I kontakt I strona główna I

                                   mirror strony skarabo.net      

audioretro.pl

audio retro >> o lampach cz. 2.

 Strona  audioretro.pl  jest stroną hobbystyczną, więc nie wykorzystuję ciasteczek zapisanych na Twoim komputerze. Ale oczywiście w każdej chwili możesz je wyłączyć w swojej przeglądarce.


audio retro  >> o lampach elektronowych >  
I
o lampach cz. 1. I o lampach cz. 2. I o lampach cz. 3. I o lampach cz. 4. I o lampach cz. 5. I o lampach cz. 6. I


Diody, triody i ...tetrody

Tetroda

Jak wspomniałem w poprzedniej części, triody mają pewne ograniczenia: współczynnik wzmocnienia nie wyższy niż 100, niezbyt dużą rezystancję wewnętrzną. Prąd anody silnie zależy od napięcia anody, dlatego że pole elektryczne oddziałuje na pole siatki. Chęć zwiększenia współczynnika amplifikacji (wzmocnienia) i lepszej izolacji anody lampy od jej katody stała się powodem wprowadzenia  przez Waltera  Schottky'ego w 1915 roku (niektóre źródła podają że w 1919 r.) do triody drugiej siatki, ekranującej, na którą przykłada się duży potencjał dodatni. Wprowadzenie tej siatki daje zmniejszenie pojemności Cas, zwiększenie współczynnika amplifikacji Ka i rezystancji wewnętrznej ra
Niepożądanym efektem w tetrodzie, w przypadku napięcia anodowego niższego od potencjału siatki drugiej, jest efekt emisji wtórnej elektronów z anody, które  na wskutek większego potencjału siatki ekranującej są przez nią wychwytywane. Powoduje to w pewnym obszarze malenie prądu anodowego ze wzrostem napięcia anodowego i dużą nierównomierność charakterystyki (tzw. efekt dynatronowy - zobacz z lewej). Efekt  dynatronowy można usunąć projektując specjalną konstrukcję elektrod. Lampy o takiej, specjalnej konstrukcji elektrod nazywane są tetrodami wiązkowymi lub strumieniowymi. W lampie takiej tworzy się ładunek  przestrzenny o dużej gęstości w obszarze anoda-siatka ekranująca, który przeciwdziała trafianiu elektronów wtórnych, wybitych z anody, na siatkę ekranującą. W takiej lampie załamanie charakterystyki anodowej jest minimalne. Pojemność przejściowa tetrod strumieniowych jest stosunkowo duża (0,3 - 1  pF), współczynnik amplifikacji Ka jest niewielki (rzędu 100 V/V) a rezystancja wewnętrzna ra nie przekracza dziesiątków kiloomów.  

Tetrody małej mocy znajdują zastosowanie dla pracy w wysokich częstotliwościach, do granicy 1000 MH.

Tetrody strumieniowe, o dużej mocy, najczęściej stosuje się we wzmacniaczach audio, w stopniu wyjściowym, gdzie obciążeniem jest transformator głośnikowy (schemat z prawej)
Rezystory R1 i R2 automatycznie ustalają punkt pracy (cathode bias), natomiast R3 i C3 polaryzują siatkę ekranującą S3.  Oczywiście, zamiast polaryzacji automatycznej można zastosować polaryzacje stałą (zob. strona "O lampach cz. III). Kondensator C2 zwiera do masy sygnał zmienny (użyteczny), zwiększając wzmocnienie stopnia. 

(Na rysunku z prawej- podstawowy układ tetrody mocy z obciążeniem transformatorowym).

Stare ale jare. 


Najbardziej znana tetroda to 6L6, pierwotnie o mocy 19 W mocy, miała stalową bańkę.  Późniejsza jej odmiana 6L6GC o szklanej bańce miała już moc 30 W. Nadal jest używana, także w drogich wzmacniaczach McIntosha i Rogersa. Współczesny odpowiednik to rosyjska lampa Sovtek 5881
Inne tetrody to 7581, 6550C, El 37 a także KT 66.
Charakter brzmienia tetrod w układach wzmacniaczy lampowych jest różny, zależnie od typu. Według wielu słuchaczy dźwięk jest "słodki" (cokolwiek to znaczy), otwarty i czysty. 
Niektóre lampy mają konstrukcję na pograniczu tetrody strumieniowej i pentody, tzn. mają pięć elektrod, lecz pracują jak tetroda  (KT 66, KT 77, KT 88). 

Po prawej - rosyjska tetroda mocy 6P3S. Uważa się, że jest to przybliżony odpowiednik lampy 6L6-GT. Tetroda ta była produkowana tak w Związku Radzieckim, jak i w Polsce (pod nazwą 6P3S przez Telam, Dolam i ZWLE).

