Фильтр для лампового усилителя

Фильтр для лампового усилителя

9zip.ru Ламповый звук hi-end и ретро электроника Электронный дроссель для лампового усилителя

Для фильтрации анодного напряжения от пульсаций принято использовать CRC- или CLC-фильтры. Первые допустимы лишь на малых мощностях, а вторые предполагают использование большого тяжёлого "железного" дросселя, а многие ещё и гонятся за увеличением емкостей.

Существует и другой подход: использование стабилизатора напряжения. Допустим, имеется источник анодного напряжения 300 вольт с пульсациями 100Гц амплитудой 1 вольт. Применив стабилизатор, мы можем понизить напряжение, например, до 290 вольт, "отрезав" верхушку со всеми пульсациями.

Ходящие в интернете схемы зачастую содержат ошибки, которые могут ухудшить звучание усилителя. На приведённой здесь схеме они исправлены.

Сопротивление резистора R1 в цепи затвора полевого транзистора уменьшено, чтобы исключить выбросы напряжения на переднем фронте нарастающего напряжения на стоке, где оно имеет пилообразную форму. Если этого не сделать, игольчатые выбросы появятся и в выходном напряжении.

Конденсатор C1 заменён на плёночный, чтобы устранить влияние тока утечки, ведь он подключен параллельно высокоомному резистору R3. Резистор R4 нужен для случаев, когда стабилизатор работает без нагрузки.

Напряжение на затворе полевого транзистора формируется делителем R2R3, т.к. напряжение на затворе должно быть меньше, чем напряжение на стоке. В данном случае, например, при выходном напряжении +300 вольт делитель дасть +291 вольт на затворе.

Напряжение пульсаций на выходе электронного дросселя зависит от ёмкости конденсатора C1. Максимальная ёмкость плёночных конденсаторов — 2,2мкФ. С ним напряжение пульсаций предполагается не более 10мВ (при наличии на выходе анодного источника питания электролитического конденсатора ёмкостью 100мкФ). Этот результат оказывается лучше, чем применение чисто емкостного фильтра питания на 440мкФ. Если увеличить ёмкость C1, установив 10 конденсаторов по 2,2мкФ (суммарная ёмкость получится 22мкФ), то размах пульсаций на выходе получится в районе 1,7мВ, что эквивалентно применению чисто емкостного фильтра питания на 1360мкФ.

При проектировании печатной платы стабилитрон D1 и "антизвонный" резистор R1 следует располагать вплотную к затвору транзистора. Резистор R2 можно заменить потенциометром, чтобы менять величину "отсечки" напряжения. При указанных на схеме номиналах выходное напряжение уменьшается примерно на 10 вольт по сравнению с входным, что примерно в 3 раза меньше по сравнению с применением "железного" дросселя. Чем большим будет величина "отсечки", тем большим будет нагрев транзистора.

Следует также заметить, что "электронный дроссель" обеспечивает плавное нарастание напряжения на выходе. При указанных на схеме номиналах оно нарастает до максимального значения примерно за 2 секунды.

Мы промакетировали данную схему и убедились в прекрасной работе. В качестве транзистора был использован распространённый FQPF10N60. В качестве D1 был использован стабилитрон на 12 вольт. R4 — не устанавливался.

печатная плата 4 х 5 см: el_drossel.brd

Понравилась статья? Похвастайся друзьям:

Хочешь почитать ещё про ламповый звук? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Онлайн-калькулятор расчёта по размерам магнитопровода габаритной мощности трансформатора
Импульсный анодно-накальный преобразователь на IR2153 для лампового усилителя
Переделка фильтра S-90
Екатерина одобряет.

Дальше в разделе ламповый звук hi-end и ретро электроника: Трансформаторы ТВК-110Л-2 в качестве выходных, можно ли использовать кадровые трансформаторы твк ламповых телевизоров как выходные для лампового усилителя. даются моточные данные и расчёты приведённого сопротивления.

Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты

Девять кучек хлама:

Дайджест
радиосхем

Новые схемы интернета — в одном месте!


