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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Características del diseño de unidades ultrasónicas de tubo modernas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Amplificadores de potencia de tubo
Entre los requisitos que alguna vez se impusieron a la parte de baja frecuencia de cualquier dispositivo de ingeniería de radio, el más importante fue la eficiencia. El amplificador requirió el mínimo consumo posible de la fuente de alimentación. Se sacrificó mucho por esto: para la etapa final, por ejemplo, el modo de clase A se consideró antieconómico y se dio preferencia a la clase AB2 sobre la clase AB1 siempre que el nivel de distorsión dado lo permitiera. En segundo lugar quedaron los requisitos de peso y dimensiones de los componentes principales de la sonda ultrasónica, principalmente los transformadores de salida y de transición. Detrás de ellos estaban los requisitos de máxima capacidad de fabricación de la producción, especialmente de las unidades de bobinado, y de facilidad de instalación. Lo ideal era que el número de lámparas y piezas de una unidad ultrasónica fuera mínimo y no se podía considerar el uso de piezas con una tolerancia del cinco por ciento. En el concepto moderno de reproducción de sonido de alta calidad, la calidad de un amplificador de válvulas moderno destaca como su principal ventaja. Todo lo demás, sin arrepentimiento, se sacrifica en aras de este indicador. Conceptos como eficiencia, peso, dimensiones, costo, complejidad de producción se consideran no solo insignificantes, sino que, en general, no merecen atención. Ninguna dificultad tecnológica se considera obstáculo. Se cuestiona el propio proceso de montaje de la línea de montaje y se considera innecesaria la repetibilidad de dos dispositivos que salen uno tras otro de la línea de montaje. El uso de piezas con una tolerancia paramétrica de ±5%, como antes, está fuera de discusión, pero por una razón diferente: la mayoría de las resistencias deben tener una desviación del valor nominal de no más de ±1%. En un transformador de salida, la precisión del devanado de los devanados primarios está limitada a la mitad o incluso a un cuarto (!) de vuelta, y la dispersión de sus valores de inductancia debe ser mínima. En cuanto al tamaño de los transformadores de salida, se recomienda el enfoque de “cuanto más grande, mejor”. De todas las clases de amplificación por modo lámpara, se da preferencia a la clase A, incluso si hablamos de etapas finales con una potencia de 50 o 100 W. El uso de dispositivos semiconductores en amplificadores se declara indeseable, e incluso en rectificadores se prefieren los kenotrones a los diodos de silicio. Este último, como excepción, se puede utilizar en rectificadores para circuitos de lámparas incandescentes. Cada amplificador fabricado está sujeto a ajustes y afinaciones individuales como un piano de cola de concierto, mientras que la selección individual y la selección de válvulas se dan por sentado. En cuanto a la elección de los tipos de lámparas para las etapas finales, se considera normal elegir triodos "prehistóricos" de calentamiento directo como el 2AZ, si sus parámetros cumplen con los requisitos del diseñador. Incluso de lo que ya se ha dicho, queda claro que hablar de conceptos como la eficiencia o el coste de tales dispositivos ultrasónicos simplemente no tiene sentido. De hecho, un UM3CH “promedio” con una potencia de salida de 20 W puede consumir 120... 150 W de la red y costar 1500... 2000 dólares sin un sistema de altavoces. Para los radioaficionados que decidan probar suerte en esta área del diseño, muchas cosas al principio parecerán, si no extrañas, difíciles de explicar. En este sentido, se debe prestar atención a las características de diseño específicas de los dispositivos ultrasónicos de lámpara modernos. Este artículo está dedicado a la elección de válvulas de radio para amplificadores de válvulas de aficionados modernos, teniendo en cuenta las capacidades del mercado nacional de componentes de radio. Dividamos las lámparas en tres grupos: lámparas para las etapas final y conductora (preterminal); válvulas para etapas de preamplificación; Lámparas para rectificadores. En el primer grupo, cuando se trabaja en clase A, solo se utilizan triodos con una característica de rejilla de ánodo bastante lineal, así como potentes tetrodos de haz o (con menos frecuencia) pentodos, que proporcionan distorsiones no lineales de no más del 0,5% en una conmutación ultralineal. circuito (también en clase A). No tiene sentido enumerar todos los tipos de lámparas utilizadas en las cascadas finales por las empresas occidentales, ya que la posibilidad de que las adquieran radioaficionados nacionales es extremadamente improbable. Sin embargo, teniendo en cuenta las mayores oportunidades para el comercio internacional, indicaremos sus análogos americanos y europeos para lámparas domésticas. 