Diody, triody i ...pentody

Pentoda.
 
 Zasadniczą jednak poprawę własności tetrody uzyskuje się przez wprowadzenie trzeciej siatki (hamującej) między anodę i drugą siatkę i połączenie je z katodą, najczęściej wewnątrz lampy.  Powstała w ten sposób pentoda (Jobst w 1926 roku) odznacza się doskonałymi właściwościami wzmacniającymi, bardzo małą pojemnością anoda - siatka pierwsza (Cas 0,002 - 0,05 pF) i wysoką opornością wewnętrzną ra (1 - 2 MW).  Współczynnik amplifikacji Ka ma wartość dziesiątki razy większą niż trioda (1000 i więcej). 
 W pentodzie siatka pierwsza leżąca najbliżej katody jest siatką sterującą. Siatka druga ma duży, stały potencjał dodatni. Dzięki temu, że potencjał siatki drugiej jest stały, pole elektryczne w pobliżu katody zależy tylko od napięcia siatki pierwszej. Oznacza to, że siatka druga ekranuje (osłania) katodę i siatkę pierwszą od wpływów anody. Elektrony przepuszczone przez siatkę pierwszą są przyciągane przez siatkę drugą i nabierają coraz większej prędkości. Większość z nich przelatuje przez otwory siatki drugiej dostając się w pole przyciągania anody. Anoda ma zwykle potencjał wyższy od potencjału siatki drugiej. W związku z tym elektrony są dalej przyspieszane i uderzają w anodę z dużą prędkością, wywołując emisję wtórną elektronów z anody. Zmniejsza to prąd anody w lampie czteroelektrodowej (tetrodzie), ponieważ elektrony wtórne dobiegają do siatki drugiej. Dlatego w pentodzie jest siatka trzecia, połączona z katodą (a więc o potencjale zerowym).  Dzięki temu pomiędzy siatką trzecią a anodą istnieje pole elektryczne hamujące elektrony wtórne wylatujące z anody. Elektrony te są zawracane do anody i  prąd anody nie ulega zmniejszeniu.

Nachylenia charakterystyk siatkowych triody i pentody są podobne, natomiast rezystancja wewnętrzna pentody ra jest kilkanaście a nawet  kilkadziesiąt razy większa od rezystancji triody (dzięki osłonięciu siatki sterującej od wpływu pola anodowego). Wynika stąd, że współczynnik wzmocnienia pentody jest wyższy  (pamiętamy? Ka = Sa*ra). 
Charakterystyki anodowe pentody  (rys. 1) różnią się od charakterystyk triody. W przeciwieństwie do triody, charakterystyki anodowe pentody mają charakterystyczne nasycenie - przy dużych zmianach napięcia anody Ua, prąd anody Ia, w zakresie nasycenia prawie się nie zmienia. Nasycenie to występuje dzięki ekranującemu działaniu siatki drugiej. Przy stosowaniu pentody jako wzmacniacza odcinkiem roboczym charakterystyki anodowej jest poziomy, płaski odcinek charakterystyki, bowiem dla tego zakresu wielkości raKa mają wartości największe. Charakterystyki anodowe są charakterystykami podstawowymi. Według nich określamy warunki pracy lampy. Charakterystyki siatkowe stosuje się rzadziej.  Ponieważ w pentodzie zmiana napięcia anodowego nie wpływa na prąd anodowy, to charakterystyki siatkowe wykonane przy różnych napięciach na siatce ekranującej Ua praktycznie się nie różnią. Różnią się natomiast charakterystyki siatkowe wykonane przy różnych napięciach. 

Pentody stosuje się tak w stopniu wejściowym (pentody napięciowe) jak i końcowym (pentody mocy) wzmacniacza audio.
Częściej jednak  zastosowanie znajdują pentody mocy w stopniu końcowym wzmacniacza audio, jako wysokosprawne elementy wzmacniające.
Charakterystyki anodowe pentody 
 

Jakie są zalety pentody?

1. Bardzo duża rezystancja anody,
2. Liniowość pentody jest dużo lepsza niż tetrody,
3.Napięcie Ua anody może bardziej zbliżyć się do zera niż w przypadku triody, więc napięcie wyjściowe może osiągnąć większe poziomy
 - sprawność pentody jest dużo wyższa.

 

Zdjęcie z prawej - rosyjska 6N14P i EL84 - popularne pentody średniej mocy, powszechnie używane jako lampy wyjściowe w telewizorach, radioodbiornikach, i innych lampowych urządzeniach, gdy lampy elektronowe powszechnie królowały.

