Это интересно

Усиление сигнала по напряжению, обеспечиваемое усилителем, характеризуется коэффициентом K_U, равным отношению выходного переменного напряжения U_вых = U_ma к переменному напряжению сетки U_mс = U_вх
    K_U = U_ma / U_mс(9.56)
    Его можно вычислить, определив по характеристикам амплитуду выходного переменного напряжения U_ma при заданной амплитуде пе­ременного напряжения сетки U_mс (рис. 9.27).
    Коэффициент усиления по напряжению можно выразить через дифференциальные статические параметры лампы и сопротивление нагрузки. Для этой цели используем выражения (9.32), (9.37), получим I_mа = SU_mс+ U_ma /R_i и учтем, что согласно соотношению (9.54)  U_ma=—R I_mа.Тогда
    С учетом выражений (9.40) и (9.56) найдем, что коэффициент усиле­ния по напряжению
    т. е. усилитель дает тем большее усиление, чем выше статический коэф­фициент усиления μ и больше сопротивление нагрузки R по сравне­нию с внутренним сопротивлением лампы R_i. Практически выбирать отношение R / R_i > 4-5 нецелесообразно, так как при дальнейшем увеличении сопротивления нагрузки усиление возрастает незначительно. Знак минус перед правой частью выражения (9.57) указывает, что выходное напряжение изменяется в противофазе с входным.
    Статический коэффициент усиления триода обычно не превышает 100, следовательно, триодный усилитель может дать усиление сигнала по напряжению не более чем в 75-80 раз.
    В ряде случаев от усилителя требуется получить лишь возможно большее выходное напряжение, а необходимый ток невелик, так как сопротивление нагрузки большое (например, нагрузкой является вход следующей ступени усиления, работающей без сеточного тока). Такой режим называют режимом усиления по напряжению.
    Выходную мощность определяют как мощность переменной составляющей, тока, выделяющейся в нагрузке:
    P_вых = ½RI_ma² = ½U_mrI_ma (9.58)
    Она может быть вычислена по значениям I_ma и U_mr найденным с помощью характеристик рис. 9.27, б. Величина выходной мощности пропорциональна площади треугольника ACD (или АЕВ). Отсюда следует, что для получения большей мощности лампа должна иметь высокое анодное напряжение E_ак, большой допустимый катодный ток I_кmax. Из формулы (9.58) получим
    При заданном переменном напряжении сетки U_mc² выходная мощность достигает максимума при R = R_i:
    Из выражения (9.59а) следует, что чем больше крутизна S и коэффициент усиления лампы μ, тем меньшее напряжение возбуждения U_mc требуется для получения заданной мощности на выходе. Таким образом, лампы, имеющие большую величину произведения μS, являются более чувствительными.
    С ростом переменного напряжения сетки выходная мощность увеличивается. Максимально возможная амплитуда переменного напряжения сетки в режиме неискаженного усиления при работе без сеточного тока не может быть больше половины напряжения отсечки U_с.отс = —DE_ак. При этом, использовав выражения (9.59) и (9.39), найдем, что максимально возможное значение выходной мощности
    Следовательно, большая выходная мощность при работе без сеточного тока может быть получена от лампы с меньшим коэффициентом усиления, т.е. с более левой характеристикой. Но при этом возрастает необходимое напряжение возбуждения U_mc = E_ак / 2μ, т.е. снижается чувствительность дампы.
    Итак, для получения большой выходной мощности требуется...
    Далее...

ЧАСТЬ 9

ТИПЫ ТРИОДОВ

Триоды с лучистым охлаждением

Маломощные триоды, являвшиеся в свое время основным типом усилительного элемента в радиоэлектронной аппаратуре, в настоящее время практически полностью вытеснены биполярными и полевыми транзисторами. В новых разработках они применяются лишь в тех исключительных случаях, когда предъявляются экстремальные требования к допустимой температуре окружающей среды, радиационной стойкости и т.д. Основное значение триоды сохранили как мощные усилительные элементы для радиопередающих устройств, промышленных генераторов высокой частоты и др.

Триоды с рассеиваемой мощностью до 1—1,5 кВт можно изготовлять с естественным (лучистым) охлаждением. Для увеличения лучеиспускательной способности анод покрывают цирконием или титаном, что одновременно улучшает вакуум, так как цирконий и титан активно поглощают остаточные газы.

