|
| |
|
Главная Журналы редно. При наличии двух ламп каждая из них со своими цепями составляет плечо каскада. Плечи в двухтактной схеме должны быть симметричны, т. е. ламны должны иметь одинаковые параметры и режимы. На рис. Vni-8 дана иринциниальная схема двухтактного оконечного каскада на триодах. Для наглядности на схеме показаны анодная батарея и батарея отрицательного смещения. Как видно из схемы, отрицательное смещение на сетки первой и второй ла.мп подводятся от общей батареи. Благодаря этому напряжения на сетках обеих .лами равны между собой. Анодное напряжение лампы также одинаково, так как подается от одной общей батареи. Так как падение постоянного напряжения в обеих половинах первичной обмотки выходного трансформатора мало, можно считать, что напряжения на анодах равны напряжению питания: U~U=E. Рассмотрим сначала случай, когда переменное напряжение не подводится на вход каскада, т. е. в режиме покоя. Так как анодные напряжения и напряжения смещения у ламп одни и те же, а лампы одинаковы, то анодные токи лами будут также строго одинаковы: Ilo"Iа- Так как включены две лампы, то общий потребляемый от анодной батареи ток 1 - 2-1. Токи покоя ламп (указаны на схеме стрелками) проходят через соответствующие половины первичной обмотки трансформатора в противоположных направлениях и создают в сердечнике выходного трансформатора постоянные магнитные потоки противоположного направления, которые взаимно компенсируются. Благодаря этому в сердечнике выходного трансформатора отсутствует постоянное иодмагничивание. Отсутствие постоянного подмагничивания стального сердечника трансформатора яв.ляется важным преимуществом двухтактных схем по сравнению с однотактными, так как приводит к уменьшению нелинейных искажений в выходном трансформаторе и позволяет сделать его менее громоздким. Легко себе представить, что произойдет, если вместо анодной батареи будет использоваться источник анодного питания в виде кенотронного выпрямителя с фильтром, где возможны пульсации питающих напряжений: токи обеих лами будут изменяться одновре.менно, оставаясь равными друг другу в любой момент, а так как они создают взаимно компенсирующие друг друга пульсирую- щие магнитные потоки в сердечнике, то суммарный магнитный ноток будет равен нулю. Малая чувствительность к пульсациям питающих напряжений - второе преимущество двухтактных схем. В частности, это позволяет снизить требования, предъявляемые к фильтрации анодного напряжения. Рассмотрим, как работает схема, когда к сеткам ламп в противофазе подводятся переменные напряжения сигнала. Это требование, предъявляемое двухтактной схемой, может быть выполнено либо путем использования переходного трансформатора с выводом от средней точки вторичной обмотки, либо применением так называемых инверсных каскадов усиления напряжения. При подаче на сетки ламп переменных напряжений результирующие сеточные напряжения изменяются в противофазе (рис. Vni-9, а). Поэтому анодные токи ламп также изменяются в противофазе (рис. Vni-9, б), следовате.льно, их переменные составляющие сдвинуты но фазе на 180°. Рассмотрим первую четверть периода, и если анодный ток первой ламны возрастает, а анодный ток второй лампы уменьшается, сумма мгновенных значений токов ламп в любой момент остается постоянной. Это означает, что и в колебательном режиме ток, потребляемый от источника питания, равен удвоенному току покоя одной лампы и не содержит переменной составляющей (рис. У1П-9,в). Вернемся к рассмотрению первой четверти периода колебательного режима: в то время, когда анодный ток первой лампы возрастает, а второй - уменьшается, в стальном сердечнике выходного трансформатора возникает магнитный поток, численно равный разности потоков, создаваемых током первой и второй ламп. По направлению он будет совпадать с потоком, создаваемым током первой лампы. Величина магнитного потока в сердечнике транс-  Рис VIII-9, Графини работы двухтактного каскада форматора в рассматриваемый промежуток времени будет тем больше. че1\г больше увеличение тока первой лампы и чем значительнее уменьшится ток второй лампы. В следуюпщй полупериод анодный ток первой лампы будет уменьшаться, а анодный ток второй лампы - увеличиваться. В этом случае магнитный поток вы.ходного трансформатора равен разности потоков, создаваемых токами второй и первой ламп, а по направлению он будет совпадать с потоком, создаваемы.м током второй лампы. Таким образом, если к входу двухтактного оконечного каскада подводится переменное напрялчепие сигнала, то в сердечнике выходного трансформатора колебаниями анодных токов оконечных ламп создается переменный магнитный поток, и поэтому во вторичной обмотке выходного трансформатора создается переменное напряжение. Если на клеммы вторичной обмотки выходного трансформатора подключить сонротивление нагрузки (головку громкоговорителя), то через эту нагрузку будет протекать переменный ток. Полезный эффект в нагрузке зависит от величины неременного магнитного потока в сердечнике выходного трансформатора, который пропорционален разности пульсирующих токов ламп (рис. V) 11-9, г), проходящих через половины первичной обмотки в противоположных направлениях: ia - 1я 2 at; Ф --a-2/„-.sina)i, где а - коэффициент пропорциональности. Отсюда следует, что полезный магнитный ноток нро-порционален удвоенной переменной составляющей анодного тока и, следовательно, мощность в нагрузке равна сумме мощностей, развиваемых каждой лампой. Выше указывалось, что несмотря на то, что анодные токи ламп изменяются по величине, суммарный ток, проходящий через источник питания анодных цепей, остается постоянным. Это - важное преимущество схемы. Обычно пульсации анодного напряжения и напряжения смещения из-за недостаточной фильтрации приводят к появлению фона переменного тока вследствие пульсаций анодного тока ламны с частотой 50 или 100 гц. Уменьшение пульсаций на об1цем источнике питания положительно сказывается на стабильности работы многокаскадного усилятетя, так как приводит к ослаблению паразитной связи между каскада.