2082.pdf

(547 KB) Pobierz
NOTATNIK KONSTRUKTORA
Stabilizacja napięcia
polaryzacji lamp
Temat układów elektronicznych zbudowanych w  oparciu o  lampy
elektronowe wydaje się być nieco przestarzały. Mimo tego
stale konstruowane są układy lampowych wzmacniaczy audio
i  uważane za takie z  „wyższej półki”. Artykułów na temat
sposobów stosowania lamp na próżno szukać we współczesnej
literaturze. Dlatego też wychodząc naprzeciw potrzebom Czytelników,
publikujemy kolejną garść porad technicznych dotyczących sposobów
stosowania lamp we własnych konstrukcjach. Artykuł jest ciekawym
uzupełnieniem projektu „Potencjometru lampowego”.
liczyć się ze znacznymi wymiarami mecha-
nicznymi kondensatora. Kolejną wadą jest
strata części napięcia zasilania na rezystorze
Rk, co w  stopniach wyjściowych prowadzi
do konieczności podwyższenia napięcia za-
silania, stosowania kondensatorów o  wyso-
kim napięciu nominalnym, co znowuż wpły-
wa na ich wymiary.
Istnieje jeszcze jeden parametr, który
utrudnia wykorzystanie układu autopo-
laryzacji w  stopniach wyjściowych: moc
rozpraszana na rezystorze Rk. Dla przykła-
du, wybierzmy lampę 6S33S (oznaczenie
oryginalne 6C33C). Na
rysunku  2
zilustro-
wano jej charakterystykę wyjściową. Niech
nasz punkt pracy znajduje się w  miejscu
Ua=170 V, Ia=350 mA. Odpowiada mu na-
pięcie polaryzacji Ug=–50  V. Oznacza to,
że na rezystorze Rk powinien odkładać się
spadek 50 V, co przy prądzie Ia wynoszącym
350 mA daje moc traconą P=17,5 W. Tworzy
to szereg trudności konstrukcyjnych, takich
jak wymiary i  mocowanie odpowiednich
rezystorów i  odprowadzenie ciepła poprzez
otwory wentylacyjne, które nie powin-
ny przy tym psuć wyglądu zewnętrznego
wzmacniacza.
Położenie punktu pracy lampy elek-
tronowej (triody) jest ustalane za pomocą
napięć występujących na anodzie i  siatce
sterującej względem katody. W  ten sposób
jest wybierany punkt pracy statycznej, czyli
punkt pracy przy braku sygnału wejściowe-
go. Napięcie pomiędzy katodą a siatką steru-
jącą jest powszechnie nazywane napięciem
polaryzacji. To ono w głównej mierze ustala
położenie punktu pracy. W większości przy-
padków stosowane są dwa sposoby otrzyma-
nia i doprowadzenia napięcia polaryzacji na
elektrody lampy.
Polaryzacja za pomocą rezystora
katodowego
Pierwszy z  nich polega na włączeniu
w  obwód katody odpowiedniego rezystora
(rysunek 
1).
Prąd katodowy płynący przez
ten rezystor wytwarza spadek napięcia Uk
względem ogólnej masy układu. Do tej samej
masy jest też za pośrednictwem rezystora Rg
przyłączona siatka sterująca lampy. W  ten
sposób pomiędzy katodą i siatką zostaje przy-
łożone napięcie polaryzacji, którego wartość
można łatwo zmieniać poprzez zmianę re-
zystancji rezystora Rk. Jest to metoda zwana
autopolaryzacją lub polaryzacją katodową.
Ma ona dwie waż-
ne zalety:
– nie wymaga
dodatkowego
źródła napię-
cia,
– układ automa-
tycznie
sta-
bilizuje swój
punkt pracy.
Przypuśćmy,
że z  pewnych
Rysunek 1. Sposób
przyczyn (zmiana
dołączenia rezystora
napięcia
zasila-
katodowego Rk
nia, starzenie się elementów itp.) zmienił się
prąd katody lampy. W  praktyce oznacza to,
że zmienia się położenie punktu pracy, co
może pogorszyć parametry wzmacniacza.
Jeśli prąd katody zmniejszył się, to maleje
również spadek napięcia na rezystorze Rk.
Tym samym zmniejszy się napięcie polaryza-
cji lampy i wzrośnie prąd katodowy, a więc
nastąpi częściowa kompensacja zmiany na-
tężenia prądu katodowego.