При мощности более 1—1,5 кВт, рассеиваемой анодом, требуемые габариты триода с лучистым охлаждением оказываются настолько большими, что его конструкция становится трудно осуществимой и непрактичной. Поэтому такие мощные лампы изготовляют с принудительным охлаждением — воздушным, водяным или испарительным. В. последние годы применяются также охлаждение с помощью тепловых трубок и кондуктивное охлаждение.

Триоды с воздушным охлаждением

Первые конструкции мощных генераторных ламп с воздушным охлаждением были предложены в 1932—1933 гг. П. А. Остряковым. Устройство и внешний вид лампы с воздушным охлаждением показаны на рис. 9.30, а, б. Катод и сетка находятся внутри анода и укреплены на ножке лампы. Анод лампы выполняется из меди, обладающей хорошей теплопроводностью, и одновременно образует часть баллона. Ос­тальную часть баллона делают из стекла или керамики. Ответственным местом в таких лампах является спай стекла (или керамики) с металлом. Этот спай имеет невысокую прочность и при эксплуатации лампы его следует оберегать от ударов и механических перегрузок.

Для увеличения поверхности охлаждения анода на него насаживают радиатор, имеющий большое число ребер. Между радиатором и анодом для улучшения теплового контакта заливают припой (кадмий или слово). Так как температура плавления припоя невысока, то на­грев анода во время работы не должен превышать 150—200°С. В про­тивном случае припой может расплавиться, что приводит к резкому ухудшению теплоотвода и выходу лампы из строя.

Для охлаждения лампу помещают в трубу, через которую прого­няют под давлением очищенный от масла и пыли воздух. Расход ох­лаждающего воздуха зависит от конструкции радиатора и величины отводимой мощности. Обычно он составляет 0,8—2,7 м³/мин при дав­лении порядка 104 Па. Мощность вентилятора, требуемая для создания такого потока воздуха, составляет примерно 250 Вт на 1 кВт рас­сеиваемой мощности. Помимо охлаждения анода предусматривается обязательное охлаждение путем обдува баллона и ножки лампы. Мощ­ность подобных ламп доходит до 100 кВт и более.

Триоды с водяным охлаждением

Первые в мире мощные лампы с водяным охлаждением были созда­ны М. А. Бонч-Бруевичем в Нижегородской радиолаборатории в 1919—1924 гг. Они послужили образцом для отечественной и зарубеж­ной электровакуумной промышленности.

Устройство лампы с водяным охлаждением показана на рис. 9.31. Медный анод, являющийся одновременно частью баллона лампы, по­мещают в бачок с проточной водой, которая, омывая анод, отводит от него тепло. Величина отводимой мощности определяется количеством протекающей в единицу времени воды, формой и конструкцией бачка и анода ламны. Практически расход составляет 2—4 л/мин на 1 кВт рассеиваемой мощности. Требуемое давление 2—3 ат.

Поток охлаждающей воды должен быть направлен снизу вверх, иначе в верхней части бачка будут скапливаться пузырьки воздуха и образуется воздушная пробка, приводящая к перегреву анода. Анод лампы, находящийся под высоким положительным напряжением, не­обходимо изолировать от системы охлаждения, которая во избежание несчастных случаев должна быть хорошо заземлена.

Изоляцию анода осуществляют с помощью длинных трубопроводов из изоляционных материалов, по которым и подводится охлаж­дающая вода к аноду. При длине трубопровода порядка 30—60 см на 1 кВ анодного напряжения и при использовании дистиллированной воды с удельным сопротивлением не менее 4 кОм/см³ ток утечки имеет небольшую величину, приемлемую для эксплуатации. Для охлаждения анода применяют также специальные жидкости.

Стеклянный баллон и ножку лампы обязательно обдувают во время работы сухим,, не содержащим капель масла воздухом. Внешний вид триода с водяным охлаждением показан на рис. 9.32.

Наиболее мощные триоды с водяным охлаждением иногда выпол­няют разборными, что позволяет ремонтировать лампу, заменять в ней неисправные детали. Вакуум в таких лампах может поддерживать­ся только при непрерывной откачке, для чего их снабжают специаль­ными вакуумными насосами. Несмотря на усложнение эксплуатации в ряде случаев разборные лампы оказываются выгодными.

Триоды с испарительным охлаждением

В 1951 г. появились мощные лампы, у которых охлаждающая вода доводится до паровой фазы. Так как затраты тепла на испарение воды в несколько раз больше, чем на нагревание, в этих лампах, называе­мых вапотронами, удельная рассеиваемая мощность значительно боль­ше, чем при водяном охлаждении, и может доходить до 500 Вт/см².