Новые видео:

Одной из главных проблем, с которой приходится бороться при разработке и создании высококачественных ламповых УНЧ, является фон переменного тока. При этом под фоном переменного тока понимается существующее на выходе усилителя помимо полезного сигнала напряжение, которое имеет частоту, равную или кратную частоте напряжения сети питания. Наличие рассматриваемого фона переменного тока в любом звуковоспроизводящем устройстве является очень серьезным недостатком, поскольку такой фон сужает динамический диапазон усилителя и резко ухудшает субъективное впечатление от воспроизводимого сигнала.

Основные причины, вызывающие появление фона в ламповых усилителях НЧ, условно могут быть разделены на несколько групп, две из которых являются основными: пульсации питающих напряжений и наводки переменного тока на различные цепи в усилителе. Поэтому устранение фона должно вестись соответственно в двух направлениях, а именно улучшением фильтрации питающих напряжений и снижением влияния наводок.

Одной из основных причин появление фона в ламповых УНЧ являются пульсации выпрямленного напряжения, питающего цепи анодов и экранных сеток ламп. При этом влияние пульсаций тем меньше, чем выше внутреннее сопротивление лампы. Как известно, внутреннее сопротивление пентодов больше, чем у триодов, поэтому с данной точки зрения в первых каскадах лампового усилителя лучше применять пентоды. Помимо этого добиться уменьшения фона, возникающего из-за пульсаций напряжения, можно усовершенствованием схемы и улучшением параметров выпрямителя.

При использовании дросселя в фильтре источника питания этот элемент в значительной степени определяет уровень фона. Индуктивность дросселя обычно имеет порядок 5-20 Гн и должна мало зависеть от тока нагрузки. Для улучшения фильтрации полезно зашунтировать дроссель конденсатором, величина емкости которого выбирается с таким расчетом, чтобы образовался контур, настроенный на частоту пульсаций (100 Гц при двухполупериодном выпрямлении). Принципиальная схема фильтра с контуром такого типа показана на рис. 1.

Причины возникновения фона переменного тока могут заключаться и в том, что или экранные сетки ламп питаются недостаточно сглаженным напряжением, или анодный ток излишне нагружает элементы сглаживающего фильтра. Так, например, в оконечных каскадах усилителей анодные и экранные цепи ламп часто питаются напряжением с одинаковыми пульсациями. Однако допустимые пульсации экранного напряжения для большинства оконечных пентодов и лучевых тетродов в 20-30 раз меньше, чем пульсации напряжения анода. Поэтому цепи экранных сеток должны питаться через дополнительную сглаживающую цепь.

С целью уменьшения влияния утечки между катодом и нитью накала иногда для первых каскадов усилителя рекомендуется вместо цепей автоматического смещения использовать отдельный выпрямитель с фильтром, с помощью которого формируется постоянное напряжение смещения, подаваемое на сетку лампы. Принципиальные схемы возможных вариантов таких выпрямителей приведены на рис. 2. В качестве источника входного переменного напряжения могут использоваться как обмотка накала (рис. 2, а), так и специальная обмотка (рис. 2, б) силового трансформатора.

В процессе разработки, создания и налаживания высококачественных ламповых усилителей низкой частоты основное внимание следует уделять выявлению и устранению наводок. Дело в том, что в настоящее время в любительских конструкциях УНЧ обычно применяются схемы источников питания, практически не отличающиеся от промышленных образцов, подробно описанных в литературе и проверенных в эксплуатации. Поэтому при исправных элементах и отсутствии ошибок во время сборки выпрямителя влияние пульсации питающих напряжений значительно снижается, а причиной появления шумового фона на выходе усилителя обычно бывают наводки переменного тока.

Наводимые в цепях усилителя паразитные напряжения чаще всего невелики и обычно не превышают нескольких милливольт. Поэтому влияние наводок наиболее ощутимо проявляется в первых каскадах усилителя, где напряжения полезного сигнала соизмеримы с наводимым напряжением фона. Все возникающие в ламповых УНЧ наводки переменного тока условно можно разделить на статические и магнитные.