ми через общий источник питания анодных цепей различных каскадов. В начале этой главы указывалось, что назначение выходного каскада заключается в создании полезного сигнала определенной мощности при .минимальных нелинейных искажениях. Оказывается, что двухтактная схема имеет еще одно преимущество перед однотактной схемой, так как позволяет значительно уменьншть не-линейные искажения благодаря компенсации четных гармоник в выходном трансформаторе. Как это происходит? До сих пор мы рассматривали работу двухтактной схемы, полагая, что плечи строго симметричны, а лампы - одинаковы. Практически, однако, лампы имеют разброс параметров и изменения токов в лампах не одинаковы ввиду того, что в любом участке характеристики их отклоняются от прямой. Допустим, что на вход оконечного каскада подводится синусоидальнь[й сигна.т. Если работа происходит на криволинейном участке характеристики, например при использовании нижнего криволинейного участка (рис. VI11-10), то колебания анодных токов лами будут несинусоидальными. Всякий несинусоидальный неременный ток кроме колебаний основной частоты содержит колебания с частотами, кратными основной. Поскольку кривая получается несимметричной, то в ней преобладают четные гармоники тока. 11о перемениью напряжения на сетках ламп сдвинуты по фазе на 180 ; поэтому для тока первой лампы кривая сильно искажена во второй нолупериод, а для тока второй лампы, наоборот,- в первый по-лупериод.  Рис Vni-10. Работа иа ьриао.ищсином участке характеристики ~ +Ug  При вычитании пульсирующих токов ламп их переменные составляющие суммируются, причем менее искаженный полупериод тока первой лампы складывается с более искаженным полупериодом тока второй лампы, и наоборот,- более иритупленный полупериод тока первой лампы складывается с полупериодом более острой формы для тока второй лампы. Как видно из графика, результирующая кривая разностного тока получается симметричной, т. е. не содержит четных гармоник, и не- У----j» линейные искажения значительно уменьшаются. Это объясняется тем, что токи четных гармоник, как и постоянные составляющие, протекают по половинам первичной обмотки выходного трансформатора в иротивоноложных направлениях и создаваемые ими магнитные потоки взаимно компенсируются. Поэтому при заданном значении коэффициента нелинейных искажений от каждой лампы или от каждого транзистора (если схема на транзисторах) можно получить большую мощность, чем от той же ламны или от того же транзистора в однотактной схеме. Малые нелинейные искажения и работа лами в противофазе в двухтактном мощном каскаде позволяют использовать режим класса Б или промежуточный режим класса АБ, на котором следует остановиться особо. Режим класса АБ наиболее расиространен на практике. Рабочая точка выбирается на начальном участке динамической характеристики ламны, ближе к нижнему загибу, чем для режима А. Ток покоя мал, но не равен нулю. В этом режиме каждый нолунериод работают обе лампы, но если взглянуть на график анодного тока каждой ламны (рис. vni-11), легко заметить, что нижние нолунериоды колебаний тока частично срезаны, т. е. ток каждой лампы искажен. Однако результирующие искажения в выходном токе (в нагрузке) отсутствуют, так же как и в классе Б. Рпс УШ-И. Работа лампы класса АБ в режиме Полезная мощность и к. п. д. в режиме класса АБ больше, tieM в классе А, но меньше, чем в режиме класса Б. Различают две разновидности режима АБ. Один называют режимом ABj, когда работа происходит только в отрицательной области характеристик, т. е. без сеточных токов. Другой режим, когда работа происходит с заходом в иоложительную область характеристик, называют режимом ABj- Режим АБ2 с появлением сеточных токов не применяется в аппаратуре воспроизведения звука киноустановок. Режим ABi широко иснользуется, так как в этом режиме от усилителя можно получить большую мощность, чем в режиме А. Тогда, когда режим АБ близок к режиму А, можно использовать отрицательное автоматическое смещение. Если же используется глубокий режим ABj, при котором ток покоя очень мал, а среднее значение анодного тока сильно зависит от амплитуды сигнала, приходится применять так называемое независимое смещение, так как невозможно иметь автоматическое смещение. Таким образом, по сравнению с однотактной двухтактная схема мощного каскада имеет следующие преимущества: 1) сердечник выходного трансформатора не имеет постоянного подмагничивания, что приводит к снижению вносимых им нелинейных искажений каскада. Трансформатор может быть менее громоздким; 2) меньше прослушивается фон неременного тока, возникающий при пульсациях питающих напряжений; 3) паразитные связи через общий источник питания каскадов значительно ослаблены; 4) нелинейные искажения благодаря компенсации в выходном трансформаторе четных гармоник значительно ослаблены; 5) позволяет использовать экономичные режимы работы ламп классов Б и АБ. Наряду с перечисленными преимуществами двухтактная схема имеет и ряд недостатков: применение двух ламп или транзисторов, вывод средней точки первичной обмотки выходного трансформатора, необходимость подводить к сеткам ламп противофазные напряженич сигнала, подбора лами с одинаковыми параметрами, полной симметрии входных напряжений и симметрии половин первичной обмотки выходного трансформатора. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [ 38 ] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 |