ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Lâmpada de nível de entrada UMZCH. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Amplificadores de potência de tubo Ao longo dos anos, a tecnologia de amplificação de som acumulou um grande número de soluções técnicas que permitem obter excelentes resultados, no entanto, apesar de tudo, muitos designers (não apenas radioamadores, mas também empresas sérias) retornam repetidamente às suas raízes - como o mais simples possível do ponto de vista dos circuitos, mas ao mesmo tempo para as soluções mais eficazes que permitem obter um som de alta qualidade. Uma dessas áreas de design é a construção de UMZCH em tubos de vácuo. (UMZCH - Amplificador de potência de frequência de áudio). Porém, aqui devemos prestar homenagem - apesar da aparente simplicidade dos circuitos elétricos, nem todo mundo consegue obter um som "decente". Mas se um radioamador experiente não consegue trazer apenas mais uma moeda para seu cofrinho de experiência, então, para um iniciante, esse problema, sendo insolúvel por conta própria, pode privá-lo permanentemente de seu desejo de se envolver no design. No entanto, isso já é do campo da psicologia ... :) A atenção dos construtores novatos é oferecida muito simples de repetir e, o mais importante, um tubo UMZCH não caprichoso e de alta qualidade, que usa lâmpadas e peças comuns que eram amplamente utilizadas em sua época em televisores e rádios. O amplificador foi desenvolvido como um amplificador terminal (ou seja, não inclui nenhum controle de tom ou qualquer outro componente, como interruptores, pré-amplificadores corretivos, etc.) , características muito boas (subjetivamente) permitem que ele seja usado para amplificar o sinal de outras fontes mais "sérias" (reprodutor de CD, reprodutor de disco de vinil, gravador, etc.) Um diagrama esquemático de um canal do amplificador é mostrado na fig. 1 O amplificador é de dois estágios. O primeiro estágio é construído na metade do triodo duplo 6N3P (VL1) e é um estágio amplificador de tensão clássico. A segunda metade da lâmpada é usada no segundo canal do amplificador.
Nos resistores R4, R5, devido à corrente do cátodo que flui através deles, é criada uma tensão de polarização, que define o modo de operação da lâmpada. A ausência de um capacitor no circuito catódico (que geralmente está presente em projetos industriais e é conectado em paralelo com o resistor catódico) não é sem sentido - isso permite obter OOS local na cascata, devido ao qual, embora o ganho é um pouco reduzida, a linearidade da cascata é aumentada. A profundidade de tal OOS local é pequena e é determinada pela proporção dos valores de resistência dos resistores R4 e R6. Essa técnica também permite "matar" o segundo coelho - é muito conveniente aplicar uma tensão do OOS geral ao circuito catódico, o que é feito no nosso caso - o sinal da saída do amplificador através do divisor formado pelos resistores R5 e R4 é alimentado diretamente ao cátodo. O tipo de lâmpada e o ponto de operação foram escolhidos com base no desejo de obter um regime na seção linear do CVC (característica tensão-ampere) da lâmpada, enquanto a aparência da corrente da rede seria inaceitável (a corrente no circuito de grade ocorre quando a tensão nele se torna positiva em relação ao cátodo, como resultado, há fortes distorções de sinal) em qualquer modo de operação do amplificador e uma pequena impedância de saída do palco com amplificação suficiente, o que permitirá para "ignorar" as capacitâncias parasitas da instalação e da lâmpada, e a indutância dos resistores do estágio subseqüente. Mas com tudo isso, a corrente do ânodo deve ser pequena o suficiente para garantir a longevidade da lâmpada. Como resultado, a resistência no circuito do ânodo era de 47 kOhm e a corrente do ânodo era de 3 mA (com a corrente do ânodo regulada pelo livro de referência 8 mA para a lâmpada 6N3P) - neste ponto, as características I–V são bastante lineares para um sinal de entrada com oscilação de até 3 volts. O ganho de tensão da cascata é de 16,5. O segundo estágio também não difere em