Это интересно

Материал, приведенный ранее, показывает, каким образом величина обратной связи, которая может быть .получена в любом усилителе, зависит от асимптотической характеристики петли обратной связи на высоких частотах.
    Поэтому представляет известный интерес установить, каким образом основные части усилителя влияют на асимптотическую характеристику и каким образом улучшение какой-либо из них сказывается на общей допустимой обратной связи.
    В предыдущем рассмотрении асимптотическая петля обратной связи считалась состоящей из двух основных частей. Одна из них включала в себя каскады канала прямого усиления, а вторая охватывала входную и выходную цепи и цепь обратной связи. Как мы уже видели, лампы определяют верхний положительный предел асимптотических значений ввиду того, что вряд ли возможно получить лучшие результаты, чем те, которые соответствуют случаю непосредственного включения цепи обратной подачи и выхода последнего каскада на вход первого каскада. Однако при заданных лампах многое зависит от того, насколько искусно проектировщик будет осуществлять цепь обратной подачи, не вводя в схему дополнительные шунтирующие емкости. Будет целесообразно продолжить здесь рассмотрение этого вопроса с тем, чтобы более детально показать, каким образом два указанных фактора влияют на величину общей допустимой обратной связи.
    Влияние, которое оказывают на полную асимптотическую характеристику усилительные каскады и элементы цепи обратной подачи, можно более отчетливо уяснить, если на фиг. 351 добавить вторую асимптоту, которая будет характеризовать усиление ламп, работающих только на собственные паразитные емкости. Это приводит нас к результатам, представленным на фиг. 364. Асимптотическая характеристика для ламп показана в виде пунктирной линии. Она пересекает ось нулевого усиления на частоте ft = Gm/2πC, где Gm и С — соответственно крутизна и емкость лампы, используемой в схеме.
    Так как величина Gm/C представляет собой так называемый ¨коэффициент качества¨, то мы можем назвать частоту ft ¨частотой коэффициента качества¨ прямого канала.
    Расстояние между двумя асимптотами обозначено величиной At. Очевидно, что эта величина равна уменьшению усиления за счет цепи возвратной подачи на частоте ft. В простейших схемах, которые, к тому же могут обеспечить наибольшую обратную связь, таких, например, как схемы, приведенные на фиг. 344 и 348, цепь обратной подачи сводится на верхних частотах к емкостному потенциометру, причем асимптотическое значение этой цепи определяется просто делением напряжения в этом потенциометре. На фиг. 364 это показано с помощью двух асимптот, имеющих равную крутизну, однако в более сложных цепях, разумеется, крутизны могут быть различны.
    Интересующее нас соотношение может быть получено, если мы выразим частоту fa, соответствующую пересечению с асимптотой, через члены ft, At и п. Это позволит заменить соотношение (18.7) следующим:
    Первый член соотношения (18.12) показывает, каким образом используемая обратная связь зависит при данной ширине полосы от Применяемых ламп. При маломощных лампах специальной конструкции частота ft может доходить до 50 или даже 100 МГц. Однако если частота f0 достаточно низка, то первый член будет иметь существенное значение даже в том случае, когда выбраны лампы с гораздо меньшей величиной ft. Второй член соотношения (18.12) показывает, насколько величина обратной связи может уменьшиться за счет остальных элементов схемы.
    Если детали в усилителе размещены рационально и все остальные конструктивные требования выполнены удачно, то этот член может давать лишь 10—15 дБ. При использовании современных ламп, второй член соответствует такому порядку величин, при которых усилитель должен иметь достаточно большую обратную связь при ширине рабочей полосы в несколько мегагерц. С другой стороны, если в отношении входной и выходной цепей, а также в отношении цепи обратной связи установлены очень жесткие требования или если рабочая полоса настолько узка, что соответствующая величина обратной связи может быть получена даже при отсутствии тщательно выполненной конструкции, то второй член может иметь существенно большее значение.
    Далее...