Обычно статические наводки возникают за счет появления паразитной емкости между какими-либо цепями усилителя, чувствительными к фону, и проводами, по которым протекает переменный ток. Особой чувствительностью к статическим наводкам отличаются, например, цепи сеток ламп входных каскадов. При этом, чем больше сопротивление в цепи сетки, на которую происходит наводка, и чем выше разность потенциалов между этими проводами, тем сильнее наводка. Поэтому наводки переменного тока резко усиливаются, если происходит обрыв в цепи утечки сетки какой-либо из ламп первых каскадов.

Для определения каскада, на который действует наводка, достаточно поочередно замкнуть на корпус управляющие сетки всех ламп усилителя, начиная с первой. Прекращение или резкое уменьшение фона при замыкании сетки одной из ламп свидетельствует о том, что происходит наводка переменного тока на сеточную цепь именно этой лампы. Если наводки в усилителе не обнаружены, но при воспроизведении прослушивается фон, это указывает на то, что напряжение фона поступает на усилитель с устройства, подключенного к его входу.

По сравнению со статическими наводками переменного тока магнитные наводки, как правило, оказывают меньшее влияние, за исключением тех случаев, когда источником наводки является поле силового трансформатора, а объектом — какой-либо элемент усилителя, имеющий обмотку.

Довольно часто создателям любительской ламповой звуковоспроизводящей аппаратуры приходится бороться с наводками, причиной которых является наличие общих цепей для переменного тока и сигнала или же использование общих цепей для переменного и постоянного питающего напряжения. Так, например, не рекомендуется использовать в качестве одного из проводов, подводящих сигнал к входу усилителя, оплетку экранированного провода. Для подведения сигнала лучше всего применить два экранированных провода или двойной провод в общем экране, а общую оплетку соединить с шасси усилителя. При несоблюдении этого правила фон может иметь значительную величину, так как напряжение, наводимое на оплетке, будет подаваться на вход вместе с сигналом.

По этим же соображениям в высококачественных ламповых усилителях НЧ не следует использовать общий минусовой провод или шасси в качестве одного из проводов накала. На рис. 3. приведены примеры неправильного (а) и правильного (б) монтажа первого каскада усилителя, в котором шасси служит одним из проводов накала.

При использовании в первом каскаде усилителя, например, пентода 6Ж1П, неправильный монтаж цепи накала может привести к тому, что увеличение переходного сопротивления контакта на шасси до 0,05 Ом вызовет появление на выходе усилителя значительного фона, эквивалентного подаче на его вход напряжения 3 мВ.

Одним из самых простых и, в то же время, самым эффективным методом предотвращения наводок является применение экранов. Необходимо отметить, что электрические и магнитные экраны должны быть тщательно заземлены, иначе их использование может привести к противоположному результату — усилить, а не ослабить фон. В первую очередь, специальная экранирующая обмотка наматывается между первичной и вторичными обмотками силового трансформатора источника питания. Помимо этого лампы входных каскадов должны размещаться на ламповых панельках со специальными экранами. Тщательно экранировать следует все разветвленные сеточные и анодные цепи первых каскадов, например, какие-либо корректирующие фильтры, помещая все детали данной цепи с монтажными платами в общий экран.

Для подключения источника сигнала к входу усилителя рекомендуется использовать экранированные провода и коаксиальные разъемы, поскольку обычные штыревые гнезда и вилки, имея довольно большие незащищенные поверхности, могут явиться причиной сильного фона.

Все детали, используемые в цепях, чувствительных к фону, для уменьшения наводок должны иметь как можно меньшие габариты. При этом их металлические корпуса также следует заземлять. Необходимо надежно заземлять и массивные металлические элементы конструкции, расположенные вблизи входных каскадов. Особое внимание следует уделять заземлению корпусов переменных сопротивлений, поскольку чаще всего они не соединены с осью потенциометра.

Один из методов, часто используемых для уменьшения фона переменного тока, нередко называют компенсационным. Его сущность состоит в том, что к управляющей сетке одного из каскадов усилителя подводится переменное напряжение, равное по величине напряжению фона, действующему на этой сетке. В результате, если фазы напряжений фона и добавочного сигнала будут точно противоположны, то суммарное напряжение будет равно нулю, а фон окажется скомпенсированным. Главным недостатком этого метода является то, что со временем вследствие старения могут изменяться параметры ламп и других элементов, что приведет к нарушению компенсации. Поэтому применение подобных методов устранения фона в высококачественных усилителях нежелательно.

Компенсационный метод может применяться и для уменьшения пульсаций переменного тока в блоках питания. Так, например, при большом выпрямленном токе сердечник дросселя фильтра значительно намагничивается, что вынуждает увеличивать его сечение для сохранения прежней индуктивности. Однако для уменьшения пульсаций можно намотать на дроссель компенсационную обмотку. Принципиальная схема фильтра с компенсационной обмоткой приведена на рис. 4. К сожалению, полной компенсации получить таким способом не удается, однако уровень фона заметно снижается.

Необходимо отметить, что резкое увеличение уровня фона с одновременным понижением выпрямленного напряжения происходит в случае каких-либо неисправностей элементов выпрямителя, например при повышении утечки электролитических конденсаторов фильтра, потере эмиссии кенотрона или перегорании нити накала одного из диодов кенотрона. Поэтому прежде чем включать компенсационную обмотку, следует убедиться в исправности всех элементов выпрямителя.

Одним из вариантов применения компенсационного метода является подача противофазного сигнала на катод лампы последнего каскада предварительного усилителя. Принципиальная схема такого каскада приведена на рис. 5.

В этом случае с движка подстроечного потенциометра R5, включенного между выводами обмотки накала силового трансформатора по схеме с искусственной средней точкой, снимается управляющий сигнал. Данный сигнал через цепочку R4C2 подается на катод лампы последнего каскада предварительного усилителя. В процессе работы с усилителем регулировкой потенциометра R5 можно на слух установить минимальный уровень фона.

Одним из вариантов уменьшения компенсации фона переменного тока в оконечном каскаде лампового усилителя НЧ с трансформаторным выходом является использование дополнительной обмотки дросселя сглаживающего фильтра выпрямителя. Эта обмотка подключается последовательно со звуковой катушкой и вторичной обмоткой выходного трансформатора. В результате фон переменного тока компенсируется вследствие того, что на звуковую катушку низкочастотного динамика акустической системы подается переменное напряжение, фаза которого противоположна фазе напряжения фона, наводимого во вторичной обмотке выходного трансформатора. Принципиальная схема выходного каскада с подключением дополнительной обмотки дросселя приведена на рис. 6.

Количество витков дополнительной обмотки дросселя зависит от сопротивления звуковой катушки динамика и обычно составляет от 20 до 40 витков медного лакированного провода диаметром 0,8-1,0 мм. Фаза снимаемого с этой обмотки напряжения подбирается опытным путем с помощью изменения порядка подключения выводов.

Естественно, такой способ компенсации можно применять только в том случае, если в схеме источника питания используется сглаживающий дроссель. К тому же с помощью рассмотренной схемы компенсируется лишь та составляющая фона, которая возбуждается в выходном каскаде. Поэтому данный способ компенсации фона переменного тока широкого распространения не получил.

Условно назовем его так — УЗФ. Собирал на биполярных транзисторах, но полевые имеют лучшие характеристики.


УЗФ на биполярных транзисторах
УЗФ на полевых транзисторах

Эта схема собрана на полевых транзисторах. Подобные схемы применяются уже давно, например у Д.Андронникова, А.Торесса, О.Чернышева и некоторыми зарубежными фирмами. То есть идея не нова.


Схема прототипа Такие фильтры называют электронным дросселем, виртуальной батареей, усилителем емкости.

УЗФ позволяет осуществить задержку подачи анодного напряжения с задержкой от 30 секунд и более. Имеет низкое выходное сопротивление, несколько Ом. Хорошая фильтрация питающего напряжения, что позволяет уменьшить емкость конденсаторов фильтра.