originalidade - esta é uma típica cascata de ciclo único construída em um poderoso pentodo de saída 6P14P (VL2). O resistor de cátodo R9 define o ponto de operação da lâmpada (corrente de ânodo 48 mA, segunda grade 7 mA) e também organiza um OOS raso local. O resistor no circuito da grade é escolhido com uma resistência relativamente baixa para reduzir a influência das capacitâncias parasitas da instalação e da corrente de fuga da primeira grade (em geral, as lâmpadas sempre têm uma corrente de fuga no circuito da primeira grade, mesmo quando a tensão nele é negativa em relação ao cátodo, mas é mais perceptível para lâmpadas de alta potência. O valor dessa corrente é da ordem de vários μA. O efeito negativo é a "saída" do modo da lâmpada) , mas é importante que sua resistência seja bem maior que a resistência de saída do estágio anterior. A lâmpada do segundo estágio é carregada no transformador de saída - é necessário combinar a alta resistência de saída da lâmpada (cerca de 4,5 kOhm) com uma carga de resistência relativamente baixa. O princípio de escolher um transformador para este projeto - "barato e alegre" - foram utilizados transformadores do tipo TVZ-1-9, que eram utilizados tanto em televisores quanto em alguns receptores de rádio. Você pode usar outros tipos de transformadores de áudio de saída, é importante apenas que eles sejam projetados especificamente para uso em estágios de saída de terminação única. Você pode até experimentar transformadores do tipo TVK (usados nos estágios de saída de uma varredura vertical), mas saiba que o transformador de saída talvez seja o detalhe mais importante em um amplificador valvulado - sua qualidade em grande parte determinará a qualidade do amplificador como um todo. Ganho de tensão do estágio de saída 0,85 (medido com carga de 4 ohms) Na entrada do amplificador, é usado um filtro que não passa as frequências mais baixas da faixa de áudio para a entrada do amplificador (de cerca de 40 Hz e abaixo). A necessidade de tal filtro é causada pelas seguintes considerações: a) a maioria dos sistemas acústicos domésticos de classe média tem frequências de operação mais baixas de 40 a 60 Hz e, a princípio, não são capazes de reproduzir um sinal com frequência abaixo desse limite - o sinal fornecido ao sistema acústico obviamente inferior à sua frequência mínima de operação só gera distorção adicional significativa devido ao deslocamento dos cones do alto-falante por este sinal; b) as instalações domésticas são pequenas e, como resultado, em baixas frequências nessas instalações, há muitas ressonâncias que causam o efeito de "murmúrio" durante a reprodução, e quanto menor a sala, mais pronunciado esse efeito, as frequências mais altas a ressonância se manifesta; c) com frequência decrescente, a potência do amplificador necessária para a reprodução deve aumentar (isso vale para toda a faixa de frequência) - por exemplo, se 100 W for suficiente para reproduzir um sinal com frequência de 3 Hz em volume normal, então para reproduzir 50 Hz com o mesmo volume, já é necessário 12W de potência de saída do amplificador; d) a frequência operacional mais baixa da maioria dos transformadores de áudio industriais é de 40 a 50 Hz - em frequências mais baixas, o transformador, assim como o sistema acústico, perde eficiência (isso se deve ao valor finito da indutância do enrolamento primário), e em combinação com a maior potência do sinal de frequência mais baixa também gera distorção significativa. Levando em consideração tudo isso, bem como o fato de que a potência de saída do estágio de amplificação de terminação única em uma lâmpada 6P14P é limitada a 4,5 W, decidiu-se usar esse filtro. Obviamente, se você usar transformadores e sistemas acústicos de alta qualidade, esse filtro não será necessário. Nesse caso, você não pode montá-lo removendo R2 para isso e substituindo C2 por um jumper. Olhando para o futuro, gostaria de observar que ao comparar o som de um amplificador com e sem filtro, a preferência subjetiva sempre foi dada à variante de um amplificador com filtro - os graves, ao contrário das