2C3 (análogo estadounidense de 2AZ) es un potente triodo de filamento directo de dos voltios que proporciona una potencia útil de al menos 20 W en una etapa de transformador push-pull de clase A. 6С4С: casi un análogo completo de la lámpara 2C3, pero con un brillo directo de seis voltios. 6С6С (análogo americano de 6B4-G [1]): un análogo de la lámpara 2AZ, pero con un brillo indirecto de seis voltios. Estos tres tipos de triodos son utilizados hoy en las etapas finales por casi todas las empresas extranjeras que producen frecuencias ultrasónicas de tubos. Teniendo en cuenta las posibles dificultades para adquirir estas lámparas en particular, se pueden recomendar algunos triodos domésticos para los radioaficionados: 6S19P [2] y 6S56P [3]. Estas lámparas están destinadas principalmente a estabilizadores de voltaje electrónicos, pero son muy adecuadas para las etapas finales de dispositivos de frecuencia ultrasónica. Además, este grupo de triodos tiene una ventaja importante: funcionan con un voltaje anódico más bajo. Como resultado, en el rectificador de la fuente de alimentación es posible prescindir de condensadores de óxido (electrolíticos) escasos y de gran tamaño para un voltaje de funcionamiento de 300-350 V. Si se requiere una mayor potencia de salida, UMZCH es bastante aceptable en cada El brazo de una cascada push-pull (también llamado “push pull” o PP en la abreviatura inglesa) utiliza dos lámparas conectadas en paralelo.
En este grupo de triodos terminales también se puede incluir la lámpara doméstica 6N13S (un análogo completo de la americana 6AS7-GT); cada uno de sus dos triodos permite una disipación de potencia en el ánodo de hasta 13 W. Funciona con baja tensión de ánodo (90 V). Si ambos triodos de un cilindro están conectados en paralelo, entonces, utilizando dos de estas lámparas en la etapa final, se puede obtener una potencia de salida útil de al menos 20 W. La elección de potentes tetrodos de haz y pentodos terminales para la etapa de salida push-pull según un circuito de conmutación ultralineal parece más modesta (en un circuito de conmutación convencional difícilmente son adecuados para los UMZCH modernos). Aquí las mejores pueden considerarse las lámparas alemanas EL-34 y EL-12 [1]. Un análogo doméstico completo del primero de ellos (sin mencionar la calidad) es la lámpara 6P27S, no existe un análogo del segundo entre las lámparas domésticas y americanas. Finalmente, está permitido utilizar una lámpara 6P41S especialmente diseñada para circuitos de escaneo de cuadros de televisores en color. En cuanto a las lámparas de salida para escaneo horizontal de televisores, debido a sus características específicas, son de poca utilidad para las etapas finales del UMZCH debido a su extremadamente baja eficiencia en la clase A. Si un radioaficionado está satisfecho con una potencia de salida no distorsionada de 10 W (generalmente suficiente para un apartamento residencial), es mejor utilizar al mismo tiempo el pentodo terminal más común del tipo EL-84 en la práctica nacional y mundial, un análogo. de los cuales era la lámpara doméstica 6P14P (6P14P-V). La situación es mucho más sencilla con un grupo de lámparas para inversión de fase, etapas prefinales y etapas preamplificadoras. La gran mayoría de los fabricantes occidentales de unidades ultrasónicas de tubo modernas limitan su gama a cuatro tipos. Dos de ellos son representantes de series más "antiguas". Se trata de triodos dobles americanos de ocho pines (“octales”) de los tipos 6SN7-GT y 6SL7-GT, cuyos análogos eran los tubos domésticos 6Н8С y 6Н9С, que en algún momento estuvieron muy extendidos. Los otros dos son triodos dobles de Europa occidental de las series ECC-87 y ECC-83, a los que las lámparas domésticas 6N1P y 6N2P son muy parecidas. Además, especialmente para las etapas de preamplificación de entrada (primeras), podemos recomendar triodos individuales de alta frecuencia de los tipos 6S3P y 6S4P, que no se han utilizado anteriormente para este propósito, diseñados para amplificar y generar señales de microondas. Estos triodos se caracterizan por un nivel muy bajo de ruido intrínseco (la resistencia equivalente al ruido interno no supera los 170 ohmios) y corrientes de fuga insignificantes en el circuito filamento-cátodo. Esta circunstancia es extremadamente importante para lograr un nivel general del propio ruido ambiental y ultrasónico de aproximadamente -70...