Nie należy jednak uważać, że autopola-
ryzacja ma same zalety. Rezystor Rk włączo-
ny w obwód katody zmniejsza współczynnik
wzmocnienia napięciowego. Aby zminimali-
zować jego wpływ, należy zbocznikować go
dla prądu zmiennego kondensatorem. Nale-
ży to zrobić w całym zakresie przenoszonych
częstotliwości, więc kondensator powinien
mieć pojemność setek, a  może nawet tysię-
cy mikrofaradów. W takim przypadku trzeba
Polaryzacja za pomocą źródła
napięcia dodatkowego
W  związku z  takimi wadami polaryza-
cji za pomocą rezystora katodowego, często
Rysunek 2. Charakterystyka wyjściowa lampy 6S33S
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2010
118
Stabilizacja napięcia polaryzacji lamp
pracy lampy (B) leży na współrzędnych
Ua1=Uao+DU=170+8,5=178,5  V i  Ug=–
50  V, a  odpowiadający mu prąd wynosi Ia-
1=Iao+DI=435  mA. Jest to zmiana o  około
25%, która przemieszcza punkt pracy daleko
poza krzywą dopuszczalnej mocy ogranicza-
jącą obszar roboczy. W  rezultacie może to
doprowadzić do uszkodzenia wzmacniacza.
Jeśli napięcie polaryzacji nie będzie sta-
bilizowane, to również zmieni się ono o 5%
(Ug=(–50)+(–2,5)=–52,5  V). Otrzymamy
nowy punkt pracy (C) o  współrzędnych
Ua2=178,5 V i Ug=–52,5 V. Odpowiada mu
nowe natężenie prądu anodowego Ia2. Już
na pierwszy rzut oka widać, że Ia2 znacznie
mniej różni się od Iao niż Ia1. Zmiana prądu
jest przynajmniej 3-, 4-krotnie mniejsza. Tak
więc stabilizacja napięcia polaryzacji nie tyl-
ko nie przynosi pożytku, ale wręcz szkodzi
lampie.
Na
rysunku 4
pokazano, że gdyby napię-
cie polaryzacji zmieniło się do Ug=–53,5 V,
to zmiana Ua zostałaby skompensowana,
czyli prąd anodowy pozostałby bez zmian
(punkt D). Schemat układu pozwalającego
otrzymać praktycznie dowolne napięcie po-
laryzacji z  regulowanym odchyleniem pro-
centowym od wartości znamionowej przy
zmianie napięcia zasilania zamieszczono na
rysunku  5.
Na kondensatorze C1 występuje
napięcie –100  V. Potencjometrem R1 usta-
wiamy wielkość, która przy 5% odchyleniu
napięcia zasilania da zmianę o  3,5  V, czyli
Us=–3,5/0,05=–70 V (napięcie w punkcie S).
Aby na wyjściu otrzymać potrzebne napięcie
–50  V, włączamy diodę Zenera o  napięciu
Uz=Us–Upol=70–50=20  V. W  ten sposób
otrzymujemy potrzebne Upol z odchyleniem
pozwalającym skompensować zmianę prądu
anodowego.
Rysunek 3. Przykładowa konstrukcja źródła napięcia pomocniczego. Uwagi w tekście
jest używana inna metoda
polaryzacji – polaryzacja za
pomocą dodatkowego źródła
napięcia. Przy projektowa-
niu wzmacniacza od przy-
słowiowego zera, to znaczy
jeśli nie są używane gotowe
bloki i  komponenty innych
urządzeń, konstrukcja takiego
dodatkowego źródła napięcia
nie sprawia specjalnych trud-
ności. Do jego budowy można
użyć dodatkowego uzwoje-
nia nawiniętego na karkasie
transformatora zasilającego.
W związku z tym, że nie jest
wymagany duży prąd obcią-
żenia, to może ono być na-
winięte cienkim drutem. Za
uzwojeniem należy włączyć
Rysunek 4. Ilustracja kompensacji zmian napięcia
mostek prostowniczy, kon-
zasilania
densatory filtrujące i  stabili-
zator napięcia, do wyjściu którego należy do-
czyli
DU=0,05×170=8,5 V.
Ponieważ napię-
łączyć potencjometr pozwalający na płynną
cie polaryzacji ze względu na zastosowany
regulację napięcia polaryzacji. Przykładowy
stabilizator nie zmieniło się, to nowy punkt
projekt takiego źródła pomocni-
czego pokazano na
rysunku 3.
Jednak i  taki „sztywny”
sposób polaryzacji nie jest po-
zbawiony wad. Na
rysunku  4
zamieszczono
powiększoną
w okolicach punktu pracy cha-
rakterystykę wyjściową lampy
6S33S. Przypuśćmy, że napię-
Rysunek 5. Źródło napięcia pomocniczego
cie zasilania wzrosło o  5%,
z kompensacją wpływu zmian napięcia zasilania
R
E
K
L
A
Jerzy Grnaderjan
jurekl4@gazeta.pl
M
A
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2010
119

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin