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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Características do design de frequências ultrassônicas de tubo modernas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Amplificadores de potência de tubo
Entre os requisitos que antes eram impostos à parte de baixa frequência de qualquer dispositivo de engenharia de rádio, o mais importante era a eficiência. O amplificador foi obrigado a consumir o mínimo possível da fonte de alimentação. Muito foi sacrificado para isso: para o estágio final, por exemplo, o modo classe A foi considerado antieconômico e a classe AB2 teve preferência sobre a classe AB1 sempre que o nível de distorção fornecido permitisse. Em segundo lugar, ficaram os requisitos de peso e dimensões dos principais componentes do conversor de frequência ultrassônico, em primeiro lugar, os transformadores de saída e de transição. Atrás deles estavam os requisitos para máxima capacidade de fabricação, especialmente unidades de enrolamento e facilidade de instalação. O número de lâmpadas e peças no UZCH deveria ser idealmente mínimo, e não havia como usar peças com tolerância de cinco por cento. No conceito moderno de reprodução de som de alta qualidade, a qualidade de um amplificador valvulado moderno se destaca como sua principal vantagem. Todo o resto, sem pesar, é trazido para agradar este indicador. Conceitos como eficiência, peso, dimensões, custo, complexidade da produção são reconhecidos não apenas como insignificantes, mas, em geral, não dignos de atenção. Nenhuma dificuldade tecnológica é considerada obstáculo. O próprio processo de montagem do transportador é questionado, e a repetibilidade de dois dispositivos que descem um após o outro do transportador é reconhecida como opcional. O uso de peças com tolerância paramétrica de ± 5%, como antes, está fora de questão, mas por um motivo diferente: a maioria dos resistores deve ter um desvio do valor nominal não superior a ± 1%. No transformador de saída, a precisão dos enrolamentos primários é limitada a metade ou até um quarto (!) De volta, e a dispersão em seus valores de indutância deve ser mínima. Quanto ao tamanho dos transformadores de saída, a abordagem "quanto maior, melhor" é bem-vinda. De todas as classes de amplificação de acordo com o modo da lâmpada, a classe A é a preferida, mesmo se estivermos falando de estágios finais com potência de 50 ou 100 watts. O uso de dispositivos semicondutores em amplificadores é declarado indesejável, enquanto mesmo em retificadores os kenotrons são preferidos aos diodos de silício. Estes últimos, excepcionalmente, podem ser utilizados em retificadores para circuitos de filamentos de lâmpadas. Cada amplificador que é feito é ajustado individualmente e afinado como um grande concerto, com seleção individual e seleção de válvulas um dado adquirido. No que diz respeito à escolha dos tipos de lâmpadas para os estágios finais, considera-se normal insistir em triodos de aquecimento direto "pré-históricos" como 2AZ, se seus parâmetros atenderem aos requisitos do projetista. Mesmo pelo que já foi dito, fica claro que simplesmente não faz sentido falar de conceitos como economia ou custo dessas frequências ultrassônicas. De fato, um UM3CH "médio" com uma potência de saída de 20 W pode consumir 120 ... 150 W da rede e custar 1500 ... 2000 dólares sem um sistema acústico. Para os radioamadores que decidem se aventurar nessa área do design, muito a princípio parecerá, se não estranho, difícil de explicar. A este respeito, deve-se prestar atenção às características de design específicas das frequências ultrassônicas de tubo modernas. Este artigo é dedicado à seleção de válvulas de rádio para amplificadores valvulados amadores modernos, levando em consideração as possibilidades do mercado doméstico de componentes de rádio. Dividimos as lâmpadas em três grupos: lâmpadas para estágio terminal e driver (pré-terminal); válvulas para estágios de pré-amplificação; lâmpadas para retificadores. No primeiro grupo, ao trabalhar na classe A, apenas triodos com uma característica de grade de ânodo bastante linear são usados, bem como poderosos tetrodos de feixe ou (menos frequentemente) pentodos, fornecendo distorção não linear de não mais que 0,5% em um circuito de comutação ultralinear (também na classe A) . Não faz sentido listar todos os tipos de lâmpadas usadas nos estágios terminais por empresas ocidentais, pois a possibilidade de adquiri-las por radioamadores domésticos é extremamente improvável. No entanto, levando em conta o aumento das oportunidades de comércio internacional, indicamos suas contrapartes americanas e européias para lâmpadas domésticas. 2C3 (analógico americano 2AZ) é um poderoso triodo de aquecimento direto de dois volts que fornece uma potência útil de pelo menos 20 watts em um estágio de transformador push-pull na classe A. 6С4С - quase um análogo completo da lâmpada 2C3, mas com um brilho direto de seis volts. 6С6С (analógico americano de 6B4-G [1]) é um análogo da lâmpada 2AZ, mas com um brilho indireto de seis volts. Esses três tipos de triodos são usados hoje em fase final por quase todas as empresas estrangeiras que produzem freqüências ultrassônicas de tubo. Dadas as possíveis dificuldades na aquisição dessas válvulas particulares, alguns triodos domésticos - 6S19P [2] e 6S56P [3] podem ser recomendados para rádios amadores. Estas lâmpadas destinam-se principalmente a estabilizadores eletrônicos de tensão, mas são bastante adequadas para estágios finais ultrassônicos. Ao mesmo tempo, esse grupo de triodos tem uma vantagem importante: eles operam com uma tensão anódica mais baixa. Como resultado, no retificador da fonte de alimentação, você pode prescindir de capacitores de óxido (eletrolíticos) escassos e grandes para uma tensão operacional de 300-350 V. Se você precisar de mais potência de saída, o UMZCH é bastante aceitável em cada braço de a cascata push-pull (também chamada de "pushpool" ou PP na abreviação em inglês) usa duas lâmpadas conectadas em paralelo.