previsões, são mais "elásticos" devido ao a eliminação da sobrecarga do estágio de saída e uma redução significativa no "murmúrio" da sala. Unidade de fornecimento de energia O amplificador é bastante simples - é um transformador, também retirado de uma velha TV de tubo, com retificador de tensão anódica (Fig. 2). A capacitância do capacitor do filtro C7 é escolhida relativamente pequena - isso se deve ao desejo de reduzir a corrente de pico através dos diodos retificadores (não é segredo que os diodos retificadores operando em uma carga capacitiva ficam abertos apenas por um curto período de tempo em comparação com a duração do meio ciclo, e neste momento a corrente flui através deles , excedendo significativamente a média consumida pela carga). Mas como as ondulações de tensão são bastante significativas em uma capacitância pequena, o filtro R1 C10 é usado no amplificador (Fig. 5), onde a capacitância C5 já pode ser bastante grande para suprimi-las efetivamente. O primeiro estágio também é alimentado pelo mesmo filtro R7 C3, que o protege adicionalmente das ondulações de tensão de alimentação causadas pela operação do segundo estágio. A cadeia R11-R14 (Fig. 1) é comum para ambos os canais do amplificador e é projetada para criar um potencial positivo do circuito do filamento em relação aos cátodos das lâmpadas. Isso é necessário para reduzir o fundo da corrente alternada - um filamento altamente aquecido e o cátodo formam algum tipo de diodo a vácuo, e se houver uma tensão positiva no cátodo em relação ao filamento em algum momento, uma pequena corrente fluirá do filamento para o cátodo. Essa corrente também fluirá pelos resistores de cátodo, causando uma queda de tensão sobre eles, que será então amplificada por todos os estágios subsequentes da mesma forma que o sinal útil. O R11 e o R12 conectados em série executam outra função - as capacitâncias dos filtros de potência são descarregadas através deles quando o amplificador é desligado. A corrente total consumida pelas lâmpadas incandescentes é de 1,85 A. O enrolamento do filamento do transformador deve ser projetado para esta (ou mais) corrente, caso contrário o enrolamento do filamento do transformador pode superaquecer. Construção e detalhes Ambos os canais do amplificador, exceto a fonte de alimentação, são totalmente montados em uma placa de circuito impresso (arroz 3). Como as lâmpadas dissipam muito calor, não faz sentido se esforçar para obter uma alta densidade de montagem. Pelo mesmo motivo, é desejável usar fibra de vidro como material para placa de circuito impresso - esse material é mais resistente à temperatura do que textolite ou getinaks e não se deforma quando aquecido, o que geralmente acontece com placas baseadas em getinaks. Os resistores podem ser do tipo BC ou MLT. R1-R5, R13 e R14 podem ser de qualquer potência (a placa de circuito impresso foi projetada para instalar resistores como BC-0,5 e MLT-0,5), R6, R7, R8, R11 e R12 é melhor receber uma potência de pelo menos pelo menos 0,5 W (para R7 e R8, isso se deve não tanto à potência dissipada sobre eles, mas à possibilidade de "disparar" entre as voltas do fio no momento em que a energia é fornecida ao amplificador). R9 deve ser de pelo menos 1W, R10 - 2W. O R10 é melhor levar um fio - também por causa da possível quebra na hora de ligar, mas em casos extremos, o MLT-2 também é adequado. As resistências dos resistores R1, R11-R14 podem diferir significativamente daquelas indicadas no diagrama: R1 pode ser de 100 kOhm a 1 MΩ; R13, R14 de 1 a 100 kOhm, mas de preferência a mesma resistência; a resistência R11 pode variar de 100 a 470 kOhm, e a resistência R12 deve ser 5-15 vezes menor que a resistência R11. R7 pode ser de 2 a 8,2 kOhm. A resistência R10 não deve ser aumentada, mas qualquer resistor na faixa de 100 a 220 ohms pode ser usado. A resistência R6 também pode variar - de 22 a 75 kOhm, porém, deve-se levar em consideração que com o aumento da resistência R6, é necessário aumentar a resistência R4, pelo que a profundidade do feedback será mudar ligeiramente e, portanto, a sensibilidade do amplificador