Pentody małej mocy

Podstawowy układ pracy pentody małej mocy to układ ze Wspólną Katodą, podobnie jak w układach triodowych.

pentoda małej mocy-układ podstawowyUkład pracy ze Wspólną Katodą pentody napięciowej nie różni się od analogicznego układu z tetrodą (chociaż zasadniczo tetrod małej mocy nie stosuje się w układach wzmacniaczy audio). W pentodach, dodatkowa siatka trzecia (S3) jest siatką hamującą (supressor grid) i powinna być połączona z katodą (mieć potencjał katody).
Siatka ekranowa S2 zasilana jest z dodatniego źródła napięcia przez odpowiednio "duży" rezystor (Rs2), z przedziału 200k-2M2 i kondensatorem  o niewielkiej pojemności (C3 na schemacie z lewej), który uziemia tę siatkę dla przebiegów zmiennych.
Rezystor anodowy (RA) ma dość dużą wartość - najczęściej 220k-470k - chociaż spotyka się też 47 kiloomów. W celu uzyskania ujemnej względem katody polaryzacji siatki sterującej S1 stosuje się typowy rezystor katodowy Rk, który jest bocznikowany (lub nie) kondensatorem elektrolitycznym C2 o pojemności 50-100 uF, jak w typowym układzie WK.

W przedwzmacniaczach audio, najczęściej chyba spotykaną pentodą małej mocy, jest lampa EF86, co zawdzięcza bardzo dobrym parametrom.
Pierwotnie przeznaczona była do zastosowań "magnetofonowo-mikrofonowych", czyli wszędzie tam, gdzie należało wiernie wzmacniać sygnały o bardzo małych amplitudach. Jednak, doskonale sprawdza się w innych układach audio. Została tak skonstruowana, by zminimalizować mikrofonowanie i przydźwięk od żarzenia.
 Rosyjski odpowiednik to 6Ż32P (6Ж32П) a przemysłowa odmiana EF86 nosi symbol 6267 (Amperex). Obecnie EF86 produkowana jest w Rosji przez firmę Electro-Harmonix, a na Słowacji przez JJ Electronics (i zapewne w Chinach...).
Podstawowy układ pentody małej mocy
pentoda EF86-cokół
Cokół EF86 - widok od spodu lampy
Jakie są istotne zalety pentody małej mocy względem triody?

Po pierwsze - wzmocnienie! ECC83 osiąga w typowej konfiguracji wzmocnienie "zaledwie" 50-60x, natomiast EF86 bez wysiłku zapewni 150-200x!
Po drugie - jest bardziej "szerokopasmowa" - niweluje to podstawową wadę triody, gdy w celu zwiększenia jej wzmocnienia zwiększamy wartość rezystora anodowego ze 100k na 220k, przyczyniając się, niestety, do znacznego ograniczenia pasma "od góry". EF86 radzi sobie z tym problemem o wiele lepiej.
I wreszcie - po trzecie - dzięki dodatkowemu obwodowi zasilania siatki ekranowej S2, a ściślej dzięki operowaniu wartościami rezystora i kondensatora w tym obwodzie możemy znaczenie skuteczniej wpływać na charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową stopnia wejściowego wzmacniacza
Z tej właściwości pentod małej mocy chętnie korzystają konstruktorzy wzmacniaczy gitarowych kształtując (strojąc?) wstępnie charakter sygnału wchodzącego do przesteru (tone-shaping).
Tryb triodowy pentody małej i dużej mocy

Pentody małej mocy stosowane są często w stopniu wejściowym wzmacniacza pracując w trybie pentodowym jako stopień o wysokim wzmocnieniu. Można je przełączyć tak, że będą pracować w trybie triodowym (jak trioda).
Na zmianę trybu pracy decydujemy gdy chcemy zmniejszyć ogólne wzmocnienie wzmacniacza (przedwzmacniacza) lub by sprawdzić jak będzie brzmiał z pentodą w trybie triodowym.

Jak uzyskać tryb triodowy pentody małej mocy?
Bardzo łatwo. Rezystor siatki drugiej, Rs2 łączymy z anodą lampy (A), jednocześnie zmniejszając radykalnie jego wartość do około 100 omów. Kondensator C3 usuwamy - zobacz na schemat z prawej. Gdy zależy nam na jeszcze mniejszym wzmocnieniu, usuwamy także C2 (o ile jest).
Zobacz na schemat z prawej strony.

