audioretro.pl        

 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

Układy Single Ended

Układy single ended (SE) to takie układy, w których cały sygnał przechodzi przez element (elementy) wzmacniający. Przez element wzmacniający (lampa, tranzystor) przez cały czas przepływa znaczny prąd stały (prąd podkładu, bias), bez względu na to czy sygnał audio jest podawany czy nie, powodując straty energii, która zamieniana jest w ciepło. Wzmacniacze SE pracują w klasie A.
Układy single ended odznaczają się  mniejszą sprawnością (teoretycznie 50 %, w praktyce ok. 20-25%),  a zniekształcenia nieliniowe parzyste nie są kompensowane tak jak w układach push pull.
Ponadto, w przypadku wzmacniacza mocy, transformator głośnikowy musi posiadać szczelinę powietrzną  by wyeliminować nasycanie się rdzenia, wywołane przepływem składowej stałej prądu anodowego. 
Ale zalety układów pojedynczych są nie do przecenienia - prostota układu, brak zniekształceń skrośnych (związanych ze złym sumowaniem połówek sygnału), a przy zastosowaniu triod także w stopniu końcowym małe zniekształcenia nieliniowe z przewagą parzystych harmonicznych dobrze tolerowanych przez nasz słuch. 
Zobaczmy jak realizowane są takie układy. 

I. Przedwzmacniacz

1. WK-WA oraz WK-WK

Na wejściu, najczęściej spotykanym rozwiązaniem jest lampa L1 pracująca w układzie ze Wspólną Katodą (WK). Układ na triodzie małej mocy, znany jest nam z poprzedniego rozdziału. Jako kolejna lampa pracuje trioda L2 połączona z pierwszą albo przez kondensator separujący, lub bezpośrednio (jak na rysunkach)  i pracuje w układzie jako wtórnik katodowy (WA) (rys. 1 z lewej). 
W tym przypadku wzmocnienie całego układu zależy od wzmocnienia lampy pierwszej, pracującej jako WK, ponieważ, jak pamiętamy druga lampa pracująca w układzie wtórnika (WA) ma wzmocnienie nieco mniejsze niż jeden.

Gdy zależy nam na dużym wzmocnieniu, zastosujemy inne rozwiązanie (rys 2 z prawej), tak aby obie lampy pracowały w układzie ze Wspólną Katodą (2x WK) .
W tym układzie wzmocnienie jest iloczynem wzmocnienia poszczególnych stopni (lamp) - czyli jeżeli każdy stopień wzmacnia 20 razy, to łączne wzmocnienie będzie 20 x 20 = 400 razy.
             
W obu układach  rezystory R1, R2 i R4 ustalają punkt pracy lampy (polaryzacja automatyczna, cathode bias). Sprzężenie pomiędzy lampami odbywa się bez kondensatora, co poprawia charakterystykę przenoszenia.
Brak kondensatora elektrolitycznego bocznikującego R2 i R4 powoduje, że każdy stopień objęty jest lokalnym sprzężeniem zwrotnym. Oczywiście, jeżeli zależy nam na dużym wzmocnieniu, rezystory te można zbocznikować kondensatorami elektrolitycznymi (np. 50 uF) co wprawdzie zwiększy wzmocnienie stopnia, lecz zmniejszy pasmo przenoszenia i zwiększy zniekształcenia.

Układ WK-WK, czyli dwie lampy połączone równolegle

Układ ten to dwie połączone równolegle triody (np. ECC82, 6SN7, 5687 lub większej mocy jak 6N6P, 6N30P itp.), dzięki czemu impedancja wyjścia układu jest dwukrotnie mniejsza, co pozwala bez problemu wysterować kolejny stopień lub końcówkę mocy.
Rezystory R2 i R3  to  "grid stoppery", (zwane także rezystorami antyparazytowymi), pełnią one ważną rolę - zapobiegają wzbudzaniu się układu. Zwykle mają wartość ok. 1 kilooma, ale we wrażliwych układach wartość rezystorów można zwiększyć.

W równoległym łączeniu (jednakowych) lamp, impedancja wyjściowa jest o połowę niższa niż pojedynczej lampy, natomiast nachylenie charakterystyki jest 2 razy większe.
Wzmocnienie napięciowe układu nie zmienia się - jest takie jak pojedynczej lampy (triody).
Wadą  takiego układu jest dwukrotne zwiększenie pojemności wejściowej, co ma niekorzystny wpływ na pasmo przenoszenia - wysokie częstotliwości są szybciej tłumione, chociaż odbywa się to z reguły znacznie poza pasmem audio (pow. 20 kHz).