mudará. Para definir a sensibilidade necessária, você precisará selecionar a resistência R5. A resistência R9 não deve ser alterada - apenas como último recurso, você pode instalar um resistor com resistência de 130 ohms. A placa de circuito impresso fornece dois lugares para o resistor R12 (marcado como R12 "no esquema elétrico), conectados em paralelo, portanto, dois resistores com resistência maior que a nominal também podem ser usados como R12. Os resistores R4, R5 e R9 para ambos os canais não custam pegar em pares com os valores de resistência mais próximos - isso facilitará o ajuste do amplificador. Os capacitores C1, C2 e C4 são capacitores de filme. C1 e C2 tipo K73-9, C4 - K73-17. A capacitância C4 pode ser de 0,47 a 1,5 uF. A tensão de operação dos capacitores C1 e C2 não é crítica (são usados capacitores com tensão de 100 V), a tensão do capacitor C4 deve ser de pelo menos 250 V. Outros tipos de capacitores podem ser usados, porém, deve-se levar em consideração Considere que, por exemplo, capacitores de papel-metal ou mica terão dimensões muito maiores, e o uso de capacitores ferroelétricos em circuitos de áudio é inaceitável devido ao significativo efeito piezoelétrico. O uso de capacitores não selados (como BMT, MBM) também é inaceitável devido à presença de correntes de fuga neles. Capacitores eletrolíticos não são absolutamente adequados. Capacitores de filtro de energia - qualquer tamanho eletrolítico adequado com uma tensão operacional de pelo menos 300 V. A capacitância C3 deve ser de pelo menos 10 microfarads (no entanto, neste caso, é desejável aumentar a resistência R7 para 5,1-6,2 kOhm), é indesejável reduzir a capacitância C5 (em casos extremos, pode-se colocar 220 microfarads). Também é indesejável reduzir a capacitância do capacitor do filtro C7 na fonte de alimentação. Os diodos da ponte retificadora também podem ser substituídos por quaisquer outros, é importante apenas que, quando o amplificador for ligado, eles possam suportar a corrente de carga dos capacitores do filtro (até 2 A) e sejam projetados para uma tensão reversa de pelo menos menos 400 V. D226G é bastante adequado.
Soquetes PL9-2 foram usados para colocar as lâmpadas. Outros soquetes que podem ser instalados em uma placa de circuito impresso também são adequados. Na ausência de tal, você pode usar painéis que não são adequados para fiação impressa. Para instalar em uma placa, você pode soldar pedaços de um fio grosso de núcleo único em seus terminais, com a ajuda dos quais o soquete será instalado na placa. No entanto, seria preferível modificar diretamente as conclusões do painel, cortando parte da conclusão com alicates laterais (pinças) (ver foto). Os jumpers JP1 são usados em placas-mãe de computador com falha. Os pinos do conector através do qual o sinal é alimentado na entrada do amplificador são do mesmo tipo. Os pinos também são montados na placa para conectar o transformador de saída e a fonte de alimentação - eles são usados nos conectores unificados usados nas TVs. Os fios desses pinos são soldados, embora o uso de conectores não seja excluído. Durante a instalação, atenção especial deve ser dada à conexão a um fio comum - todos os circuitos de um fio comum devem ser conectados em um ponto ou em uma sequência estritamente definida. Na placa de circuito impresso, essa sequência é observada - basta verificar se não há conexões "extras". A potência nominal de saída do amplificador é de 3 W, a máxima é de 4 W, a tensão nominal de entrada é de 0,75 V. Essa potência é suficiente para ouvir confortavelmente programas de áudio em uma sala de 30 m2 (são utilizados sistemas acústicos 6AC-224, do kit de radiogramas Cantata-205). A aparência do amplificador montado na placa é mostrada na foto Estabelecimento amplificador é fácil. Em primeiro lugar, certifique-se de que a fonte de alimentação está funcionando. A tensão '+275' pode estar entre 250 e 300 V (dependendo do tipo de transformador utilizado). Uma tensão alternada de 6,3 V é considerada dentro da faixa normal se não for inferior a 6,0 V, mas não superior a 6,5 V. Em seguida, a placa do amplificador é conectada à fonte de alimentação. As lâmpadas ainda não estão instaladas. Tabela 1 - tensão em painéis sem lâmpadas
