 + XNUMX = XNUMXV로 증가합니다. 이미 언급했듯이 램프는 이러한 전압을 쉽게 견딜 수 있습니다. 양극 회로에서 AF 신호의 진동 전력은 다음과 같습니다. P \u2d 음 im / 210 \u0,05d 2 5,25 / XNUMX \uXNUMXd XNUMX W. 출력 변압기의 작은 손실을 고려하여 설정 조건을 충족했습니다(부하에서 5W 제공). AF 전류 RH에 대해 XNUMX차 권선에 필요한 저항을 찾아봅시다. RH \u210d 음 / im \u50d 4,2/XNUMX \uXNUMXd XNUMXkOhm. RH와 헤드 저항 Rg를 알면 이제 다음을 고려하여 출력 변압기 T1의 변환 비율을 찾을 수 있습니다. 변압기가 전압을 n배 낮추면 XNUMX차 권선 회로의 전류가 같은 양이면 저항이 n으로 변환됩니다.2 한 번: 오디오 스펙트럼의 더 높은 주파수에서 1차 권선으로 변환된 헤드의 음성 코일의 유도 저항과 변압기 T7의 XNUMX차 권선의 누설 인덕턴스 저항이 활성 부하에 추가되기 때문에 UMZCH 이득이 증가합니다. 저항 RH. 상승을 보상하기 위해 커패시터 CXNUMX은 XNUMX차 권선과 병렬로 연결되며, 명명된 매개변수의 불확실성으로 인해 커패시턴스를 계산하기 어려우므로 원하는 주파수 응답 모양에 따라 실험적으로 선택됩니다. 자가진단 질문입니다. 이미 이론적 계산에 지쳤습니까? 그렇지 않은 경우 직접 설정 한 요구 사항에 따라 증폭기를 계산하고 그렇다면 예를 들어 불필요한 튜브 TV를 찾아서 분해하십시오. 전면 패널을 마분지로 잘라 천으로 덮으면 목재 케이스에서 좋은 음향 시스템을 얻을 수 있습니다. 저항에 따라 직렬 또는 병렬로 연결된 패널의 헤드를 바람직하게는 중앙이 아닌 바람직하게는 둘 이상에 배치하십시오. 설명된 것과 같은 앰프를 조립하고 "튜브" 사운드를 즐기십시오. 프로젝트 구현에 필요한 모든 세부 정보는 이전 TV에서 찾을 수 있습니다. 저자: V.Polyakov, 모스크바
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