W takim łączeniu triod, najlepiej sprawdzają się triody o niezbyt dużym nachyleniu (jak wspomniane powyżej). Lampy o dużym nachyleniu (np. ECC88 i podobne) mogą wykazywać skłonność do wzbudzania się, ze względu na wypadkowe, dwa razy większe nachylenie charakterystyki. Należy to uwzględnić i stosować odpowiednie układy odsprzęgające.

Układ praktyczny na stronie "Przedwzmacniacz Nr 1".

2. Katodyna

Jest to układ nieco przypominający rozwiązanie przedwzmacniacza-inwertera parafazowego (zob. "O lampach cz. 3"). Często stosowany w technice wielkiej częstotliwości.  Pierwsza lampa L1 pracuje w układzie ze wspólną anodą (czyli wtórnik katodowy), natomiast druga - ze wspólną siatką (siatka zwarta do masy). Jakie są zalety takiego układu? 
Jest ich sporo:
- duży opór wejściowy (bo WA),
- duży współczynnik wzmocnienia (bo WS)
- niska pojemność wejściowa,
- bardzo dobra separacja obwodów wejścia-wyjścia związana z pracą L2 jako układu ze wspólną siatką - uziemiona siatka działa jak ekran,
- sygnał wejściowy i wyjściowy jest w tej samej fazie.
Wadą jest wysoka impedancja wyjścia, co ogranicza zastosowanie katodyny do układów, w których następny stopień  ma wysoką impedancję wejścia.

2. Kaskoda 

Układy kaskody najczęściej stosowane są w technice telewizyjnej i wielkiej częstotliwości. Dla napięcia zasilającego lampy są połączone szeregowo, natomiast dla sygnału zmiennego, już nie. Jeśli przyjrzymy się dokładniej schematowi, to zobaczymy, ze pierwsza lampa pracuje w układzie WK, natomiast druga ma uziemioną siatkę (dla sygnałów zmiennych) kondensatorem C4.
Rezystory R1 i R2 polaryzują siatkę lampy L1. Dla zwiększenia wzmocnienia lampy R2 można zbocznikować kondensatorem elektrolitycznym o wartości 50-100 mF. Rezystor R3 polaryzuje siatkę lampy L2 (prądem siatki), co poprawia warunki pracy tej lampy, jej stabilność, zmniejsza wpływ wahań napięcia zasilającego itp.
Zalety:
- duże wzmocnienie, będące iloczynem wzmocnienia poszczególnych  (Ka) lamp,
- duża oporność wewnętrzna,
- małe szumy,
- mała wrażliwość na mikrofonowanie,
- szerokie pasmo przenoszenia.
W układach kaskody powinny pracować lampy o niskim napięciu  anodowym i wysokim napięciu przebicia włókno żarzenia-katoda. Są to między innymi: ECC88, ECC85, ECC84.
Układy kaskodowe ze względu na wysokie wzmocnienie i małe szumy doskonale nadają się jako wzmacniacze mikrofonowe, czy gramofonowe.
Układ kaskody można zastosować zamiast pentody małej mocy w przedwzmacniaczu gdy potrzebne jest duże wzmocnienie napięciowe.

3. Kaskada (wtórnik White'a)

Lampy w układzie kaskady (zwany wtórnikiem White'a) są podobnie jak układ kaskody połączone szeregowo dla napięcia zasilającego. Wzmocnienie jest nieco mniejsze niż jeden. Lecz układ ma wiele zalet:
- duży opór wejściowy,
- małą pojemność wejściową równą Cas plus pojemności montażowe,
- doskonałą liniowość charakterystyki w funkcji częstotliwości zarówno dla dodatnich, jak i dla ujemnych impulsów,
- bardzo mały opór wyjściowy, równy Rwy=1/Ka*Sa, (Ka, to wzmocnienie, Sa to nachylenie charakterystyki lampy) zwykle wynoszący kilka, kilkanaście omów.
Te cechy układu powodują, że znajduje on zastosowanie jako liniowy przedwzmacniacz (mimo braku wzmocnienia), separator dopasowujący różne impedancje, a także jako wzmacniacz końcowy (niska impedancja wyjścia).

Należy pamiętać, iż dla zasilania lampy połączone są szeregowo, dlatego w układach powinny pracować lampy o niskim napięciu  anodowym i wysokim napięciu przebicia włókno żarzenia-katoda.

Układy  kaskady są także stosowane w technice tranzystorowej, posiadają analogiczne właściwości jak układy lampowe.

4. Wspólna Katoda z aktywnym obciążeniem (SRPP, Shunt Regulated Push Pull)

Układ wywodzi się z techniki wielkich częstotliwości. Podobnie jak w poprzednich układach, dla napięcia zasilającego lampy połączone są szeregowo. Lampa L1 pracuje w układzie WK, lecz jej obciążeniem jest lampa L2, której oporność jest regulowana napięciem wyjściowym lampy L1. 
Stopień jako całość, możemy potraktować jako pracujący w układzie push-pull, mimo, że poszczególne lampy (L1 oraz L2) pracują w układzie SE.