Depois de conectar a placa, você precisa verificar as tensões de entrada nos painéis das lâmpadas. A Tabela 1 mostra os valores de tensão para este caso. Com muito cuidado, referenciando a medição de tensão na 2ª faca do soquete VL2 - deve haver um "0" absoluto. A menor tensão CC positiva significa apenas uma coisa - o capacitor C4 está vazando e deve ser substituído para acendendo as lâmpadas. A tensão "+49" é a tensão obtida no divisor R11-R12 e, se você alterou os valores desses resistores, pode diferir do especificado, mas em qualquer caso deve corresponder à tensão no ponto de conexão R11-R14. A ausência ou discrepância significativa entre a tensão "+275" em qualquer perna indica um mau funcionamento neste circuito, geralmente um circuito aberto. Claro, C3 ou C5 ainda podem estar com defeito, mas neste caso a consequência de sua falha será expressa pela carbonização dos resistores R7 ou R10, respectivamente. Tabela 2 - tensão nas pernas das lâmpadas
Se tudo estiver em ordem, desligue a energia, conecte alto-falantes ou uma carga equivalente (que pode ser um resistor com resistência de 3,9 a 8,2 ohms e dissipação de energia de pelo menos 2 W), remova o jumper JP1 e instale as lâmpadas . Fornecemos energia ao amplificador e imediatamente controlamos novamente a tensão nas pernas de 3 lâmpadas VL2. À medida que os cátodos aquecem, ele deve aumentar gradualmente para +6,0...6,1 V e então permanecer assim - isso indicará que as lâmpadas atingiram o modo de operação normal. Uma tensão superior a 6,3 V indica um forte desgaste da lâmpada (a inclinação da característica diminuiu, como regra, como consequência da contaminação do gás dentro do bulbo da lâmpada), uma tensão subestimada (de cerca de 5,8 e inferior) também é característica de lâmpadas de longa duração (perda de emissão) - essas lâmpadas precisam ser substituídas. As tensões nas outras pernas das lâmpadas são mostradas na Tabela 2. As tensões nos ânodos e cátodos VL1 são indicadas para o caso de um JP1 aberto - quando instalado, as tensões nos ânodos cairão para 110. 120 volts, e nos cátodos para 1,7...1,8 IN. Se as tensões estiverem dentro dos limites permitidos, você pode tentar aplicar um sinal de pequena amplitude na entrada do amplificador (cerca de 25-50 mV, já que JP1 é removido e a sensibilidade é máxima). Se for bem-sucedido, resta apenas garantir que o feedback geral seja negativo. Para fazer isso, instale cuidadosamente o JP1 no lugar. Se neste caso ocorrer a auto-excitação do amplificador, acompanhada de ruídos fortes, uivos ou assobios no sistema de alto-falantes, neste caso é necessário trocar as pontas do enrolamento secundário do transformador de saída entre si. Sobre isso, o ajuste pode ser considerado completo. Medidas de segurança 1. Durante qualquer trabalho de instalação, o dispositivo deve ser desenergizado. Como o amplificador usa capacitores de armazenamento de alta capacidade, é necessário aguardar sua descarga, que ocorre dentro de 30 a 40 segundos após o desligamento do amplificador. Ao testar a fonte de alimentação separadamente do amplificador, tenha cuidado - neste caso, o capacitor C7 pode armazenar uma carga por muito tempo (até vários dias). Para garantir a descarga do capacitor, um resistor com resistência de 100 kΩ a 1 MΩ e potência de pelo menos 0,5 W deve ser temporariamente soldado em paralelo a ele. Não é altamente recomendável descarregar capacitores causando curto-circuito em seus terminais (por exemplo, com uma chave de fenda ou pinça) - isso pode levar à falha do capacitor e a lesões.
Literatura 1. D.S. Gurlev. Manual de dispositivos eletrônicos. - "Técnica", Kiev, 1966
Autor: Andrey Kovalev (Tyumen); Publicação: cxem.net Veja outros artigos seção Amplificadores de potência de tubo. Leia e escreva útil comentários sobre este artigo. Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica: Máquina para desbastar flores em jardins
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