A lâmpada doméstica 6H13S (um análogo completo do americano 6AS7-GT) também pode ser atribuída ao mesmo grupo de triodos terminais, cada um de seus dois triodos permite a potência de dissipação no ânodo de até 13 watts. Opera em baixa tensão anódica (90 V). Se ambos os triodos de um cilindro estiverem conectados em paralelo, então, usando duas dessas lâmpadas no estágio final, é possível obter uma potência de saída útil de pelo menos 20 watts. A escolha de poderosos tetrodos de feixe e pentodos terminais para o estágio push-pull de saída de acordo com o circuito de comutação ultralinear parece ser mais modesta (no circuito de comutação usual, eles dificilmente são adequados para o UMZCH moderno). Aqui, as lâmpadas alemãs EL-34 e EL-12 podem ser consideradas as melhores [1]. O análogo doméstico completo do primeiro deles (sem falar em qualidade) é a lâmpada 6P27S, não há análogo do segundo entre as lâmpadas domésticas e americanas. Finalmente, é permitido usar uma lâmpada 6P41S especialmente projetada para esquemas de digitalização de quadros para TVs coloridas. Já as lâmpadas de saída para varredura horizontal de TVs, devido às suas características específicas para os estágios finais do UMZCH, são de pouca utilidade devido à baixíssima eficiência na classe A. Se um rádio amador estiver satisfeito com uma potência de saída não distorcida de 10 W (geralmente suficiente para um apartamento residencial), é melhor usar o pentodo terminal mais comum do tipo EL-84 em seu tempo na prática mundial e doméstica, o analógico dos quais foi a lâmpada doméstica 6P14P (6P14P-V). A situação é muito mais simples com um grupo de lâmpadas para cascatas de fase invertida, pré-terminal e cascatas de pré-amplificação. A grande maioria dos fabricantes ocidentais de frequências ultrassônicas de tubos modernos limita seu alcance a quatro tipos. Dois deles são representantes de séries mais "antigas". Estes são triodos duplos americanos de oito pinos ("octais") dos tipos 6SN7-GT e 6SL7-GT, análogos dos quais eram lâmpadas domésticas 6H8C e 6H9C muito difundidas ao mesmo tempo. Os outros dois são triodos duplos da Europa Ocidental das séries ECC-87 e ECC-83 do tipo dedo, dos quais as lâmpadas domésticas 6N1P e 6N2P estão muito próximas. Além disso, especificamente para os estágios de entrada (primeiros) da pré-amplificação, é possível recomendar triodos simples de alta frequência dos tipos 6S3P e 6S4P, que não eram usados anteriormente para esse fim e são projetados para amplificar e gerar micro-ondas sinais. Esses triodos são caracterizados por um nível muito baixo de ruído intrínseco (a resistência equivalente do ruído interno não é superior a 170 ohms) e correntes de fuga insignificantes no circuito filamento-cátodo. Esta circunstância é extremamente importante para atingir o nível geral de auto-zumbido e ruído ultrassônico de até cerca de -70 ... -80 dB. Mais detalhes sobre a causa do ruído de fundo no primeiro estágio do amplificador serão discutidos na parte dedicada ao projeto de frequências ultrassônicas específicas. E, finalmente, o terceiro grupo - lâmpadas para retificadores. À primeira vista, pode parecer absurdo usar kenotrons hoje, quando existe uma grande variedade de diodos semicondutores e conjuntos de diodos que não apenas substituem completamente os kenotrons, mas também têm um desempenho incomparavelmente melhor em termos de eficiência. No entanto, nenhuma empresa ocidental usa dispositivos semicondutores em fontes de alimentação, preferindo lâmpadas. Um aumento suave da corrente do kenotron após a ligação permite evitar de maneira simples o aparecimento de alta tensão nos ânodos das lâmpadas (antes de tudo, potentes) até que seus cátodos aqueçam a uma temperatura que garanta o aparência de uma "nuvem de elétrons" bastante densa. A negligência desta condição leva muito em breve ao chamado "envenenamento" dos cátodos das lâmpadas de alta potência, seu envelhecimento prematuro e falha. A gama de kenotrons usados é relativamente pequena e inclui os seguintes tipos: 5TsZS, 5Ts8S, 5Ts9S. Das lâmpadas americanas, 5U4G, 5Y3G, 5V4G são mais comumente usadas e das lâmpadas da Europa Ocidental - EZ-12 [3]. Para finalizar um tópico levemente tocado sobre lâmpadas, acrescentamos que para lâmpadas de todas as cascatas (e especialmente lâmpadas terminais), apenas painéis de cerâmica, não de plástico, devem ser usados. Quanto às lâmpadas dos estágios preliminares de amplificação, seus painéis devem possuir uma flange saliente, sobre a qual é colocada uma tela cilíndrica de metal pelo lado