Устройство имеет 4 вывода — вход, выход, общий провод и дополнительный выход для возможности подключения дополнительного конденсатора и стабилитрона. При применении без дополнительного конденсатора время задержки 30 секунд, этого достаточно для прогрева маломощных ламп в предусилителях и драйверов.

Для выходных ламп время задержки можно увеличить подключением добавочного конденсатора до нескольких минут. При необходимости стабилизировать анодное напряжение достаточно подключить стабилитрон на дополнительный вывод на нужное напряжение. Разница между входным и напряжением стабилизации должна быть в пределах 20-40 Вольт (зависит от мощности потребителя).

Желательно использовать два фильтра для каждого канала для уменьшения проникновения сигнала из канал в канал. На входе фильтра необходим резистор. Предлагаю заменить его на небольшой дроссель без сердечника с активным сопротивлением 10-20 Ом. Для снижения ВЧ-помех. Пример дросселя: на оправке диаметром 8 мм десять слоев провода 0.2мм шириной 1.5 см. можно намотать на ферритовом сердечнике от антенны. В крайнем случае использовать резистор 10 ом 5 Ватт.

После отключения накала желательно предусмотреть разрядку конденсаторов фильтра питания для продления срока службы ламп. Для этого можно использовать свободный контакт в сетевом выключателе, который работает на замыкание. Например, в сетевом выключателе ПКН-41 есть такой контакт. Плюс питания замыкается через резистор 1-5 кОм на минус питания (корпус). Можно использовать реле с нормально замкнутыми контактами с запиткой от накала. Итак, мы получаем в одном «флаконе» — фильтр, задержку анодного и стабилизатор. Три в одном! Как в рекламе.

Напряжение входное не более 500 Вольт. Ток не более 5 Ампер. Но не превышать мощность 50 Ватт.

Некоторые измеренные параметры:
Пульсация до дросселя 7 Вольт.
После дросселя 5 Вольт.
После фильтра 0.25 Вольт при запитывании от одного УЗФ двух каналов на параллельных ГУ-50. Общий ток 460 ма. Мощный однотактный усилитель на ГУ-50. (С одной и двумя лампами) номиналы как на схеме.

Лучше конечно запитать каждый канал от отдельного фильтра. Еще лучше поставить дополнительное УЗФ и на питание драйверов. Сделано в коробке размером со спичечный коробок.


Увеличить фото

Схема плавной зарядки
конденсаторов фильтра

Чем хороша эта схема, что нарастание напряжения идет плавно(30-40 сек) и это полезно при зарядке конденсаторов больших емкостей (по несколько тысяч микрофарад). Для увеличения времени задержки, советую применять НЕэлектролитические конденсаторы 1-4 мкф с напряжением не ниже входного.Падение напряжение на полевике не более 10 Вольт.

УЗФ-2 позволяет повысить мощность до 100 Ватт! При креплении на радиатор необходимо использовать изоляционную прокладку из слюды или подобных материалов!

УЗФ советую подключать к уже отлаженной схеме. Полевой транзистор, как и все полупроводники боится коротких замыканий даже на мгновение!Это же устройство можно использовать для плавной зарядки выносного блока конденсаторов фильтра питания.

Читайте также:  Темные пятна на стебле замиокулькаса
Ссылка на основную публикацию
Фартук продавца для детского сада
Оксана Степанова Мастер-класс «Изготовление фартука и колпака в уголок дежурства» Данный мастер – класс расскажет вам, как сшить фартук и...
Утюжок для волос деваль отзывы
Данный товар недоступен для доставки в Ваш регион Ваша экономия 781 ₽ Скидка 18% 3 557 ₽ Мы всегда стремимся...
Уход за домашним лимоном зимой
Лимон – вечнозелёное растение из рода Цитрусовых. Из-за высокой плодовитости, приятного аромата и целой кладези полезных веществ оно популярно у...
Фарфоровые раковины для ванной
Тумба с раковиной Alvaro Banos Toledo 8409.1022 55 дуб кантенбери Тумба с раковиной Alvaro Banos Toledo 8409.2022 65 дуб кантенбери...
Adblock detector