Усилители с дополнительным фазовым сдвигом

До сих пор предполагалось, что фазовый сдвиг по петле обратной связи усилителя имеет наименьшую величину, которая возможна при данной характеристике усиления петли. Однако в некоторых усилителях имеет место отклонение от законов минимальных фазовых сдвигов. Это отклонение обычно можно учесть, добавляя линейную фазовую характеристику к обычной характеристике минимального фазового сдвига, В настоящем разделе будут рассматриваться только дополнительные характеристики этого типа. Дополнительная величина фазового сдвига, обычно, незначительна, если мы рассматриваем только рабочую полосу. Однако нужно принимать во внимание, что сточки зрения вопросов проектирования существенным является тот факт, что эффективная ширина полосы усилителя с обратной связью во много раз шире рабочей полосы.

Отклонение от законов минимального фазового сдвига для петли обратной связи может получиться вследствие целого ряда обстоятельств. Основные из них перечислены ниже:

1. Хорошо известно, что реакция электрической системы может быть точно изучена только с помощью уравнений электромагнитного поля. Законы электрических цепей представляют собой аппроксимацию, которая дает удовлетворительные результаты, когда длина волны используемого сигнала значительно больше геометрических размеров устройства, но которая оказывается неверной, если эти величины становятся соизмеримыми. При проектировании петли обратной связи это означает, что трудности, связанные с дополнительными фазовыми сдвигами, будут возникать всякий раз, когда путь вдоль петли станет сравнимым с длиной волны, соответствующей верхней используемой частоте.

В качестве примера предположим, что расстояние вдоль петли будет равно 1 м. Длина волны в 1 м означает, что мы имеем частоту в 300 МГц. Так как сдвиг на одну длину волны соответствует сдвигу по фазе на 360°, то, следовательно, мы можем ориентировочно считать, что имеющая место в действительности фазовая характеристика петли обратной связи содержит дополнительную линейную составляющую с крутизной в 1,2° на мегагерц. В усилителе с узкой полосой этот дополнительный фазовый сдвиг будет несущественным, в то время как в телевизионных усилителях, где эффективная ширина полосы превышает иногда 50 или даже 100 МГц, указанное обстоятельство становится весьма важным.

Очевидно, что избежать затруднения в этом отношении проще всего путем конструирования усилителя в как можно более компактном виде с тем, чтобы длина пути вдоль петли обратной связи была значительно меньше первоначально выбранной величины 1 м. Напротив, значительно большая величина дополнительного фазового сдвига получится в том случае, когда путь обратной связи очень значителен, как это, например, может быть в случае, когда мы создадим обратную связь по огибающей в передающем устройстве, используя приемную антенну ( в ряде случаев это могут быть yota антенны ) , расположенную на некотором расстоянии от самого передатчика.

2. Вторая основная причина, вызывающая дополнительный фазовый сдвиг, связана с влиянием времени пролета в лампах. Временем пролета называют время, которое требуется электронам для того, чтобы пройти путь в лампе от катода до анода под влиянием поля, создаваемого анодной батареей. Эта величина зависит от напряжения батареи и от расстояния между электродами. Можно учесть влияние времени пролета, вводя линейную фазовую характеристику, подобно тому как мы рассматриваем время запаздывания в обычных электрических системах. В современных лампах, предназначенных для работ на высоких частотах, соответствующий фазовый сдвиг будет составлять всего десятые доли градуса на мегагерц для каждой лампы. Даже при этих условиях величина фазового сдвига может быть значительной, если мы сложим фазовые сдвиги нескольких ламп и будем рассматривать эффективные полосы порядка 50—100 МГц.

Фиг. 366

3. В усилителях с произвольным образом подобранными параметрами дополнительный фазовый сдвиг может возникнуть вследствие использования в некоторых частях петли таких систем, которые не обладают минимальным фазовым сдвигом. Трудности подобного рода обычно легко преодолеть. В качестве примера рассмотрим фиг. 366, на которой изображен экранированный входной трансформатор, который используется в усилителе с обратной связью по току. В идеальном случае трансформатор должен был бы входить в петлю обратной связи в качестве двухполюсника, включенного между β-цепью и сеткой лампы. Однако в действительности между вторичной обмоткой трансформатора и экраном имеются распределенные емкости, которые показаны на схеме. Если присоединить экран к земле, как показано пунктирной линией I, то эти емкости, совместно с индуктивностью вторичной обмотки, создадут четырехполюсник, не обладающий минимальной величиной фазового сдвига, который будет отличаться свойствами, сходными с теми, какие имеет длинная линия. При этих условиях мы получим большую величину дополнительного фазового сдвига. Однако это затруднение можно устранить, присоединяя экран к одному из концов вторичной обмотки, как это показано пунктирной линией II.