В лампах, рассчитанных на обычную систему водяного охлаждения, интенсивное кипение воды недопустимо; оно приводит к образованию у поверхности анода сплошной пленки пара, обладающей плохой теп­лопередачей; в результате анод перегревается и выходит из строя. В лампах с испарительным охлаждением наружную поверхность ано­да снабжают коническими выступами, препятствующими образованию паровой пленки (рис. 9.33). В углублениях анода вода превращается в пузырьки пара, которые выбрасываются в радиальном направле­нии, уступая место новым порциям воды, и т. д. Образующиеся пары воды скапливаются в верхней части бачка-испарителя и оттуда посту­пают в конденсатор, где охлаждаются, а затем через приемный бачок вновь возвращаются в испаритель. В этой установке не требуется на­соса, габариты и стоимость ее ниже, чем при обычном водяном охлаж­дении, скорость циркуляции воды в 10 раз меньше (примерно 0,05 л/мин на 1 кВт расходуемой мощности).

Особенности эксплуатации мощных ламп

Эксплуатация мощных ламп требует большого внимания и выполнения ряда правил, основные из них рассмотрены в этом параграфе.

Принудительное охлаждение лампы должно включаться до подачи напряжения накала, а выключаться через 10 мин после снятия его. При нарушении этого правила лампа может выйти из строя ввиду перегрева, вызванного раскаленным катодом.

Накал лампы нужно увеличивать постепенно, ступенями, так, чтобы пусковой ток катода не превышал номинальный ток накала более чем в два раза. Поскольку сопротивление катода в холодном состоянии значительно ниже, чем в нагретом, при подаче на него сразу полного напряжения накала возникает большой пусковой ток, который может повредить катод и его выводы и вызвать трещины в ножке лампы.

Необходимо соблюдать следующий порядок подачи напряжений: после включе­ния накала подается отрицательное напряжение сетки и лишь после этого — поло­жительное напряжение анода. Выключение напряжений должно производиться в обратном порядке.

Во избежание образования накипи, ухудшающей теплоотвод, вода для охлажде­ния должна иметь жесткость не более 0,17 г/л. Поэтому целесообразно применять дистиллированную воду. Кроме того, всю систему охлаждения следует периодически проверять и очищать. Анод рекомендуется очищать от накипи через каждые 200 — 300 ч работы; даже тонкий слой накипи может привести к местному перегреву и выходу лампы из строя.

Система охлаждения должна быть оборудована автоматической защитой, отклю­чающей питание лампы при недопустимом уменьшении напора охлаждающего потока.

Мощные лампы при длительном хранении и длительных перерывах в работе име­ют тенденцию к ухудшению вакуума, так как при откачке их не удается достаточно обезгазить из-за большого объема и значительного количества металла внутри бал­лона. При ухудшении вакуума в лампе во время работы возникают пробои. Однако требуемый для нормальной работы вакуум во многих случаях можно восстановить, использовав то обстоятельство, что частицы газа в ионизированном состоянии эффек­тивно поглощаются металлическими поверхностями электродов, особенно накален­ным катодом.

Батушев В. А. Электронные приборы. М.: Высшая школа, 1980

Часть [1]  [2]  [3]  [4]  [5]  [6]  [7]  [8]  [9]

Статьи

Ламповый звук Тайны лампового звука Волшебство лампового звука [1] [2] Когда лампа лучше, чем транзистор [1] [2] Почему вакуумный триод звучит музыкально Схемотехника ламповых усилителей Лампы или транзисторы? Лампы! Однотактный ламповый усилитель для начинающих Двухтактные ламповые усилители Оконечный пушпульный усилитель - схема Уильямсона-Хафлера-Кероеса Рекомендации по повторению реплики схемы Уильямсона-Хафлера-Кероеса Однотактный усилитель с непосредственной связью. Схема Loftin-White [1] [2] Трехламповый усилитель Губина Однотактник на 300В Усилители низкой частоты Расчет каскада с нагрузкой в аноде Однотактный усилитель на лампе 807 [1] [2] Циклотрон. Мощный усилитель с выходными лампами ГУ-50 SE на RB300 Однотактный усилитель мощности на 300В. Модель WE91 для 90-х годов [1] [2] Как улучшить звучание HI-FI системы [1] [2] [3] [4] [5] [6] Лампы и звук: назад, в будущее [1] [2] [3] [4] [5] Однотактный ламповый ... [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Апгрейд усилителя XD845MKIII [1] [2] "Усилитель" для наушников на SRPP [1] [2] [3] [4] [5] [6] Ламповый High-End [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [...] Обзор журнала Glass Audio за 1998 год [1] [2] Обзор журнала Glass Audio за 1999 год Корректор для винила Компенсированные регуляторы громкости Усилитель НЧ Даешь ONGAKU! Tubesaurus Rex Усилитель НЧ с комбинированной обратной связью Прибор для измерения напряжения накала высоковольтных кенотронов George Ohm живет в Харькове Ревизия однотактного усилителя с межкаскадным трансформатором Усилитель мощности НЧ с высоким КПД Двухканальный усилитель НЧ Усилитель НЧ с клавишным переключателем Радиотрансляционные установки ТУ-50 и ТУ-100 Портативный проигрыватель Усилитель НЧ Усилитель без выходного трансформатора Усилители без выходного трансформатора Лампово-полупроводниковый УМЗЧ Акустика Бытовые акустические системы [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Там, где живут басы [1] [2] [3] [4] [5] [6] The Onken Enclosure Категории слухового восприятия [1] [2] Три взгляда на акустику помещений [1] [2] Акустика в которой мы живем [1] [2] Акустика офисов Мифы звукоизоляции Акустика отделочных материалов Акустический агрегат с объемным звучанием Акустические свойства домашней мебели Акустические линзы для громкоговорителей Акустические измерения в практике радиолюбителя Акустический фазоинвертор Акустика студий [1] [2] Полезные советы разработчиков Hi-End Триод против пентода. Что выбрать? [1] [2] SINGLE-ENDED VS PUSH-PULL [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Одноламповые усилители низкой частоты Как пользоваться характеристиками электронных ламп Многоламповые усилители НЧ на импортных лампах Контактно-резисторный коммутатор входов Как проверять аппаратуру в салоне Что лучше: 4 или 8 Ом акустика? Выходной трансформатор для однотактника. Быть или не быть линейным Простая и быстрая проверка трансформаторов Десять способов усовершенствовать вашу аудиокомнату Испытатель ламп Понижение уровня фона в усилителях Evolution Пять правил рационального питания Трансформаторы в однотактных усилителях Выходные трансформаторы Измерение характеристик выходного трансформатора [1] [2] Однотактный «Magnum» Какая лампа нам нужна Какая лампа нам нужна и будет ли она? Улучшенная конфигурация листов трансформаторной стали Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? [1] [2] Звук: интересные наблюдения Вся правда об акустике ProAc Немного теории лампового звука О заметности искажений История лампы 300B Краткая история возникновения Hi-Fi Возможен ли "виниловый ренессанс?" [1] [2] [3] Hi-End: Мифы и реальность [1] [2] Как не заблудиться в кабельных джунглях? Побалуйте свои уши! [1] [2] Ограничение сигнала усилителем – можно ли работать в клиппинге? "Хай-Энд" умер, да здравствует "Хай-Энд"! [1] [2] Блестящие звукозаписи [1] [2] [3] Семь слов об ошибках аудиоэкспертизы Частотные, нелинейные и фазовые искажения Внешние факторы, влияющие на восприятие звука Многоканальный окружающий звук [1] [2] [3] [4] Магнитная запись: мифы и реальность Теория схемотехники и звукотехники Для начинающих. Как работает усилитель [1] [2] Принципы схемотехники электронных ламп [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] Хрестоматия радиолюбителя, 1963г. [1] [2] [3] [4] [5] Конструктивный расчет входных и выходных трансформаторов [1] [2] Как работают звуковые трансформаторы Элементарная теория схем с обратной связью [1] [2] [3] Теория звукотехники Двухтактно-параллельный усилитель НЧ Особенности стандартов, описывающих мощность в звукотехнике Отрицательная обратная связь в усилителях Классы усилителей мощности Элементарная теория триода [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] Как работает лучевой тетрод О мощности, ваттах, децибелах... [1] [2] Теория звука [1] [2] [3] [4] Звук и цифровые технологии [1] [2] [3] [4] [5] [6] Проектирование абсолютно устойчивых усилителей [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Звуковые форматы Описание стандарта MP3 Правильная мощность Начинающим. Радиолампа Высококачественный усилитель низкой частоты Объемный звук [1] [2] [3] Парадоксы электрона Вибратор к гитаре Ламповый авометр Старая и популярная 12АХ7/ЕСС83 Принцип устройства и работы электро-вакуумных приборов Двухэлектродные лампы Трехэлектродные лампы Рабочий режим триода Многоэлектродные и специальные лампы Электронно-лучевые трубки Газоразрядные и индикаторные приборы Фотоэлектронные приборы Собственные шумы электронных ламп Особенности работы электронных ламп на СВЧ Специальные электронные приборы для СВЧ Надежность и испытание электровакуумных приборов Основы схемотехники ламповых усилителей Искажения в усилителях, их измерение, меры по снижению искажений Основные сведения о радиокомпонентах Источники питания Каскады усиления мощности Каскады предварительного усиления Широкополосные усилители Усилительный каскад с катодной нагрузкой [1] [2] Life in Vacuum. EL34 Life in Vacuum. 6H8C, 6H9C Life in Vacuum. SV572 SV6550 6C5C 6C3П/6C4П Двойной триод 6Н3П Пентод 6Ж5П 6П42С / 6П45С Лучевой тетрод 6П1П Пентод 6П14П в оконечном каскаде Двойной триод 6Н14П Кенотрон 1Ц11П Демпферный диод 6Ц10П Что и как мы слышим