Pentody dużej mocy mocy zwykle pracują w podstawowym trybie pentody, ale można je przełączyć w tryb triodowy.
Ma to swoje zalety, ma też i wady - piszę o tym poniżej, pod koniec artykułu.
pentoda małej mocy-w układzie triodowym
 Triodowy tryb pracy pentody małej mocy.
pentoda mocy, układ SEJakie są wady pentody?

Pentoda
wprowadza zniekształcenia - harmoniczne w niej powstające są głównie nieparzyste (w przeciwieństwie do triody) które ludzki słuch odbiera jako bardziej przykre niż harmoniczne parzyste. Dlatego też układy z pentodami muszą mieć dokładniej niż w przypadku układów triodowych zaprojektowane tory redukcji zniekształceń (pętle sprzężenia zwrotnego). Drugą wadą pentody są większe szumy własne - od 6 do 14 dB większe niż w triodzie. Wynika to z bardziej złożonego kierowania strumieniem elektronów między elektrodami, przez co ich ruch jest bardziej skomplikowany. W efekcie szum generowany przez pentodę jest szumem różowym, który jest szczególnie irytujący dla naszych uszu. 

Obecnie w stopniach wejściowych wzmacniaczy Hi-Fi czy Hi-End, chętniej stosowane są triody, chociaż oczywiście nie jest to regułą.
We wzmacniaczach audio, najczęściej wykorzystane są pentody mocy w stopniach końcowych wzmacniaczy, jako elementy wzmacniające o dużej sprawności
We wzmacniaczach audio, pentody (jak i tetrody) mocy mogą pracować w układzie single ended (SE), gdzie jedna lampa (lub więcej, połączonych równolegle) zasila transformator wyjściowy, lub w układzie przeciwsobnym (PP, push-pull), gdzie dwie lampy, (lub więcej), pracując naprzemiennie, wzmacniają odwrócony w fazie o 180 stopni sygnał audio.
Pentoda mocy obciążona transformatorem głośnikowym,  pracuje w trybie ultraliniowym (UL).Na rysunku z lewej - podstawowy układ pracy pentody mocy z obciążeniem transformatorowym w układzie Single Ended (SE), w trybie ultraliniowym (UL). Tryb ultraliniowy stosuje się w celu zmniejszenia zniekształceń stopnia końcowego wzmacniacza. Polega to na podłączeniu siatki drugiej (S2) do dodatkowego odczepu uzwojenia anodowego transformatora głośnikowego (jeśli transformator jest tak nawinięty, oczywiście), dzięki czemu postaje dodatkowe, lokalne sprzężenie zwrotne. Sprzężenie to zmniejsza znacznie zniekształcenia nieliniowe, kosztem niewielkiej utraty wzmocnienia stopnia końcowego. Stosuje się odczepy na uzwojeniu anodowym od 20 do 50 % uzwojenia, najczęściej 40-43%, jako optymalne.

Mocne lampy. 

Jedną z częściej używanych pentod  mocy jest EL34, (odpowiednik  6CA7) opracowana przez Philipsa i Mullarda. Początkowo były wykorzystywane w "piecach" gitarowych i przeszły do historii jako "lampowy Rock". Przy napięciu 800 V i w czystej klasie B, pracując  w układzie przeciwsobnym EL34 mogą dostarczyć moc do 100 W. W układach Hi-Fi są cenione jako lampy o ciepłym brzmieniu, z silnym basem i "słodkimi" sopranami. Dobrze wykonany wzmacniacz z EL 34 może być synonimem muzykalności wzmacniaczy lampowych.
Nie mniej popularne są pentody, chociaż mniejszej mocy, które znajdują zastosowanie we wzmacniaczach, jak słynna 11-watowa EL84 (odpowiedniki: 6BQ7, także rosyjska 6N14P, nieco słabsza od EL84).  W układzie pentodowym Push-Pull można uzyskać z takiej pary 15-17W mocy, przy doskonałej jakości dźwięku. Entuzjaści tej lampy twierdzą, iż tylko ta lampa oddaje idealnie "ducha lampowego" wzmacnianego dźwięku.
Nie mniej znane są lampy (nieco słabsza) KT66 i mocniejsza KT88, które w zasadzie są pentodami strumieniowymi (mają 5 elektrod i anodę uformowaną jak w tetrodzie strumieniowej).
Oryginalne KT88 pochodzą z  Wielkiej Brytanii z firmy GEC, obecnie rzadko spotykane. 
Popularna 6550 ma nieco mniejszą moc niż KT88, także chętnie stosowana jest we wzmacniaczach audio.
Absolutną legendą są 6L6 (też pentoda z anodą strumieniową), które na swoją popularność ciężko pracowały, wysilone do granic możliwości, we wzmacniacza gitarowych. Dzisiaj równie chętnie stosowane we wzmacniaczach audio wysokiej klasy.
W ostatnich latach lampy i wzmacniacze lampowe przeżywają renesans. Wielu producentów lamp wznowiło produkcję, pojawiły się nowe marki - często rebrandowane (czyli sprzedawca zamawia typowe lampy pod własną marką).
Jest bardzo dużo popularnych i ciekawych lamp, które firmy jak i indywidualni konstruktorzy stosują w swoich konstrukcjach.
 Popularna, 25-watowa pentoda mocy EL34.

Moce wyjściowe lamp mocy 

Podane wartości maksymalne w watach,  mocy ciągłej czyli RMS.

LampaSingle-ended
klasa A
Push-pull
klasa A
Push-pull
klasa AB1
stała polaryzacja
Push-pull
klasa AB1
polaryzacja katody
Moc wydzielana
na anodzie
EL 341120 (Ultralinear)54 25
KT 88  100 (Ul)50 (Ul)35
655020    
6L6 GC1117,555 30

Od klasy do klasy, czyli klasy wzmacniacza (nie tylko lampowego).

Mówiąc wzmacniacz, pamiętajmy, że typowy wzmacniacz składa się z przedwzmacniacza, który steruje stopniem (końcówką)  mocy. O takim wzmacniaczu mówimy "wzmacniacz zintegrowany".

Natomiast gdy mówimy o klasach wzmacniacza (A, AB, B i ew. C) to mówimy o wzmacniaczu mocy - z jednym wyjątkiem - każdy stopień przedwzmacniacza pracuje w klasie A (przynajmniej typowy, bo są czasem dziwne "wynalazki"). Natomiast nie każdy wzmacniacz mocy pracuje w klasie A.

Poniżej omawiam więc klasy pracy wzmacniacza (końcówki) mocy, chociaż nie każdy wzmacniacz mocy musi mieć moc setek Wat.

Pamiętamy charakterystykę siatkową triody z części I? Otóż, jeżeli tak ustalimy napięcie  na siatce sterującej (np. za pomocą automatycznego minusa), że punkt pracy wzmacniacza wypadnie w połowie prostoliniowego odcinka BC charakterystyki, to sygnał zmienny podany na wejście zostanie wzmocniony jest bez zniekształceń. Mówimy, że wzmacniacz pracuje w klasie A. Zauważmy: wstępna polaryzacja siatki Us0 (czy prądu bazy we wzmacniaczach tranzystorowych) ustala nam punkt pracy i jednocześnie powoduje, że przez wzmacniacz cały czas płynie prąd anodowy Ia0 (czy kolektora w układach tranzystorowych). Sygnał zmienny  moduluje ten prąd i otrzymujemy wzmocniony zmienny sygnał . To, że przez cały czas pracy wzmacniacza płynie prąd spoczynkowy jest wadą; wzmacniacz grzeje się bez względu na to czy wzmacnia sygnał czy "ciszę" i moc jest niepotrzebnie tracona. Jest to przyczyną niskiej sprawności wzmacniaczy klasy A, tak lampowych jak i tranzystorowych. 

Lepszą sprawnością charakteryzuje się taki wzmacniacz, któremu przesuniemy punkt pracy tak, aby sygnał wejściowy "zahaczał"  o krzywoliniową część charakterystyki. Przy małych amplitudach sygnału wejściowego, wzmacniacz pracuje w klasie A, czyli bez zniekształceń,  by przy większej oddawanej mocy przejść do klasy B (klasy AB1 i AB2). Powstają pewne zniekształcenia sygnału, lecz wzmacniacz ma większą sprawność. Większość wzmacniaczy tak lampowych jak i tranzystorowych pracuje w tej klasie.
W czystej klasie B pracują wzmacniacze przeciwsobne, które w końcówce mocy mają dwa elementy wzmacniające.  Napięcie Us0 (czyli punkt pracy) ma wartość punktu odcięcia A (patrz rys z lewej). Drugą połówkę wzmacnia druga lampa (tranzystor) połączona przeciwsobnie. W ten sposób obie lampy, naprzemiennie wzmacniają cały sygnał. Jest to stosunkowo dobry sposób na uzyskanie w miarę wiernego sygnału przy oddawanej dużej mocy użytecznej. Sprawność takiego wzmacniacza wynosi 65 - 78%. W tej klasie teoretycznie powinna pracować większość współczesnych wzmacniaczy końcowych (mocy) tak tranzystorowych, jak i lampowych.  Ale w praktyce stosuje klasę AB, o mniejszej lub większej polaryzacji wstępnej. Jest to rozwiązanie bardziej korzystne dla jakości dźwięku, ponieważ problemem jest uzyskanie jak najmniejszych zniekształceń przy przejściu sygnału przez 0, gdy wzmacniacz pracuje  w klasie B. Powstają wtedy zniekształcenia "skrośne". W klasie B pracują zwykle wzmacniacze estradowe, gdzie ważna jest sprawność i moc, natomiast wartość zniekształceń nie ma tak decydującego znaczenia.
Istnieją jeszcze wzmacniacze pracujące w klasie C. Punkt pracy takiego wzmacniacza leży w lewo od punktu odcięcia A (zobacz  punkt Pc na charakterystyce). Charakteryzują się one największą sprawnością lecz dużymi zniekształceniami. Nie używa się ich we wzmacniaczach audio, lecz np. generatorach, nadajnikach czy układach alarmowych gdzie potrzebna jest duża moc a nieważne są zniekształcenia. 

Klasa pracy 
wzmacniacza
Klasa AKlasa ABKlasa BKlasa C
Sprawność nmała (0,1-0,3)średnia (0.3-0,4)duża (0,35-0,8)największa
Zniekształcenia %małe 5-10%niezbyt duże pow. 10%duże 30-50%największe
Zastosowaniewzm. napięcia  prądu
stałego i zmiennego,
wzmacniacze mocy.
wzmacniacze mocy
- przeciwsobne
wzmacniacze mocy
-  przeciwsobne
wzm. mocy
w generatorach 
i nadajnikach
Amplituda sygnałów
wejściowych ze
względu na zniekształcenia
maładość dużadużanajwiększa

Pchaj i ciągnij pojedynczo.

Pracę wzmacniacza mocy (konstrukcję) możemy podzielić jeszcze na pracę sinle-ended, push-pull i ultralinear.

Praca single-ended - (SE, pojedynczo na końcu - tak by to można przetłumaczyć) polega na tym, iż w stopniu przedwzmacniacza lub wyjściowym pracuje jedna lampa (trioda, tetroda lub pentoda) która wzmacnia całość sygnału. Układ ten cechuje się małymi zniekształceniami, ale jest najmniej wydajny ze względu na pracę w klasie A wzmacniacza. Lampa mocy wymaga użycia transformatorów wyjściowych ze szczeliną powietrzną, ze względu ta to, iż przez transformator cały czas płynie prąd, magnesując jego rdzeń, co obniża jego sprawność. Dlatego też rdzeń transformatora musi być większy (przewymiarowany), dla uzyskania tej samej mocy.
W celu zwiększenia mocy wzmacniacza łączy się lampy równolegle (Paralel Single Ended, PSE).
Wzmacniacz SE z tetrodą lub pentodą mocy może pracować także w trybie triodowym lub ultralinearnym.

Push-pull  (PP, pchaj i ciągnij) - jest to układ polegający na umieszczeniu w stopniu końcowym wzmacniacza pary lamp pracujących na przemian (przeciwsobnie), wzmacniających osobno połówki przebiegu sygnału. Pozwala to na osiągnięcie wysokiej mocy, lecz charakteryzuje się większymi zniekształceniami związanymi z przejściem sygnału przez zero (tzw. zniekształcenia skrośne, cross-over distortion). Zsumowanie połówek sygnału wymaga starannego dobrania lamp oraz symetrycznie nawiniętego transformatora głośnikowego i nie zawsze gwarantuje idealny jego przebieg. 

Ultralinearny (UL, ultralinear) - jeżeli siatkę drugą pentody mocy (końcowej) pracującej w układzie SE lub Push-Pull, zasilimy napięciem pobranym z wyjścia wzmacniacza (dodatkowy odczep na uzwojeniu anodowym transformatora głośnikowego) otrzymamy silne, ujemne sprzężenie zwrotne a tryb pracy nazywany jest  ultralinear. Punkt pracy lampy wyjściowej jest "w połowie drogi" pomiędzy pentodą a triodą. Charakteryzuje się dużą stabilnością, dość małymi zniekształceniami i jest często stosowany (zobacz schemat i  opis wzmacniacza push-pull).

Tryb triodowy tetrody lub pentody.

Tryb triodowy pentody małej mocy uzyskuje się bardzo prosto - siatkę drugą (S2) łączy się wprost lub przez rezystor o niewielkiej wartości (np. 100 omów) z anodą lampy (zobacz schemat powyżej, z prawej).

W pentodach, tetrodach  mocy - podobnie - siatkę S2 łączy się przez rezystor o wartości np. 100 omów z anodą lampy.