4. Отклонение от характеристики минимального фазового сдвига в некоторых усилителях может быть также вызвано местными паразитными обратными связями, которые возни кают в отдельных лампах каскадов прямого канала усилителя. В качестве примера можно привести изображенный на фиг. 367 триод с паразитной связью сетка-анод через емкость C₁. Для простоты предполагается, что схема получает напряжение от генератора с нулевым внутренним сопротивлением и что в качестве элемента нагрузки используется сопротивление, зашунтированное емкостью.

Фиг. 367

Мы видим, что напряжение от генератора может подаваться двумя путями. Первым путем является нормальный путь через лампу, в то время как второй путь — через емкость С₁ — имеет место даже тогда, когда лампа выключена. Разумеется, что на нижних частотах первый путь будет иметь решающее значение, но на достаточно высоких частотах будет преобладать влияние второго пути. Вследствие того, что лампа изменяет фазу на противоположную, получаемые на выходе за счет подачи по первому и второму пути напряжения будут противоположны по знаку, что вызовет уменьшение результирующего эффекта. Однако имеются рассмотренные ранее общие условия, определяющие коэффициент передачи системы, обладающей величиной фазового сдвига, отличной от минимальной, благодаря чему мы можем полагать, что результирующая фазовая характеристика будет учитывать величину превышения над минимумом фазового сдвига.

Схема, изображенная на фиг. 367, может быть проанализирована, если мы напишем выражение для усиления по напряжению в виде

(18.15)

Здесь G_m — крутизна лампы, а два члена, входящие в правую часть равенства, соответствуют коэффициенту передачи по первому и по второму пути.

Это соотношение можно также переписать следующим образом:

(18.16)

При такой форме записи второй множитель, который относится к элементарной цепи, пропускающей все частоты типа, представленного, на фиг. 151, будет характеризовать дополнительный сдвиг по фазе. На не очень высоких частотах этот дополнительный сдвиг может быть представлен в виде линейной характеристики, имеющей крутизну в 7,2 × 10⁸ (C₁/G_m) градусов на мегагерц.

Фиг. 368

5. Строго говоря, дополнительная величина фазового сдвига не вызывается отклонением от минимума фазового сдвига, однако для удобства рассмотрения целесообразно включить в настоящий перечень и этот вопрос. Напомним, что до сих пор мы предполагаем, что асимптотическая характеристика усилителя полностью определена и может быть изображена в логарифмическом масштабе в виде прямой. В исключительных случаях это может оказаться неверным, и член, характеризующий дополнительный фазовый сдвиг, может быть использован для того, чтобы учесть последующие изменения в поведении асимптоты.

В качестве примера предположим, что N₅ и N₆ на фиг. 344 для верхних частот представляют собой активные сопротивления и что включенные параллельно им емкости С₅ и С₆ весьма малы. Если мы полностью пренебрежем емкостями С₅ и С₆, то характеристика усиления петли примет вид, изображенный на фиг. 368. На этой фигуре линия ABC представляет собой асимптотическую характеристику для случая, когда обе емкости отсутствуют. Действительная характеристика для области верхних частот, при включенных емкостях С₅ и С₆, соответствует линии ABD. Очевидно, что мы можем представить тот же результат более простым образом, полагая, что с точки зрения расчета линия ABC является асимптотой и что расхождение между отрезками ВС и BD можно учесть, добавляя соответствующую линейную фазочастотную характеристику к характеристике петли для области нижних частот. Разумеется, дополнительный сдвиг по фазе будет в этом случае отрицательным. Пунктирная линия BE дает измененную характеристику, отличающуюся большей величиной завала на верхних частотах, а также соответствующей величиной дополнительного фазового сдвига, имеющего положительный знак.

Часть [1]  [2]  [3]  [4]  [5]  [6]  [7]  [8]  [9]  [10]

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

Найти на сайте

Информация

Конструирование источников питания усилителей мощности звуковой частоты

РПК ISPOLCOM предлагает профессиональный пошив толстовки на заказ.

Купить землю

Авторизованный ресселер Apple. Ноутбуки Apple Macbook. Компьютеры iMac. Продажа и ремонт.

Это интересно

Напомним, что резкое изменение крутизны на концах горизонтальной ступеньки результирующей характеристики усиления петли обратной связи создает линейные фазовые характеристики, которые могут взаимно скомпенсировать друг друга при правильном соотношении частот, соответствующих краю ступеньки. Так как предполагается, что характеристика дополнительного фазового сдвига также линейна, то, очевидно, ее возможно тоже скомпенсировать, выбирая определенным образом длину ступеньки.
    Например, если пользоваться обозначениями фиг. 351, то величины фазового сдвига, соответствующие изменению крутизны на краях ступеньки, будут —(4/π)(f/fb) и (2 п/π) (f/fa). Если мы определим длину дополнительного фазового сдвига, полученного любым путем с помощью частоты fp, на которой эта величина равна 2 п/π радиан, то, экстраполируя, найдем требуемое соотношение:
    Отсюда частоту fb можно выразить через fa и fp следующим образом:
    Так как соотношение для среза на частоте ниже fb не будет изменяться, то очевидно, что равенство (18.18) предполагает, что выражение для максимально допустимой обратной связи для общего случая можно переписать в виде
    Таким образом, действующее значение асимптотической частоты для предельной обратной связи представляет собой как бы "параллельное включение" частот fa и fp. Если мы сделаем такие же замены в (18.12), то получим
    Это соотношение представляет собой интерес в случае усилителей с весьма широкой полосой, когда физически осуществимые предельные значения определяются коэффициентом качества и временем пролета электронов применяемых ламп. Следует заметить, что когда At очень мало, частота ft характеризующая коэффициент качества, и частота fp, характеризующая время пролета, имеют равное значение в ограничении допустимой обратной связи. Однако, если величина At возрастает, то повышение для ламп частоты ft имеет большее значение, чем повышение fp.
    Если конструируется усилитель с заданными величинами запаса, то процесс подбора имеет тот же характер, за исключением того, что, поскольку запас по величине усиления расширяет ступенчатую часть характеристики среза в область несколько более высоких частот, то характеристика дополнительного фазового сдвига приобретает большее значение. Однако в случае, когда усилитель является узкополосным, имеет место некоторое видоизменение процесса. Здесь желательно разбить общую характеристику дополнительного фазового сдвига на постоянную часть, определяющую фазовый сдвиг относительно центра полосы, и переменную часть, характеризующую изменение фазы в пределах действующей расчетной полосы с обеих сторон от центра полосы. Можно себе представить, что постоянный сдвиг по фазе может быть получен там, где это требуется, путем перекрещивания концов и включения в схему короткого отрезка линии или сравнительно мало селективной системы со сосредоточенными параметрами одного из видов, показанных на фиг. 369.
    При этих условиях, производя замену реального усилителя эквивалентной системой, пропускающей нижние частоты того типа, который был описан в настоящей главе, нам достаточно рассмотреть одну лишь переменную часть характеристики. Принцип постоянства ширины полосы остается в силе и для этой составляющей полного фазового сдвига. Другими словами, характеристика дополнительного фазового сдвига, имеющая определенную крутизну в градусах на мегагерц, будет одинаковым образом ограничивать ширину полосы в мегагерцах, независимо от того, в какой части частотного спектра расположена эта полоса. В предельных случаях мы, очевидно, приходим к диаграмме Найквиста, которая охватывает начало координат много раз, выше и ниже эффективной расчетной области. Однако, если усилитель имеет соответствующим образом подобранную характеристику среза в пределах эффективной, полосы, то устойчивость системы обеспечена.
    Далее...