Zalety układu:
- wysoka oporność wejściowa (jak to w układzie WK),
- dość duże wzmocnienie,
- szerokie pasmo przenoszenia.
- stosunkowo niska wartość impedancji wyjściowej (niższa niż "klasyczny" WK).

Niestety, układ ma pewne ograniczenia, bowiem owa "stosunkowo niska" impedancja wyjściowa jest wrażliwa na zbyt niską impedancję następnego stopnia, wzmacniacz najlepiej pracuje gdy kolejny stopień jest dopasowany do impedancji układu SRPP (nie jest niższy).
Ten układ najlepiej działa na lampach o niskiej impedancji wewnętrznej lampy, widzianej od strony anody (o niskim Ra), jak ECC88 (i jej odpowiedniki), 6N6P, 6N30P itp. 

Wartość R2 i R3 nie jest wysoka, zwykle 470-2500 omów, wzmocnienie układu nieco rośnie wraz ze wzrostem wartości tych rezystorów, natomiast maleje wtedy impedancja wyjścia. 

Należy pamiętać, iż dla zasilania lampy połączone są szeregowo, dlatego w układach powinny pracować lampy o niskim napięciu  anodowym i wysokim napięciu przebicia włókno żarzenia-katoda. 

Układ ten spotyka się we wzmacniaczach SE jako wzmacniacz wstępny (chętnie stosowany przez Audio Note), a także jako samodzielny, uniwersalny przedwzmacniacz lampowy. 

 
II.  Stopień mocy (wyjściowy)

1. Układ pojedynczy, SE (z transformatorem)

Jak widać na schemacie, jest to typowy układ o Wspólnej Katodzie (WK), gdzie obciążeniem (zamiast rezystora anodowego) jest pierwotne uzwojenie transformatora głośnikowego. 
Jako lampa końcowa może pracować trioda, tetroda czy pentoda mocy.

W tym układzie wzmacniacz single ended pracuje w klasie A (tutaj triodowy), więc ma małą sprawność, rzędu 20-25%. Wynika z tego, że gdy w stopniu końcowym pracuje lampa o mocy 15 W, możliwe jest uzyskanie jedynie jednej piątej - jednej czwartej jej mocy, czyli ok. 3-4 W.
Dlatego, by zwiększyć moc wyjściową, stosuje się równoległe łączenie lamp mocy (triody, tetrody pentody), czy układy przeciwsobne (które mogą też pracować w klasie A, jeśli nam na tym zależy), dzięki czemu  uzyskuje się podwojenie mocy wyjściowej.
Ale i tak moc wyjściowa sygnału 6-10 W nadal nie jest oszałamiająca.
Ponieważ wielu audiofilów uważa, iż tylko triody pracujące w czystej klasie A, w układzie SE, dają "prawdziwie naturalny" dźwięk dlatego do odtwarzania zaleca się użycie głośników dynamicznych o sprawności przynajmniej 94 dB.
O wiele lepszą sprawność mają tetrody i pentody, dlatego obecnie one zdominowały konstrukcje wzmacniaczy tak pracujące w klasie A, SE, jak i w układach przeciwsobnych.

2. Układ SE podwójny, równoległy

Na rysunku obok widzimy schemat układu wzmacniacza mocy SE, gdzie lampami wyjściowymi są  połączone równolegle dwie pentody (lub tetrody) mocy. 
Ponieważ  pentody (tetrody)  mają większą sprawność niż triody i do tego połączone są dwie równolegle, wzmacniacz taki ma całkiem przyzwoitą moc kilkunastu - kilkudziesięciu wat (w zależności od zastosowanych lamp).
Siatki sterujące lamp polaryzowane są ujemnym napięciem pobranym z oddzielnego prostownika (fixed bias) a jego wartość jest odpowiednio dobrana do rodzaju lamp. Siatki ekranujące S2 powinny być spolaryzowane, napięciem dodatnim, dlatego podawane jest napięcie dodatnie  uzyskane (przez rezystor) z napięcia zasilającego (+Us).
Rezystory przy siatkach S1 lamp, o wartości 1-5 k, to tzw. grid stoppery, zwane także rezystorami antyparyzytowymi, zapobiegają wzbudzaniu się lamp.
Układ z tetrodą nie różni się od układu z pentodą, jedynie może nie być siatki zerowej S3. Tetrody strumieniowe (np. KT 66, czy KT 88) posiadają siatkę zerową S3, podobnie jak pentody.

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 Hi-Fi audio I warto odwiedzić I