Przy odpowiednim uzwojeniu transformatora głośnikowego możemy uzyskać tryb pośredni pomiędzy triodowym - tryb ultraliniowy (UL) lampy mocy. Możemy wtedy połączyć siatkę drugą (S2) pentody (tetrody) z dodatkowym wyprowadzeniem uzwojenia anodowego (20-50%), dzięki czemu uzyskuje się niższe zniekształcenia nieliniowe, a tryb pracy pentody czy tetrody jest mniej lub bardziej bliski triodowemu (przykładowy schemat powyżej, z lewej).

Wprawdzie w trybie triodowym pracy lampa ma niższą sprawność ale jest też wiele zalet:

- przede wszystkim taka trioda powstała z tetrody czy pentody ma zdecydowanie mniejsze (ujemne) napięcie sterujące potrzebne do wysterowania lampy. Gdy triody mocy do wysterowania potrzebują dziesiątek, a nawet setek volt napięcia ujemnego do wysterowania,  to np. pentoda EL84 w trybie triodowym potrzebuje 8 - 10V ujemnego napięcia siatki, a takie pentody jak  6P3S, 6L6, EL34 tylko 20-30V co wyraźnie upraszcza wysterowanie lampy. 

- podobnie jak "klasyczna" trioda, ma niskie zniekształcenia, w większości z przewagą drugiej harmonicznej, którą słuch człowieka odczuwa słabo i to nie tyle jako zniekształcenie, lecz zmianę barwy (przynajmniej tak to tłumaczy literatura).

- drugą  i dalsze parzyste harmoniczne łatwo skompensować stosując układ Push-Pull wzmacniacza mocy.

- ma  małą rezystancję wewnętrzną. Pentodowy stopień mocy będzie zawsze miał rezystancję wewnętrzną kilkukrotnie większą od rezystancji obciążenia. Należy więc objąć cały wzmacniacz pętlą sprzężenia zwrotnego, aby uzyskać sensowny współczynnik tłumienia wzmacniacza. Triodowy stopień mocy będzie miał rezystancję wewnętrzną mniejszą od rezystancji obciążenia i będzie również mniej wrażliwy na jej zmiany.

- jest duży wybór pentod mocy, z których można wybrać odpowiednią dla naszych celów, a wiele z nich ma bardziej korzystne charakterystyki niż triody mocy,

- można łatwo przełączyć z trybu triodowego na pentodowy (za pomocą przełącznika, czy przekaźnika) i uzyskać o wiele większą moc wzmacniacza pracującego w trybie tetrodowym/pentodowym.

Natomiast największą wadą, po przełączeniu w tryb triodowy, jest znaczny spadek mocy wyjściowej wzmacniacza.

Jest na to rada - albo zastosujemy tryb pracy ultralinearny w którym spadek mocy jest znacznie mniejszy (jeśli mamy odpowiedni transformator głośnikowy), albo zastosujemy przełącznik trybu pracy pentoda-trioda... i wybieramy odpowiedni tryb.


Lampowe rekordy.

Lampa o najniższym napięciu anodowym.
Na początku lat 60. przemysł zaczął produkować wzmacniacze tranzystorowe początkowo tylko germanowe. Ale ponieważ miały one małą częstotliwość graniczną (tranzystory krzemowe pojawiły się później) nie można było ich zastosować np. w mieszaczach w głowicach UKF. W ten sposób w układzie tranzystorowym musiała zostać zastosowana lampa. Była nią podwójna trioda, ECC86 produkowana przez Philipsa jeszcze w 1999 roku, którą można zasilać bardzo niskim napięciem anodowym 6.3 V lub 12.6 V.
Dzięki tak niskiemu napięciu anodowemu można było produkować samochodowe odbiorniki radiowe zasilane wprost z akumulatora samochodu.
Podstawowe parametry: napięcie żarzenia to 6.3 V, prąd żarzenia 0.33 A.
Prąd anodowy to 0,9 mA przy napięciu anodowym 6,3 V, lub 2,5 mA dla 12,6 V.
Maksymalne napięcie anodowe to 30 V. 

Najbardziej długowieczna lampa
Prawdopodobnie najbardziej długowieczną lampę małej mocy (i rozmiarów) wyprodukował także Philips (jeżeli się mylę, napiszcie) 6111WA, której czas pracy może dochodzić do 100 000 godzin przy prawidłowej eksploatacji lampy. Czas pracy "zwykłych" lamp to 500-2000 godzin, a długowiecznych ok. 10 000 godzin.

Udowodnione ponad 80 000 godzin ciągłej pracy ma dużej mocy tetroda nadawcza z włóknem torowanym, która działała w nadajniku stacji radiowej w Los Angeles przez 10 lat zanim wycofano ją z eksploatacji. W momencie wycofania lampa była nadal sprawna.

