четверг, 15 марта 2018 г.

Предварительный усилитель на лампе 6Н1П с источником тока в анодной цепи. Схема и измерения.

Ламповый предварительный усилитель напряжения на лампе 6Н1П с источником тока в аноде

Добрый день!

Измерения - дело долгое, но еще больше времени занимает обработка результатов и их оформление. Но вот я все же нашел возможность подготовить несколько графиков, хотя бы для одной отдельной схемы.

Для этой :) :

Схема лампового предварительного усилителя напряжения на лампе 6Н1П с источником тока в аноде

Это ламповый каскад с общим катодом и источником тока в аноде. От очень распространенной схемы с резистором в аноде он выгодно отличается возможностью изменять режимы лампы в значительно более широких приделах, точнее настраивая под задачу, и в конце-концов получать недостижимые для обычного лампового резистивного каскада результаты.

В схеме стоит лампа 6Н1П - достойный и доступный представитель ламповой братии. Если верить форумам и отзывам некоторых любителей ламп, главный ее недостаток - низкая цена и наличие в продаже в очень больших количествах. Из-за недостатка элитарности и уникальности ее часто объявляют негодной для звука:).

Впрочем, на 6Н1П свет клином не сошелся, и в схему, можно поставить любой другой триод. 6Н23П, 6Н6П, 6Н2П, 6Н8С и т.д... каждый может выбирать лампу на свой вкус). Все, что нужно будет сделать - изменить резистор R3 и отрегулировать источник тока резистором R6.

Кстати, очень хорошо с источником тока в аноде работает лампа 6Н23П. Особенно при низких напряжениях питания. Во всяком случае, гораздо лучше чем при тех же напряжениях, но с анодным резистором. Уже как два месяца хочу эти данные отдельной статьей опубликовать, но что-то никак не получается :(. 


Вернемся к лампе 6Н1П:

Измерения проводились для девяти случаев. Ток покоя (Ia), принимал одно из трех значений: 4.2 мА, 7.0 мА, 9.0 мА. Для каждого из них повторялись измерения с тремя значениями нагрузки : 10 кОм, 50 кОм, 100 кОм. Для всех сочетаний Ia и снимались спектры искажений при пяти разных уровнях выходного сигнала (Uвых.амп.): 2.5 В, 5 В, 10 В, 20 В, 40 В (амплитудные значения).

Значения и Uвых.амп. выбраны такими, какие встречаются или могут встретиться в наших гибридных и чисто ламповых усилителях. Анодный ток ограничен сверху допустимой мощностью лампы. Снизу же ограничения, как такового, нет, но при значениях менее 4 мА искажения во всех измерениях имеют длинный спектр. Поэтому эти режимы не имеют для нас практической ценности и противопоказаны к применению.

Все результаты я свел в графики, а их в свою очередь собрал в один большой рисунок:). Ряды сгруппированы по сопротивлению нагрузки, а в столбцы по току покоя. Спектры искажений для разных уровней выходного сигнала нарисованы разными цветами. Возможно, такое оформление перегружено и не очень удобно для восприятия, но лучше демонстрирует основные закономерности.


Спектры искажений лампового предварительного усилителя напряжения на лампе 6Н1П с источником тока в аноде

Примечание: в обычном каскаде (с резистором в аноде), из-за того что ток покоя и сопротивление нагрузки лампы жестко связаны, режимы, соответствующие двум нижним рядам графиков, недоступны. Придется довольствоваться режимами близкими к трем верхним, или понижать ток анода.

А вот ссылка на результаты представленные в виде таблицы 

Чуть-чуть о том, что же тут видно:

Вообще я хотел только показать результаты, а выводы оставить за пределами статьи. В конце-концов каждый может сделать их сам:). Но после размышлений все же посчитал необходимым обозначить некоторые очевидные закономерности:

1. Вполне ожидаемо, уровень искажений падает, когда растет сопротивление нагрузки. Но чем выше ток анода лампы (а вместе с ним и ее крутизна), тем менее заметно влияние нагрузки на искажения. Поэтому в гибридных усилителях, в которых к выходу лампового предварительного усилителя подключается полупроводниковая схема с невысоким входным сопротивлением, необходимо увеличивать анодный ток лампы.

2.  Можно взглянуть на ситуацию и под иным ракурсом: ток анода сильно влияет на уровень и спектр искажений, но чем выше сопротивление нагрузки, тем меньше это влияние заметно. Т.е. в чисто ламповых схемах, в которых сопротивление нагрузки может быть очень высоким, ток анода можно снизить, не сильно беспокоясь о проблемах с линейностью.

3. Из графиков хорошо видно, что при работе с амплитудами выходного сигнала до 20 В, лампа 6Н1П почти во всех режимах имеет красивый спектр с низким уровнем и потому хорошо подойдет для гибридных усилителей мощности и отлично для ушников.

Можно было бы продолжить и дальше, но не стану: о самом, нам мой взгляд, главном я уже написал:) 


Немного других цифр:

Не меньше меня интересовал коэффициент усиления по напряжению, его зависимость от выбранного анодного тока и сопротивления нагрузки. Результаты для наглядности опять-таки свел в график:

Значения коэф. усиления для разных токов покоя лампового предварительного усилителя напряжения на лампе 6Н1П с источником тока в аноде

Вывод: нужный коэф. усиления можно легко настроить, меняя сопротивление нагрузочного резистора и анодный ток. Впрочем, чтобы не пострадала линейность каскада, стоит при выборе тока и нагрузки сверяться с графиками спектров искажений.

Еще стоит обратить внимание на то что с ростом тока покоя уменьшается напряжение смещения лампы (напряжение на резисторе R3). А вместе с ними и допустимый уровень входного сигнала. Напряжения смещения и соответствующий им сопротивления резистора R3 сведены в график:

Значения напряжений сетка-катод для разных токов покоя лампового предварительного усилителя напряжения на лампе 6Н1П с источником тока в аноде

При приближении уровня входного сигнала к величине напряжения смещения Ur3 начинает расти уровень искажений. На приведенных выше спектрах искажений эту закономерность то же можно обнаружить.

Ну и напоследок: добавлю график, отображающий зависимость выходного сопротивления каскада от тока покоя.  

Выходное сопротивление предварительного усилителя напряжения на лампе 6Н1П с источником тока в аноде при разных токах покоя

Эти значения будут очень важны при согласовании с последующим каскадом. Особенно в гибридных конструкциях. Но об этом в следующий раз :).

Заключение очень короткое: усилитель прошел проверку:)

Усилитель напряжения на лампе 6Н1П


С уважением, Константин М.

Если статья Вам понравилась, поделитесь со своими друзьями ссылкой на нее. Вдруг и им она будет интересна:)

Буду рад пообщаться с Вами в комментариях и в соц.сетях :).


Наши сообщества: на G+, на FB и VK
Присоединяйтесь, будем очень рады Вам! )