de fora, protegendo a lâmpada de captações externas. Para a lâmpada do estágio de entrada, é desejável usar uma tela que também proteja contra interferências magnéticas (pode ser feita independentemente de chapa de aço galvanizado). Ao contrário de um amplificador de transistor, em um projeto de tubo, geralmente há a necessidade de um transformador de saída para combinar a carga de baixa resistência com a resistência interna relativamente alta do tubo. O transformador de saída também separa o componente AC útil do sinal do componente DC desnecessário. A prática de criar um grande número de frequências ultrassônicas de tubo e analisar seu trabalho mostrou que os transformadores são a principal fonte de distorções não lineares e de frequência e, em essência, limitam a largura de banda do amplificador e o valor mínimo de THD alcançável. E muito depende do design deles. Muitas frequências ultrassônicas modernas são executadas com estágios finais push-pull e operam em uma faixa de frequência muito ampla - 20 Hz ... 20 kHz. A relação de frequência de corte é de 1:1000, o que cria condições de operação fundamentalmente diferentes e, às vezes, contraditórias, mutuamente exclusivas para o transformador e, consequentemente, os requisitos para ele. Qual é a essência dessas contradições? Para uma certa frequência média da faixa de operação (digamos, 1 kHz), a reatância indutiva do enrolamento primário do transformador é muito maior que sua resistência ativa, que é determinada apenas pelo comprimento e diâmetro do fio do enrolamento. Por exemplo, para um transformador de rádio de tubo industrial típico, a indutância do enrolamento primário está na faixa de 10 ... 15 H e a resistência ativa é de aproximadamente 500 ... 800 Ohms. A uma frequência de 1 kHz, a reatância indutiva desse enrolamento (XL) é de 62 kOhm, portanto, a resistência ativa do enrolamento conectado em série com sua reatância indutiva pode ser simplesmente negligenciada - as perdas são de cerca de 1%. No entanto, na frequência extremamente baixa da faixa de operação (e mesmo nos melhores e mais caros modelos de rádios de tubo, acabou sendo dentro de 60 ... sinal útil. Se hoje queremos usar tal transformador em um amplificador moderno, onde o limite inferior da faixa de operação é de pelo menos 20 Hz, então nessa frequência a perda de sinal já chegará a 70%, ou seja, um sinal com frequência de 20 Hz não pode ser reproduzido de forma alguma. Então, o que deve ser feito para resolver esse problema? A resposta é óbvia: é necessário aumentar a indutância do enrolamento primário e reduzir sua resistência ativa. Um aumento na indutância pode ser alcançado aumentando o número de voltas do enrolamento e reduzindo as perdas no circuito magnético do transformador. Porém, com o aumento do número de voltas, a resistência ativa do enrolamento também aumenta. Existe apenas uma maneira de reduzir a resistência do enrolamento com o aumento do número de voltas - um aumento na seção transversal (diâmetro) do fio do enrolamento, mas será necessário mais espaço para colocar o enrolamento na estrutura, o que acarretam um aumento nas dimensões do transformador. Quais valores reais da indutância do enrolamento primário e sua resistência ativa (r) podem ser considerados aceitáveis para um UMZCH moderno com um limite inferior de largura de banda de 20 Hz? Se definirmos o valor máximo de perda de sinal permitido na frequência mais baixa da faixa para 10%, os cálculos fornecerão o valor da indutância L - 40 H. Resistência reativa e ativa: Xl \u2d 6,28πfL \u20d 40-5-XNUMX \uXNUMXd XNUMX kOhm; r = 0,5 kOhm (assumindo r = 0,1 Xl). O cálculo construtivo de tal transformador (para uma cascata push-pull, o enrolamento primário consiste em duas seções) fornece valores na faixa de 1500-2500 voltas de fio PEL ou PEV 0,44-0,51 mm para o enrolamento primário e 50-150 voltas de fio com diâmetro de 0,8-1,2 mm - para o secundário. Para que estes enrolamentos sejam colocados na moldura, as dimensões da sua "janela" devem ser de cerca de 20x50 mm, o que leva à necessidade de usar um transformador com seção transversal do circuito magnético de pelo menos 10 cm2 para um amplificador com um potência de saída de 10 ... 15 W. Para amplificadores com potência de saída de 40 W, a seção transversal aumenta de acordo para 15 ... 18 cm2. Para que um radioamador conecte essas figuras com ideias reais sobre transformadores, lembramos que tal pacote de ferro (30x63 mm na seção) tinha um transformador de potência de TV Rubin-102 com potência de 150 W! Este é o preço hoje para a extremidade inferior real da largura de banda do amplificador de 20 Hz. Agora vamos falar sobre a diferença de preço nos parâmetros das duas metades do enrolamento primário do transformador de saída do push-pull UMZCH, enrolado da maneira tradicional, invariavelmente usado na produção industrial. Primeiro, uma metade do enrolamento primário foi enrolada na estrutura, depois uma ou mais camadas de isolamento se seguiram e, depois disso, a segunda metade do enrolamento foi enrolada. Nesse caso, o comprimento da primeira volta (na base do quadro) foi significativamente menor que o comprimento da última volta da segunda metade do enrolamento, e sua resistência acabou sendo diferente. A isso deve-se acrescentar que as indutâncias de ambas as metades do enrolamento não serão as mesmas, pois a fórmula da indutância de uma bobina cilíndrica multicamada inclui os diâmetros das voltas inferior e superior, e elas serão diferentes para as duas metades do enrolamento. Sem carregar o leitor com cálculos complicados, notamos que com uma resistência total de 500 ohms, a metade inferior do enrolamento tem uma resistência de 200 e a metade superior tem uma resistência de 300 ohms. Aproximadamente a mesma diferença é obtida para outros parâmetros parasitas dessas metades (indutância de fuga, capacitância entre espiras dos enrolamentos). Mesmo um cálculo aproximado nos leva a um resultado interessante. Se dois triodos com uma corrente de ânodo de 100 mA cada forem usados no estágio final a uma tensão de fonte de 120 V (por exemplo, lâmpadas 6S19P), então, como resultado da queda de tensão na resistência ativa constante dos enrolamentos, o diferença de tensão nos ânodos das duas lâmpadas é de cerca de 10%. Em baixas frequências, quando a resistência indutiva dos enrolamentos começa a desviar a carga, a diferença na indutância das metades do enrolamento leva à assimetria e ao aumento da não linearidade da poderosa cascata. Quebra de simetria semelhante também ocorre na região de altas frequências sonoras. Assim, com a tecnologia de enrolamento "clássica" do transformador e a igualdade do número de voltas das duas metades do enrolamento primário, a resistência e a indutância serão diferentes, o que, obviamente, exclui a possibilidade de obter distorções não lineares de menos de 1%. Como resultado, segue-se a conclusão: os requisitos para o projeto de transformadores não são de forma alguma excessivos e, na fabricação de transformadores, as instruções e recomendações devem ser seguidas à risca.
O enrolamento de cada uma das duas bobinas, neste caso, não requer nenhum método tecnológico especial e é realizado em uma bobinadeira convencional com empilhador, o que permite obter um denso enrolamento camada por camada comum "bobina a bobina ". É totalmente inaceitável enrolar bobinas "a granel". Na metade do enrolamento primário em cada uma das duas bobinas, metade das voltas do enrolamento secundário são enroladas da mesma maneira e, após a montagem do transformador, as duas metades dos enrolamentos primário e secundário são conectadas em série. Esse transformador se distingue pela simetria das partes de seus enrolamentos e possui campos de dispersão externos insignificantes. Deve-se notar que as extremidades das seções do enrolamento primário devem ser conectadas a uma fonte de energia e o início - aos ânodos das lâmpadas. Conexões parasitas no transformador são mínimas. Porém, é bem possível fazer um bom transformador de saída em um núcleo magnético blindado montado a partir de placas separadas em forma de W, porém sua fabricação será mais trabalhosa e exigirá operações adicionais. A primeira dificuldade nesse caminho está ligada ao próprio circuito magnético. Para transformadores de frequência de áudio, placas com espessura não superior a 0,35 mm são adequadas. Depois de montar um pacote com a espessura necessária, você deve adicionar pelo menos 10% de placas adicionais de "reserva" (e jumpers também) à reserva. Todas as placas e jumpers, verificadas quanto à ausência de rebarbas e entalhes, devem ser revestidas em ambos os lados com uma fina camada de tinta nitro ou zapon-laca líquida de uma pistola de pintura e depois secas completamente. Para um transformador com circuito magnético blindado, é necessária uma carcaça seccionada. Muito provavelmente, nenhum dos produtos industriais acabados funcionará, especialmente se não for separável. Mas antes de prosseguir com a fabricação independente do quadro, você precisa parar em uma das três opções de enrolamento mostradas na Fig. 1.
A opção "a" assume uma moldura, dividida exatamente ao meio por uma bochecha interna adicional em toda a altura da janela. Nesse caso, metade do enrolamento primário é enrolada em cada seção, sobre a qual, após várias camadas de isolamento (papel de cabo ou pano envernizado), exatamente metade das voltas do enrolamento secundário são colocadas em cada seção. As seções dos enrolamentos primário e secundário são conectadas em série. Na opção "b", a bochecha do meio é feita de menor altura - nivelada com as metades do enrolamento primário. Após o enrolamento, 2-3 camadas de isolamento (papel de cabo) são colocadas em toda a largura da moldura e de cima, também em toda a largura da moldura, todo o enrolamento secundário é enrolado sem quebrar. E, finalmente, a opção "c" prevê a divisão do quadro em três seções. Nas duas seções extremas, as metades do enrolamento primário são enroladas e no meio - todo o enrolamento secundário. Eletricamente, as três opções são equivalentes, então o projetista pode escolher qualquer uma delas. Para preservar as propriedades alcançadas em projetos de transformadores de duas bobinas, as seções do enrolamento primário devem ser enroladas em direções diferentes, então as extremidades das seções, como na versão de duas bobinas, podem ser conectadas a uma fonte de energia e os primórdios aos ânodos das lâmpadas. As placas do núcleo magnético são montadas ponta a ponta, sem folga, pois não há polarização DC nos circuitos push-pull. É desejável submeter um transformador totalmente montado a um tratamento à prova de umidade, mesmo em casa. Em uma lata de ferro ou qualquer outro recipiente semelhante, dentro do qual caiba todo ou pelo menos metade do transformador de saída, é necessário derreter e aquecer bem cera de vela, parafina, estearina ou ceresina industrial. O transformador é abaixado no fundido e mantido nele, aquecendo por 2 ... 3 minutos. Se apenas uma parte do transformador couber no banco, você deve virá-lo e “fervê-lo” novamente por 2 ... 3 minutos. O transformador impregnado deve ser removido e deixado drenar o excesso de cera. Após o resfriamento à temperatura ambiente, as gotas congeladas, se interferirem na fixação do transformador, podem ser cuidadosamente removidas com uma espátula de madeira ou plástico (mas não com uma faca de aço!). É aconselhável colocar o transformador acabado em uma tela de caixa de metal para excluir o efeito de seus campos elétricos e magnéticos em lâmpadas, placa de circuito impresso aberta, reguladores e fios de conexão; isso evitará feedbacks parasitas descontrolados. O seccionamento do enrolamento também é útil na fabricação do transformador de saída de um amplificador de terminação única (estágio potente ou preliminar). Ao projetar transformadores, deve-se orientar pelo seguinte:
Como exemplo, fornecemos o projeto e os dados elétricos do transformador de saída para amplificadores usando lâmpadas E1_-34 (6P27S) em um estágio terminal push-pull de acordo com um circuito ultralinear. O mesmo transformador pode ser usado junto com as lâmpadas EL-84 (6P14P). No entanto, deve-se avisar imediatamente que a repetição exata dos dados fornecidos com precisão de uma volta e o uso dos diâmetros recomendados do fio do enrolamento nem sempre podem ser justificados e, em alguns casos, levam ao fato de que todos os enrolamentos não vai caber na janela do quadro. A razão é simples: os pacotes de circuitos magnéticos usados por diferentes rádios amadores podem às vezes variar muito na qualidade do aço do transformador, o que leva a diferentes valores de indutância com exatamente o mesmo número de voltas das bobinas e, consequentemente, a um modo não ideal das lâmpadas terminais em termos de saída de energia sem distorção. Quanto ao preenchimento da janela com enrolamentos, aqui a diferença pode vir a ser ainda maior, pois depende dos fios do enrolamento utilizados (PETV-2, PEL, PEV-1, PEV-2, etc.), tendo ao mesmo diâmetro para cobre (por exemplo, 0,2 mm) diâmetro externo diferente - 0,215 ... 0,235 mm. O desvio também é possível devido ao número de camadas e à espessura do isolamento entre as camadas e enrolamentos - cigarro, capacitor, papel de cabo, pano envernizado, papel revestido, papel de desenho são aplicáveis. O preenchimento se deteriora com a diminuição da densidade do enrolamento e da força de tensão do fio, bem como com a integridade do preenchimento de cada camada do enrolamento com voltas. E agora sobre o projeto do transformador de saída para um amplificador de potência com lâmpadas 6P27S. Circuito magnético - USh-32 blindado em forma de W (aço 1513, 1514, espessura da placa 0,35 mm), espessura da embalagem - 40 mm, seção transversal - 12,8 cm2, tamanho da janela (sem levar em consideração a espessura de suas paredes) - 32x80 mm . A seção transversal útil usada para colocar enrolamentos não é inferior a 21 cm2, a largura de trabalho de uma camada de enrolamento não é inferior a 76 mm. A escolha do design do quadro (ver Fig. 1) e o método de enrolamento são determinados pelo próprio rádio amador. Cada metade do enrolamento primário contém 1200 voltas de fio PEL ou PEV com um diâmetro de 0,44 mm. Ramal para conectar a malha de blindagem da 500ª volta. No entanto, para experimentadores amadores, recomendamos fazer três toques: das 500ª, 600ª e 700ª voltas para poder selecionar o tempo de operação ideal do estágio final durante o processo de ajuste do amplificador - a potência máxima de saída em um determinado nível de não linearidade (espectro harmônico). Neste transformador, com enrolamento de linhas densas e uso de uma moldura com duas seções (uma partição no meio), cabem aproximadamente 75 voltas em uma camada do enrolamento primário, e todo o enrolamento exigirá 16 linhas e, levando em consideração a espessura e o número de camadas de isolamento ocuparão um pouco menos da metade da seção da janela. Na parte restante da janela, é colocado um enrolamento secundário (uma metade em cada seção). Os enrolamentos primário e secundário são separados por 2-3 camadas de papel de cabo grosso, que podem ser completamente substituídos por tiras de papel de desenho ou papel revestido. As tiras de papel para isolamento interlayer devem ser cortadas 4 mm mais largas que o tamanho interno da janela do quadro e, em ambos os lados da fita, fazer cortes com profundidade de 2 ... 3 mm a cada 3 ... 5 mm, conforme mostrado na fig. 2. Ao enrolar essa fita, suas bordas são dobradas, o que evita de forma completa e confiável que as voltas extremas caiam nas camadas subjacentes, permitindo que toda a largura da janela seja usada para o enrolamento.