-80 dB. El motivo de la aparición de ruido de fondo en la primera etapa del amplificador se analizará con más detalle en la parte dedicada al diseño de dispositivos ultrasónicos específicos. Y finalmente, el tercer grupo son las lámparas para rectificadores. A primera vista, puede parecer absurdo utilizar kenotrones hoy en día, cuando existe una amplia gama de diodos semiconductores y conjuntos de diodos que no solo reemplazan por completo a los kenotrones, sino que también tienen indicadores de eficiencia incomparablemente mejores. Sin embargo, ni una sola empresa occidental utiliza dispositivos semiconductores en las fuentes de alimentación, dando preferencia a las lámparas. El suave aumento de la corriente del kenotrón después del encendido permite de forma sencilla evitar la aparición de alto voltaje en los ánodos de las lámparas (principalmente las potentes) hasta que sus cátodos se calientan a una temperatura que asegure la aparición de una bastante densa ". Nube de electrones". El descuido de esta condición conduce muy pronto al llamado "envenenamiento" de los cátodos de las lámparas de alta potencia, a su envejecimiento prematuro y a su fallo. La gama de kenotrones utilizados es relativamente pequeña e incluye los siguientes tipos: 5TsZS, 5Ts8S, 5Ts9S. Entre las lámparas americanas, las más utilizadas son 5U4G, 5Y3G, 5V4G y entre las lámparas de Europa occidental, EZ-12 [3]. Para finalizar el tema ligeramente tocado sobre las lámparas, agregamos que para las lámparas de todas las etapas (y especialmente las terminales) es necesario utilizar únicamente casquillos de cerámica, no de plástico. En cuanto a las lámparas de las etapas de amplificación preliminar, sus casquillos deben tener una brida sobresaliente, sobre la cual se coloca en el exterior una pantalla cilíndrica de metal que protege la lámpara de interferencias externas. Para la lámpara del escenario de entrada, es recomendable utilizar una pantalla que también proteja de las interferencias magnéticas (se puede fabricar independientemente de chapa de acero galvanizado). A diferencia de un amplificador de transistores, en un diseño de válvulas, por regla general, se necesita un transformador de salida que combine la baja resistencia de carga activa con la resistencia interna relativamente alta del tubo. El transformador de salida también separa el componente de CA útil de la señal del componente de CC innecesario. La práctica de crear una gran cantidad de amplificadores ultrasónicos de válvulas y el análisis de su funcionamiento han demostrado que son los transformadores los que son la principal fuente de distorsiones de frecuencia y no lineales y, en esencia, limitan tanto el ancho de banda del amplificador como el valor SOI mínimo alcanzable. Y mucho depende en gran medida de su diseño. Muchos dispositivos ultrasónicos modernos están fabricados con etapas finales push-pull y funcionan en un rango de frecuencia muy amplio: 20 Hz...20 kHz. La relación de las frecuencias límite es 1:1000, lo que crea condiciones de funcionamiento fundamentalmente diferentes, y a veces contradictorias, mutuamente excluyentes para el transformador y, en consecuencia, los requisitos que se le imponen. ¿Cuál es la esencia de estas contradicciones? Para una determinada frecuencia promedio del rango de operación (digamos, 1 kHz), la reactancia inductiva del devanado primario del transformador es mucho mayor que su resistencia activa, determinada únicamente por la longitud y el diámetro del cable del devanado. Por ejemplo, para un transformador típico de una radio de tubo industrial, la inductancia del devanado primario está en el rango de 10...15 H y la resistencia activa es de aproximadamente 500...800 ohmios. A una frecuencia de 1 kHz, la reactancia inductiva de dicho devanado (XL) es de 62 kOhm, por lo que la resistencia activa del devanado conectado en serie con su reactancia inductiva simplemente puede despreciarse: las pérdidas son de aproximadamente el 1%. Sin embargo, en la frecuencia extremadamente baja del rango de operación (e incluso en los mejores y más caros modelos de radios de válvulas estaba en el rango de 60...80 Hz), la resistencia inductiva del devanado era de solo 3,5 kOhm, por lo que El 20% ya se pierde en el componente activo de la señal útil de impedancia del devanado. Si hoy queremos utilizar un transformador de este tipo en un amplificador moderno, donde el límite inferior del rango operativo es de al menos 20 Hz, entonces a esta frecuencia la pérdida de señal ya alcanzará el 70%, es decir, no será posible reproducir un señal con una frecuencia de 20 Hz en absoluto. Entonces, ¿qué se debe hacer para solucionar este problema? La respuesta es obvia: es necesario aumentar la inductancia del devanado primario y reducir su resistencia activa. Se puede lograr un aumento de la inductancia aumentando el número de vueltas del devanado y reduciendo las pérdidas en el núcleo magnético del transformador. Pero a medida que aumenta el número de vueltas, también aumenta la resistencia activa del devanado. Solo hay una forma de reducir la resistencia del devanado al aumentar el número de vueltas: aumentando la sección transversal (diámetro) del cable de devanado, pero colocar el devanado en el marco requerirá más espacio, lo que implicará un aumento en las dimensiones del transformador. ¿Qué valores reales de la inductancia del devanado primario y su resistencia activa (r) pueden considerarse aceptables para un UMZCH moderno con un límite de ancho de banda inferior de 20 Hz? Si establecemos el valor máximo permitido de pérdida de señal en la frecuencia más baja del rango en 10%, entonces los cálculos dan un valor de inductancia de L - 40 H. Resistencia reactiva y activa: Xl \u2d 6,28πfL \u20d 40-5-XNUMX \uXNUMXd XNUMX kOhm; r = 0,5 kOhm (suponiendo que r = 0,1 Xl). El cálculo estructural de dicho transformador (para una cascada push-pull, el devanado primario consta de dos secciones) da valores en el rango de 1500-2500 vueltas de cable PEL o PEV 0,44-0,51 mm para el devanado primario y 50 -150 vueltas de alambre con un diámetro de 0,8-1,2 mm - para secundaria. Para que estos devanados se coloquen en el marco, las dimensiones de su “ventana” deben ser de unos 20x50 mm, lo que conlleva la necesidad de utilizar un transformador con una sección de núcleo magnético de al menos 10 cm2 para un amplificador con una potencia de salida de 10... 15 W. Para amplificadores con una potencia de salida de 40 W, la sección transversal aumenta respectivamente a 15... 18 cm2. Para que un radioaficionado pueda conectar estas figuras con ideas reales sobre transformadores, recordemos que en un paquete de hierro de este tipo (sección transversal de 30x63 mm) había un transformador de potencia para el televisor Rubin-102 con una potencia de 150 W. Este es el precio actual para el límite inferior real del ancho de banda del amplificador de 20 Hz. Ahora hablemos del costo de la diferencia en los parámetros de las dos mitades del devanado primario del transformador de salida de un UMZCH push-pull, enrollado de la manera tradicional, siempre utilizada en la producción industrial. Primero se enrolló la mitad del devanado primario sobre el marco, luego siguieron una o más capas de aislamiento y luego se enrolló la segunda mitad del devanado. En este caso, la longitud de la primera vuelta (en la base del marco) fue significativamente menor que la longitud de la última vuelta de la segunda mitad del devanado, y su resistencia resulta ser diferente. A esto hay que sumarle que las inductancias de ambas mitades del devanado serán diferentes, ya que la fórmula para la inductancia de una bobina cilíndrica multicapa incluye los diámetros de las espiras inferior y superior, y serán diferentes para las dos mitades del devanado. el devanado. Sin cargar al lector con cálculos engorrosos, observamos que con una resistencia total de 500 ohmios, la mitad inferior del devanado tiene una resistencia de 200 y la mitad superior, 300 ohmios. Aproximadamente la misma diferencia se obtiene para otros parámetros parásitos de estas mitades (inductancia de fuga, capacitancia entre espiras de los devanados). Incluso un cálculo aproximado nos lleva a un resultado interesante. Si en la etapa final se utilizan dos triodos con una corriente de ánodo de 100 mA cada uno a un voltaje de fuente de 120 V (por ejemplo, lámparas 6S19P), entonces, como resultado de la caída de voltaje a través de la resistencia activa constante de los devanados, la diferencia en El voltaje en los ánodos de las dos lámparas es aproximadamente del 10%. A bajas frecuencias, cuando la reactancia inductiva de los devanados comienza a desviar la carga, la diferencia en la inductancia de las mitades del devanado conduce a la asimetría y a una mayor no linealidad de la poderosa cascada. También se producen violaciones de simetría similares en la región de altas frecuencias de sonido. Así, con la tecnología "clásica" de devanado del transformador y el mismo número de vueltas de las dos mitades del devanado primario, la resistencia y la inductancia serán diferentes, lo que, por supuesto, excluye la posibilidad de obtener distorsiones no lineales inferiores al 1%. Como resultado, se llega a la siguiente conclusión: los requisitos para el diseño de transformadores no son de ninguna manera excesivos, y al fabricar transformadores, se deben seguir estrictamente las instrucciones y recomendaciones.
El bobinado de cada una de las dos bobinas en este caso no requiere ninguna técnica tecnológica especial y se realiza en una máquina bobinadora convencional con apilador, lo que permite obtener un bobinado ordinario denso capa por capa "vuelta a vuelta". . Devanar las bobinas "a granel" es completamente inaceptable. En la parte superior de la mitad del devanado primario de cada una de las dos bobinas, la mitad de las vueltas del devanado secundario se enrollan de la misma manera y, después de ensamblar el transformador, ambas mitades del devanado primario y secundario se conectan en serie. Un transformador de este tipo se distingue por la simetría de partes de sus devanados y tiene campos parásitos externos insignificantes. Cabe señalar que los extremos de las secciones del devanado primario deben conectarse a la fuente de energía y los comienzos a los ánodos de las lámparas. Las conexiones parásitas en el transformador son mínimas. Sin embargo, es muy posible fabricar un buen transformador de salida utilizando un circuito magnético blindado formado por placas individuales en forma de W, pero su producción requerirá más mano de obra y operaciones adicionales. La primera dificultad en este camino está relacionada con el propio circuito magnético. Para transformadores de audiofrecuencia, son adecuadas placas con un espesor de no más de 0,35 mm. Después de ensamblar un paquete del espesor requerido, debe agregarle al menos un 10% de placas adicionales de "reserva" (y también puentes) en reserva. Todas las placas y puentes, verificados para verificar la ausencia de rebabas y muescas, deben recubrirse por ambos lados con una fina capa de pintura nitro o barniz líquido tsapon y luego secarse completamente. Un transformador con núcleo magnético blindado requiere un marco seccionado. Lo más probable es que ninguno de los productos industriales terminados encaje, especialmente si no es separable. Pero antes de comenzar a hacer su propio marco, debe elegir una de las tres opciones de bobinado que se muestran en la Fig. 1.
La opción "a" implica un marco dividido exactamente por la mitad por una mejilla interna adicional para toda la altura de la ventana. En este caso, en cada sección se enrolla la mitad del devanado primario, encima del cual, después de varias capas de aislamiento (papel de cable o barniz), se colocan exactamente la mitad de las vueltas del devanado secundario en cada sección. Las secciones de los devanados primario y secundario están conectadas entre sí en serie. En la opción "b", la mejilla central se hace más pequeña en altura, al nivel de las mitades del devanado primario. Después de enrollarlos, se colocan 2-3 capas de aislamiento (papel para cables) en todo el ancho del marco y encima, también en todo el ancho del marco, se enrolla todo el devanado secundario sin romperse. Y finalmente, la opción “c” consiste en dividir el marco en tres secciones. En las dos secciones exteriores se enrollan las mitades del devanado primario y en la sección central se enrolla todo el devanado secundario. Eléctricamente las tres opciones son equivalentes, por lo que el diseñador puede elegir cualquiera de ellas. Para preservar las propiedades logradas en los diseños de transformadores de dos bobinas, las secciones del devanado primario deben enrollarse en diferentes direcciones, luego los extremos de las secciones, como en la versión de dos bobinas, se pueden conectar a la fuente de energía y los comienzos. a los ánodos de las lámparas. Las placas del circuito magnético se ensamblan de extremo a extremo, sin espacio, ya que en los circuitos push-pull no hay polarización de corriente continua. Es aconsejable someter el transformador completamente montado a un tratamiento antihumedad, incluso en casa. En una lata de hierro o cualquier otro recipiente similar, dentro del cual quepa todo o al menos la mitad del transformador de salida, es necesario derretir y calentar cera de vela, parafina, estearina o ceresina industrial. El transformador se sumerge en la masa fundida y se mantiene en ella, calentando durante 2...3 minutos. Si solo cabe una parte del transformador en el frasco, debes darle la vuelta y “hervirlo” nuevamente durante 2...3 minutos. Se debe retirar el transformador empapado y dejar escurrir el exceso de cera. Después de enfriar a temperatura ambiente, las manchas congeladas, si interfieren con la fijación del transformador, se pueden eliminar con cuidado con una espátula de madera o plástico (¡pero no con un cuchillo de acero!). Es aconsejable colocar el transformador terminado en una carcasa-pantalla metálica para evitar la influencia de sus campos eléctricos y magnéticos en las lámparas, placas de circuito impreso abiertas, reguladores y cables de conexión; esto evitará la retroalimentación parasitaria incontrolada. Seccionar el devanado también es útil en la fabricación del transformador de salida de un amplificador de un solo extremo (potencia o etapa preliminar). Al diseñar transformadores, uno debe guiarse por lo siguiente:
A modo de ejemplo, presentamos el diseño y datos eléctricos del transformador de salida para amplificadores que utilizan lámparas E1_-34 (6P27S) en una etapa final push-pull según un circuito ultralineal. El mismo transformador se puede utilizar junto con lámparas EL-84 (6P14P). Sin embargo, conviene advertir inmediatamente que la repetición exacta de los datos indicados con una precisión de una vuelta y el uso de los diámetros recomendados del alambre de bobinado puede no siempre estar justificado y, en algunos casos, conducir al hecho de que todos los devanados no encaja en el marco de la ventana. La razón es simple: los paquetes de núcleo magnético utilizados por diferentes radioaficionados a veces pueden variar mucho en la calidad del acero del transformador, lo que conduce a diferentes valores de inductancia con absolutamente el mismo número de vueltas de bobina y, en consecuencia, a un funcionamiento subóptimo de las lámparas terminales en términos de potencia de salida no distorsionada. En cuanto a llenar la ventana con devanados, aquí la diferencia puede ser aún mayor, ya que depende de los alambres de devanado utilizados (PETV-2, PEL, PEV-1, PEV-2, etc.), que tienen el mismo diámetro para el cobre. (por ejemplo, 0,2 mm) diferentes diámetros exteriores: 0,215...0,235 mm. La desviación también es posible debido al número de capas y al espesor del aislamiento entre las capas y los devanados: se utilizan papel tisú, papel para condensadores, papel para cables, tela barnizada, papel estucado y papel Whatman. El relleno se deteriora a medida que disminuyen la densidad del devanado y la fuerza de tensión del cable, así como la integridad del llenado de cada capa de devanado con vueltas. Y ahora sobre el diseño del transformador de salida para un amplificador de potencia con válvulas 6P27S. Núcleo magnético: USH-32 blindado en forma de W (acero 1513, 1514, espesor de placa 0,35 mm), espesor del paquete - 40 mm, sección transversal - 12,8 cm2, tamaño de la ventana (excluyendo el espesor de sus paredes) - 32x80 mm. La sección útil para colocar los devanados es de al menos 21 cm2, el ancho útil de una capa de devanado es de al menos 76 mm. La elección del diseño del marco (ver Fig. 1) y el método de bobinado la determina el propio radioaficionado. Cada mitad del devanado primario contiene 1200 vueltas de cable PEL o PEV con un diámetro de 0,44 mm. Ramal para conectar la malla de blindaje a partir de la vuelta 500. Sin embargo, para los experimentadores aficionados, recomendamos hacer tres derivaciones: desde las vueltas 500, 600 y 700 para poder seleccionar, durante el proceso de ajuste del amplificador, el modo de funcionamiento óptimo de la etapa final: potencia máxima de salida a nivel dado de no linealidad (espectro armónico). En este transformador, con devanados en hileras densas y el uso de un marco con dos secciones (una partición en el medio), caben aproximadamente 75 vueltas en una capa del devanado primario, y todo el devanado requerirá 16 filas y, teniendo en cuenta El espesor y el número de capas de aislamiento ocuparán un poco menos de la mitad de la sección transversal de la ventana. En la parte restante de la ventana se coloca un devanado secundario (la mitad en cada tramo). Los devanados primario y secundario están separados por 2-3 capas de papel grueso para cables, que se pueden reemplazar fácilmente con tiras de papel de dibujo o papel estucado. Las tiras de papel para el aislamiento entre capas deben cortarse 4 mm más anchas que el tamaño interno del marco de la ventana, y en ambos lados de la tira con tijeras, hacer cortes de 2...3 mm de profundidad cada 3...5 mm, como se muestra en la Fig. 2. Al enrollar dicha cinta, sus bordes se doblan, lo que evita de manera completa y confiable que las vueltas exteriores se hundan en las capas subyacentes, lo que permite utilizar todo el ancho de la ventana para enrollar.
El devanado secundario contiene 120 vueltas de cable PEV o PEL con un diámetro de 1 mm y está dividido en 8 partes (secciones). En cada mitad de la ventana se enrollan 4 tramos de 15 vueltas (60 vueltas en total). Por lo tanto, de la bobina pueden salir un total de muchos cables. Para no confundirse con ellos, antes de comenzar a enrollar, debe perforar agujeros para los cables en ciertos lugares de las mejillas del marco. Cada uno de ellos debe estar numerado, y durante el proceso de bobinado, marcar en una hoja de papel la correspondencia de los terminales y grifos de los devanados con los números de los orificios del marco. Después de enrollar todo el transformador, es necesario dibujar un diagrama del transformador en una hoja de papel de 30x70 mm y colocar en él los números de los terminales correspondientes. Este pasaporte debe pegarse a la parte visible que sobresale del marco, protegiéndolo en la parte superior con una tira de cinta adhesiva transparente del ancho adecuado. Esta información puede resultar útil más adelante. El rango dinámico de reproducción es uno de los indicadores más importantes de cualquier ruta de audio de alta calidad. El rango dinámico de un amplificador está determinado principalmente por el ruido de fondo del propio amplificador. Estos ruidos se componen de tres componentes:
Para reducir el nivel de ondulación en los circuitos de potencia al nivel requerido, aumente la capacitancia de los condensadores de óxido de los filtros e introduzca un estrangulador en el filtro de potencia. Además, se utilizan unidades y componentes especiales: un estabilizador de voltaje electrónico en la salida del rectificador, choques con un devanado de compensación o un circuito sintonizado para resonancia en la frecuencia de pulsación. Para reducir la influencia del segundo factor, se seleccionan lámparas con un valor nominal mínimo de ruido propio para la etapa de entrada. Para alimentar el filamento, se debe utilizar corriente continua de un rectificador independiente con el voltaje de salida reducido a 6 V, creando una diferencia de potencial protectora entre el cátodo y el filamento de las lámparas de la etapa preliminar. En relación con la última recomendación, consideraremos una forma de reducir el fondo con una frecuencia de 50 Hz que se produce en el circuito calentador-cátodo de la primera lámpara. Una lámpara electrónica siempre tiene una resistencia a fugas Ryt entre el filamento y el cátodo. (Figura 3a). Debido al voltaje positivo presente en el cátodo con respecto al cable común (chasis), correspondiente al voltaje de polarización automática de +2 V, la sección calentador-cátodo puede considerarse como un diodo abierto con una resistencia interna igual a Rth, el cuyo valor oscila entre cientos y miles de kiloohmios. Tomemos esta resistencia igual a 470 kOhm (la figura 3,6 muestra el circuito equivalente del circuito filamento-cátodo).
Naturalmente, la corriente fluirá a través de este diodo a lo largo del circuito del devanado del filamento - la separación entre el calentador y el cátodo - la resistencia de polarización automática y el voltaje en el devanado (6,3 V) se dividirá por las resistencias Rut en una proporción de 1000:1 . La resistencia de polarización automática tendrá un voltaje alterno parásito de aproximadamente 0,0063 V. Este voltaje es amplificado por todas las etapas posteriores y crea un voltaje de fondo notable en la salida del amplificador. Si tenemos en cuenta que la sensibilidad de la sonda ultrasónica suele ser de 100...200 mV, entonces el nivel nominal de la señal útil es sólo de veinte a treinta veces mayor que el fondo parásito. La conductividad del diodo calentador-cátodo parásito se puede eliminar creando un potencial positivo en el filamento que exceda la suma del voltaje en el cátodo y la amplitud del voltaje del filamento. Una de las opciones para tal desplazamiento se muestra en la Fig. 4.
El circuito del calentador de la lámpara aquí no está conectado al chasis, y se suministra voltaje positivo a este circuito desde un divisor de voltaje adicional a través de una resistencia de recorte, con la ayuda de la cual se logra un nivel de fondo mínimo al ajustar el amplificador. Se puede tomar un voltaje constante de +25...30 V de un rectificador común y retirarlo del brazo inferior del divisor, que consta de dos resistencias constantes y un condensador de filtro adicional. Cabe recordar que el nivel de este fondo es muy insignificante, por lo que conviene medirlo con un milivoltímetro de lámpara a un límite de no más de 5 mV, o mejor aún, con un osciloscopio, ya que el fondo tiene una frecuencia de 50 Hz. se destaca claramente entre otras interferencias y ruidos. Pasemos ahora al tercer factor, el más importante, que influye en el nivel de fondo del propio amplificador. La instalación adecuada de los circuitos de entrada y los circuitos de ajuste funcional (volumen, timbre, equilibrio) elimina en gran medida la influencia de este factor en el nivel general de ruido. Para comprender los principios de una instalación adecuada, considere la Fig. 5, que muestra la conexión del circuito de red de la lámpara con el conector de entrada situado a cierta distancia de la lámpara. Las recomendaciones serán casi las mismas para conectar dos nodos cualesquiera de una ruta de audio o amplificador ultrasónico, uno de los cuales es la fuente de señal y el otro la carga.