Lampy nadawcze mają włókno żarzenia (które jednocześnie jest katodą) wykonane ze stopu wolframu a częściej,  z dodatkiem niewielkiej ilości dość rzadko występującego metalu (1-2%) toru. Włókno rozżarza się do 1700-1900  stopni Kelwina a pod wpływem wysokiej temperatury tor przemieszcza się na powierzchnię zewnętrzną włókna żarzenia  emitując elektrony o wiele sprawniej niż sam wolfram.
Wydajność włókna jest rzędu 25-50 mA na 1 W użytej mocy na nagrzewanie katody.
Włókno torowane może pracować bardzo długi czas i jest odporne na wysokie napięcia (do 30 kV). Wymaga jednak dobrej próżni w lampie i utrzymania stabilnej temperatury żarzenia.
Włókna torowane stosowane są w lampach dużej mocy nadawczych, prostowniczych i przemysłowych, ale spotyka się je także w dawniejszych lampach odbiorczych.
Włókna z czystego wolframu mają mniejszą wydajność, 2-10 mA/W.

W lampach powszechnego użytku stosuje się katody tlenkowe, czyli pokryte tlenkami metali (mieszanina tlenków baru, strontu i innych substancji). Katody pokryte tlenkami są bardzo wydajne i łatwo emitują elektrony przy niższej temperaturze niż wolframowe, lecz są wrażliwe na "zatrucie" przez rozproszone jony tlenu w lampie które powstają przy przeciążeniu lampy, oraz nie są odporne na wysokie napięcia (mogą pracować przy napięciu do 2000 V).
Pracują przy temperaturze 1000-1150 K z wydajnością 100-150 mA/W.
 Przy odpowiedniej konstrukcji katody, zastosowaniu specjalnych tlenków i prawidłowej eksploatacji możliwa jest praca takiej lampy do wspomnianych 100 tysięcy godzin lub więcej.
Katody tlenkowe stosowane są w lampach nadawczych małej mocy, w lampach odbiorczych  i innych małej mocy.

Strefa niższych napięć
Nie wszystkie lampy muszą być zasilane napięciem anodowym rzędu setek volt. Oprócz wspomnianej  ECC86, obecnie dość rzadko spotykanej, popularną jest lampa ECC88. Jej nominalne napięcie anodowe to 90 V, przy sporym prądzie anodowym 15 mA i wzmocnieniu 33. Jej odpowiednikami są: "lepsza" wersja E88CC, 6922, amerykańska 6DJ8 czy rosyjska 6N23P.
Także rosyjska lampa małej mocy, podwójna trioda 6N1P (6H1P) może pracować z niskim napięciem anodowym, nawet 50 V, mimo że zalecane napięcie pracy wynosi 250 V. Przy tak niskim napięciu anodowym, napięcie siatki jest już dodatnie. Ma moc 2,2 W i wymaga większego prądu żarzenia - 600 mA przy 6,3 V. Układ elektrod jak w ECC88, w niektórych aplikacjach może ją zastąpić.
Inną interesującą lampą niskonapięciową, jest także rosyjska trioda małej (a może już średniej?) mocy 6N6P (6H6P), o napięciu anodowym 120V, dość dużym prądzie anodowym 28 mA. Napięcie siatki -2V. Moc tej lampy to prawie 5 W, wymagany jest większy prąd żarzenia - 0,75 A przy napięciu 6,3V.

Obszerny katalog lamp elektrodowych (data sheet z charakterystykami) znajdziesz na stronie Franka https://frank.pocnet.net/ (jeden z kilku mirrorów)


Jak Mohikanie?
Co jest lepsze tranzystor czy lampa - te dyskusje trwają od lat. Ale entuzjaści słuchania dobrej muzyki wiedzą, że lampy mają się dobrze i nic nie wskazuje na to by miały wymrzeć jak dinozaury. W 1983 Horyzonty Techniki  (nr 2'83) wieściły że lampy znikną z powierzchni ziemi. Jak Mohikanie. Lub dinozaury. 

wzmacniacze lampowe czy tranzystorowe?

 

Bibliografia


audio retro  >> o lampach elektronowych >  
I
o lampach cz. 1. I o lampach cz. 2. I o lampach cz. 3. I o lampach cz. 4. I o lampach cz. 5. I o lampach cz. 6. I


powrót do góry >

I strona główna I audio retro I projekty audio I w wolnym czasie I warto odwiedzić I  

©  2000 - 2023 "A" | Projekt strony: S.C.  |  Wszelkie prawa zastrzeżone