O enrolamento secundário contém 120 voltas de fio PEV ou PEL com diâmetro de 1 mm e é dividido em 8 partes (seções). Em cada metade da janela, 4 seções de 15 voltas são enroladas (60 voltas no total). Assim, no total, muitos condutores podem sair da bobina. Para não se enroscar neles, antes de enrolar nas bochechas da moldura em determinados locais, é necessário fazer furos para os fios condutores. Cada um deles deve ser numerado e, durante o processo de enrolamento, marcar em uma folha de papel a correspondência dos fios e derivações dos enrolamentos com os números dos orifícios da moldura. Depois de enrolar todo o transformador, é necessário desenhar um diagrama do transformador em um pedaço de papel de 30x70 mm e anotar os números dos pinos correspondentes. Este passaporte deve ser colado na parte saliente visível da moldura, protegendo-o por cima com uma tira de fita adesiva transparente de largura adequada. Esta informação pode ser útil mais tarde. A faixa dinâmica de reprodução é um dos indicadores mais importantes de qualquer caminho de áudio de alta qualidade. A faixa dinâmica de um amplificador é determinada principalmente pelo piso de ruído do próprio amplificador. Esses ruídos são compostos de três componentes:
Para reduzir o nível de ondulação nos circuitos de potência ao nível necessário, as capacitâncias dos capacitores de óxido dos filtros são aumentadas e uma bobina é introduzida no filtro de potência. Além disso, são utilizadas unidades e componentes especiais - um estabilizador eletrônico de tensão na saída do retificador, indutores com enrolamento de compensação ou ajuste do circuito para ressonância na frequência de ondulação. Para reduzir a influência do segundo fator, lâmpadas com um valor mínimo de passaporte de seu próprio ruído são selecionadas para o estágio de entrada. Para alimentar o filamento, deve-se usar corrente contínua de um retificador separado com tensão de saída reduzida para 6 V, deve-se criar uma diferença de potencial protetora entre o cátodo e o filamento das lâmpadas dos estágios preliminares. Em conexão com a última recomendação, consideraremos um método para reduzir o fundo com uma frequência de 50 Hz que ocorre no circuito cátodo-aquecedor da primeira lâmpada. Uma lâmpada de elétron sempre tem resistência de vazamento Ryt entre o filamento e o cátodo ( Fig. 3a). Devido à tensão positiva no cátodo em relação ao fio comum (chassi), correspondente à tensão de polarização automática de +2 V, a seção aquecedor-cátodo pode ser considerada como um diodo aberto com uma resistência interna igual a Ru, o valor dos quais varia de centenas a milhares de quilo-ohms. Vamos considerar esta resistência igual a 470 kOhm (a Fig. 3,6 mostra o circuito equivalente do circuito filamento-cátodo).
Naturalmente, através deste diodo, ao longo do circuito do enrolamento do filamento - a lacuna do cátodo do aquecedor - o resistor de polarização automática, a corrente fluirá e a tensão no enrolamento (6,3 V) será dividida pelas resistências Rut e na proporção de 1000: 1. Uma tensão CA parasita de aproximadamente 0,0063 V aparecerá no resistor de polarização automática. Essa tensão é amplificada por todos os estágios subseqüentes e cria uma tensão de fundo perceptível na saída do amplificador. Se levarmos em conta que a sensibilidade do UHF costuma ser de 100... .200 mV, então o nível nominal do sinal útil é apenas vinte a trinta vezes maior que o fundo espúrio. A condutividade do diodo aquecedor-cátodo parasita pode ser eliminada criando um potencial positivo no filamento, que excede em valor a soma da tensão do cátodo e a amplitude da tensão do filamento. Uma das opções para tal mudança é mostrada na Fig. 4.
O circuito do aquecedor da lâmpada não está conectado aqui ao chassi, e uma tensão positiva é fornecida a este circuito a partir de um divisor de tensão adicional por meio de um resistor de ajuste, com o qual, ao ajustar o amplificador, é alcançado um nível mínimo de zumbido. Uma tensão constante de +25 ... 30 V pode ser retirada de um retificador comum e removida do braço inferior do divisor, que consiste em dois resistores fixos e um capacitor de filtro adicional. Deve-se lembrar que o nível deste fundo é muito insignificante, portanto deve ser medido com um milivoltímetro de tubo no limite de não mais que 5 mV, e melhor ainda com um osciloscópio, pois o fundo com frequência de 50 Hz claramente se destaca entre outras interferências e ruídos. Agora, sobre o terceiro fator mais importante que afeta o nível de fundo do próprio amplificador. A instalação adequada de circuitos de entrada e circuitos de ajustes funcionais (volume, tom, equilíbrio) elimina em grande parte a influência desse fator no nível geral de ruído. Para entender os princípios da instalação competente, considere a Fig. 5, que mostra a conexão do circuito de grade da lâmpada com um conector de entrada a alguma distância da lâmpada. As recomendações serão quase as mesmas para conectar quaisquer dois nós do caminho de áudio ou do conversor de frequência ultrassônico, um dos quais é a fonte do sinal e o outro é a carga.
Pode ser um microfone e uma lâmpada amplificadora de palco de microfone, uma tomada de entrada para um gravador e uma chave para o tipo de trabalho, ou os dois primeiros estágios UHF e uma unidade de controle de tom. Neste último caso, a fonte do sinal é o ânodo da lâmpada do primeiro estágio e a carga é o resistor no circuito de grade da lâmpada do segundo estágio e, portanto, nenhuma conexão com o invólucro dentro desta seção é permitido. Ou seja, dentro da caixa metálica fechada da caixa de controle de tom, nenhuma parte deve ser conectada diretamente ao chassi ou blindagem, mas apenas a um barramento isolado da caixa, conforme a fig. 6.
Agora sobre os próprios fios blindados. Nenhum dos tipos de fios produzidos industrialmente em uma forma "pura" é adequado para um amplificador valvulado moderno de ponta. Todos os fios blindados são melhor feitos por você - é fácil. Na fig. 7 mostra que fios de diferentes diâmetros são colocados dentro da malha de blindagem. Esta diferença corresponde ao design real. Todos os fios blindados são feitos de acordo com o princípio de uma boneca matryoshka. Dois fios de diâmetros diferentes são colocados dentro de uma trança de blindagem de metal comum: um é mais fino (sinal) necessariamente colorido trançado em PVC ou isolamento fluoroplástico com seção transversal de 0,2 ... 0,35 mm2, o outro também é trançado, mas com uma cruz seção de pelo menos 0,5 mm2 - "frio".
Ambos os fios, juntamente com a blindagem trançada, devem ser colocados em um tubo de cloreto de polivinila (PVC). Ao fazer um amplificador para montar vários circuitos, é útil usar fios com isolamento de cores diferentes. A escolha das próprias cores, é claro, pode ser arbitrária dependendo das capacidades do rádio amador, mas ainda é melhor seguir algumas regras. Assim, todos os fios conectados a um fio comum são melhor feitos de preto e grosso (seção 0,5 ... 0,75 mm2). Os fios dos circuitos de energia (polaridade positiva) do retificador são vermelhos e, se houver vários retificadores, eles são vermelhos, rosa, laranja. Todos os fios de sinal de um dos canais estéreo são verdes e o outro é azul ou ciano. Os circuitos de filamento das lâmpadas são brancos ou cinza. Para circuitos de dispositivos e sistemas auxiliares, pode-se distinguir marrom, amarelo e preto ou branco fino. Essa separação simplificará muito a verificação da instalação e eliminará a confusão ao conectar os controles de volume e tom de dois canais (qual é do canal esquerdo e qual é do direito). Para a fabricação própria de cabos de conexão blindados, você deve pegar uma trança de metal separada ou removê-la do fio blindado e, em seguida, enfiar dois fios isolados na trança: um é um fio fino de "sinal" e o outro é um fio zero grosso , e tudo isso, junto com a trança, é puxado para dentro do tubo de PVC de diâmetro adequado. Em princípio, isso pode ser feito de duas maneiras diferentes: fazer cada fio blindado individual de um comprimento predeterminado ou preparar imediatamente 10 ... 15 m de cabo e depois cortar pedaços do comprimento desejado. Os pinos do cabo de interconexão são dessoldados aos conectores apropriados, dos quais os mais comumente usados são "tulipa" (RCA), "jack", "mini-jack". Ao instalar circuitos incandescentes e fios de rede em um amplificador, ambos os fios (você pode usar a mesma cor) são colocados dentro de uma trança e a trança também é isolada com um tubo de PVC. Agora sobre o barramento "zero" mencionado acima dentro dos blocos blindados. Se o bloco contiver uma placa de circuito impresso com elementos de rádio, uma das faixas impressas (o mais larga possível) pode desempenhar o papel de um barramento. Deve-se ter em mente que as impedâncias de entrada e saída dos estágios dos amplificadores valvulados são geralmente uma ordem de grandeza maior que as dos amplificadores transistorizados e são medidas em centenas de kilo-ohms, portanto, as capacitâncias intrínsecas dos fios blindados têm uma significativa impacto na resposta de frequência de frequências ultrassônicas na região de HF. Você não deve usar fios blindados "proprietários" finos e ultrafinos modernos (diâmetro 3, 2 e até 1,5 mm). Em qualquer caso, as conexões blindadas devem ser mantidas o mais curtas possível. Nas partes anteriores do artigo, foram consideradas questões relacionadas a formas de garantir indicadores de alta qualidade de amplificadores valvulados. No entanto, esses indicadores podem não ser percebidos se as fontes de sinal - gravador, reprodutor, microfone - estiverem conectadas incorretamente à entrada do amplificador. A conexão de fontes de sinal externas com diferentes impedâncias de saída inevitavelmente reduz a faixa dinâmica de todo o sistema devido à interferência e também limita o limite superior da faixa de frequência devido ao efeito de desvio da capacitância dos cabos de conexão. E embora seja impossível eliminar completamente essas influências nocivas, é bem possível reduzi-las conectando adequadamente a fonte do sinal à entrada do amplificador. Essa questão é bastante séria, pois estamos falando de conectar cabos sujeitos a vários captadores externos, por exemplo, de uma rede elétrica de 220 V que passa nas proximidades. Além disso, estamos falando da transmissão de sinais de nível muito baixo (cerca de 5 ... 200 mV) e também de fontes com alta resistência interna (até centenas de kilo-ohms). Esses dois fatores exigem o uso de medidas especiais para evitar interferências externas e excluir a influência mútua de cabos de várias fontes. A situação é agravada pelo fato de que diferentes soluções são ótimas para diferentes fontes de sinal, então tentaremos dar recomendações para cada caso individual. As linhas de um captador piezoelétrico ou eletromagnético, bem como de um microfone, são mais suscetíveis a interferências. Para esses circuitos, uma solução geral pode ser proposta usando um cabo coaxial fino com diâmetro externo de 4 ... 5 mm e capacitância de 70 ... 115 pF por metro, por exemplo, RK-50-2-13, RK-50-3-13, RK -50-2-21 (seus nomes antigos são RK-19, RK-55, RKTF-91, respectivamente) ou RK-75-2-21. Para um dispositivo estéreo, dois pedaços de cabo do comprimento necessário, colocados em uma trança de metal comum, formam um cabo com alta imunidade a ruídos. Também é desejável isolar a trança externa com um tubo de PVC. É permitido colocar o tubo em um cabo longo em partes de 0,5 ... 1 m de comprimento. A dessolda dos cabos de interconexão deve ser feita conforme a Fig. 7. Para um microfone, se não for estéreo, não há necessidade de dois cabos separados, no entanto, usar a trança do cabo como um segundo fio não é desejável aqui. Para uma linha de microfone maior que 1 m, é desejável usar um cabo de dois fios com blindagem trançada, por analogia com um cabo doméstico do tipo KMM. A conexão de ambos os fios e trança é clara na figura. Um cabo de interconexão para um sintonizador estéreo, gravador e CD player também pode ser feito em uma tela. Três fios multicoloridos devem ser puxados em uma trança de blindagem comum: dois fios de sinal para os canais esquerdo e direito (por exemplo, verde e azul) e um mais grosso (preto ou branco) para o fio comum. Todo esse cabo, junto com a trança, deve ser isolado com tubo de PVC. O sinal da TV pode ser transportado com um cabo coaxial convencional ou um fio blindado, usando sua trança como fio neutro, pois o nível de fundo da própria TV muitas vezes não permite falar em reprodução de som de alta qualidade. Aqui, deve-se ter em mente apenas que o sinal sonoro pode ser removido se não houver um conector correspondente, tanto da saída da TV UMZCH quanto da carga do detector de frequência. A saída UMZCH geralmente é de baixa impedância e o cabo de conexão não cria perdas adicionais na parte de alta frequência do espectro. No entanto, o nível de saída dependerá inteiramente do controle de volume da TV e, se não houver entrada para fone, não será possível reproduzir o som apenas por meio de um amplificador externo. O sinal na saída da TV UMZCH, via de regra, não é de alta qualidade. É melhor usar o segundo método e obter o sinal diretamente da saída do detector de frequência. É verdade que, neste caso, você terá que abrir a TV e conectar este sinal a um conector RCA adicional, que pode ser instalado no quadro de suporte da TV ou em uma parede traseira removível, e conectar a linha de conexão a este conector. Mas, neste caso, o cabo também precisará ser blindado com dois fios dentro da trança. A linha de ligação da rede de radiodifusão, caso necessite de ser ligada a um amplificador, difere da TVM pelo facto de ambos os fios serem equivalentes no interior da habitação: as resistências de balastro são ligadas em série no circuito de cada um dos dois fios da radiodifusão rede. A perda de sinal neste caso pode ser completamente desprezada, pois o sinal na linha é muito maior do que em outras fontes de sinal. Literatura
Autor: G.Gendin, Moscou
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O interesse renovado de audiófilos e radioamadores em amplificadores valvulados foi promovido por um conceito fundamentalmente novo de projetar frequências ultrassônicas valvuladas, que difere significativamente dos princípios de construção de amplificadores "antigos" e é um tanto diametralmente oposto às idéias "velhas". O que antes era colocado em primeiro plano na criação de equipamentos domésticos de reprodução de som em massa agora é geralmente descartado como um equipamento de terceira categoria.
Agora vamos passar para o lado prático das coisas e começar com a escolha do circuito magnético para os transformadores de saída. Levando em consideração os recursos mencionados anteriormente dos transformadores push-pull UMZCH e para facilitar o enrolamento, é melhor usar circuitos magnéticos do tipo haste dividida em tiras (PL, veja a foto). Em cada uma das duas hastes, são colocados dois quadros idênticos com dois enrolamentos idênticos (condutores semelhantes em uma direção), com praticamente os mesmos parâmetros elétricos.
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