Это интересно

Мощность... Кто это?
     «У меня колонки мощностью 200 Вт, а магнитола 4 х 50. Будут ли они играть вместе?» Да будут, будут, не волнуйтесь вы так. Но ещё лучше будет, если всё же разобраться, что понимается и под мощностью, и под ваттами. «Мощность», по школьному определению — работа, произведенная за единицу времени, для наших целей определение почти бесполезное. Нам удобнее по-другому, пусть и непривычно: мощность — это количество энергии, преобразованной в нужную нам форму в ту же самую единицу времени. Речь всегда идёт о преобразовании, энергия никуда не девается, такая уж у неё привычка. Усилитель (пусть в магнитоле) получает готовую к употреблению электрическую энергию в форме постоянного тока от бортовой сети автомобиля и преобразует её в электрическую, но в форме переменного тока, изображающего звуковой сигнал. Всю? Нет, примерно половину, остальное идёт в тепло, отдаваемое воздуху небольшими радиаторами сзади на магнитоле или большими, «по всему телу» у отдельного, внешнего усилителя.
    Динамик (пусть и притворившийся «колонкой») получает электрическую энергию в форме переменного тока и преобразует её в механическую, теперь уже в форме долгожданных звуковых колебаний. Всю? Да как сказать... Не совсем. Коэффициент полезного действия динамика (раз уж пошли по школьному пути: отношение произведенной звуковой мощности к полученной электрической) практически никогда не превышает 0,5%. Куда деваются остальные 99,5%? А туда же, в тепло, вообще, любое устройство, созданное человеческим разумом (а равно и волей всевышнего) производит тепло плюс ещё что-нибудь. С точки зрения преобразования энергии динамик на 99 процентов с копейками идентичен паяльнику. А в оставшейся половине процента — всё: и басы, и верха, и детальность, и гениальные музыканты. Обидно? Да, но ничего лучше как-то не придумали.
    И вот она, главная разница между мощностью усилителя и мощностью динамика: усилитель её, можно считать, производит. А динамик — потребляет, не производя в обмен, как мы только что выяснили, почти ничего.
    И когда мы говорим о мощности усилителя, то речь идёт о том, что ОН ДАЁТ. А когда о мощности динамика — то о том, что ОН БЕРЁТ. А сколько один даёт и сколько другой берёт? В порядке поступления:
    Сколько дает?
    Вот усилитель. Пусть тот, что в магнитоле, пока наплевать, потом почувствуете разницу. Какая у него мощность? Да какая угодно, всё зависит от того, какой уровень сигнала на входе, грубо говоря — в каком положении регулятор громкости. Мощность на выходе может оказаться 1 Вт, может — 10, может — 50, может... Подождите, должен же быть предел. Разумеется, но мы ведь не спрашивали какая МАКСИМАЛЬНАЯ мощность. А максимальная у каждого своя. Она определяется тем, какое наибольшее напряжение переменного тока сможет создать усилитель на своём выходе, когда к выходу присоединена нагрузка, в виде динамика, обладающего каким-то сопротивлением. Мощность на выходе определится просто: как величина этого напряжения, возведённая в квадрат и поделенная на сопротивление нагрузки. Присоединили к выходу вольтметр и нагрузку, на вход подали переменное напряжение, для удобства измерения мощности — на какой-нибудь одной частоте, и смотрим. На выходе 2 В, когда к нему присоединена нагрузка 4 Ом...
    Далее...