Puede ser un micrófono y una lámpara amplificadora de escenario de micrófono, un conector de entrada para una grabadora y un interruptor para el tipo de trabajo, o las dos primeras etapas de frecuencia ultrasónica y un bloque de controles de tono. En este último caso, la fuente de señal es el ánodo de la lámpara de la primera etapa, y la carga es una resistencia en el circuito de red de la lámpara de la segunda etapa y, por lo tanto, no se permiten conexiones a la carcasa dentro de esta sección. . En otras palabras, dentro de la caja metálica cerrada de la unidad de control de tono, ninguna pieza debe conectarse directamente al chasis o a la carcasa de blindaje, sino sólo a un bus aislado de la caja, como se muestra en la Fig. 6.
Ahora sobre los propios cables blindados. Ninguno de los tipos de cables producidos industrialmente en su forma "pura" es adecuado para un amplificador de válvulas moderno de alta gama. Es mejor hacer todos los cables blindados usted mismo; no es difícil. En la Fig. La Figura 7 muestra que se colocan cables de diferentes diámetros dentro de la trenza de blindaje. Esta diferencia corresponde al diseño real. Todos los cables blindados se fabrican según el principio de la muñeca matrioska. Dentro de la trenza metálica de blindaje habitual hay dos cables de diferentes diámetros: uno es un cable (de señal) más delgado, necesariamente de varios núcleos coloreados en cloruro de polivinilo o aislamiento fluoroplástico con una sección transversal de 0,2...0,35 mm2, el otro es también multinúcleo, pero con una sección transversal de al menos 0,5 mm2 - "frío".
Ambos cables, junto con el blindaje trenzado, deben colocarse en un tubo de cloruro de polivinilo (PVC). Al fabricar un amplificador para montar varios circuitos, es útil utilizar cables aislados de diferentes colores. La elección de los colores, por supuesto, puede ser arbitraria dependiendo de las capacidades del radioaficionado, pero aún así es mejor seguir algunas reglas. Por lo tanto, es mejor hacer que todos los cables conectados al cable común sean negros y gruesos (sección transversal 0,5...0,75 mm2). Los cables de los circuitos de potencia (polaridad positiva) del rectificador son rojos, y si hay varios rectificadores, son rojo, rosa, naranja. Todos los cables de señal de uno de los canales estéreo son verdes y el otro es azul o cian. Los circuitos de filamento de lámpara son blancos o grises. Para los circuitos de dispositivos y sistemas auxiliares, se pueden distinguir el marrón, el amarillo y el negro o blanco fino. Esta separación simplificará enormemente la verificación de la instalación y eliminará la confusión al cablear los controles de volumen y tono de dos canales (qué cable es del canal izquierdo y cuál del derecho). Para hacer usted mismo cables de conexión blindados, debe tomar una trenza de metal separada o quitarla del cable blindado y luego pasar dos cables aislados en la trenza: uno es un cable delgado de "señal" y el otro es un cable neutro grueso. , y tire de todo esto junto con la trenza dentro del tubo de PVC del diámetro adecuado. En principio, esto se puede hacer de dos maneras diferentes: haciendo cada cable blindado individual de una longitud predeterminada, o preparando inmediatamente 10... 15 m de cable y luego cortando trozos de la longitud requerida. Las clavijas del cable de interconexión están conectadas a los conectores apropiados, de los cuales los más utilizados hoy en día son "tulipán" (RCA), "jack" y "mini-jack". Al instalar circuitos incandescentes y cables de red en un amplificador, ambos cables (pueden ser del mismo color) se colocan dentro de una trenza y la trenza también se aísla con un tubo de PVC. Ahora sobre el autobús "cero" mencionado anteriormente dentro de bloques blindados. Si el bloque contiene una placa de circuito impreso con elementos de radio, una de las pistas impresas (lo más ancha posible) puede desempeñar el papel de autobús. Hay que tener en cuenta que las resistencias de entrada y salida de las etapas de los amplificadores de válvulas suelen ser un orden de magnitud mayores que las de los amplificadores de transistores y se miden en cientos de kiloohmios, por lo que las capacidades intrínsecas de los cables blindados tienen un impacto significativo en la Respuesta de frecuencia de frecuencias ultrasónicas en la región HF. No debe utilizar cables blindados "de marca" modernos, delgados y ultrafinos (con un diámetro de 3, 2 e incluso 1,5 mm). En cualquier caso, las conexiones apantalladas deben ser lo más cortas posible. Las partes anteriores del artículo discutieron cuestiones relacionadas con las formas de garantizar un rendimiento de alta calidad de los amplificadores de válvulas. Sin embargo, es posible que estos indicadores no se realicen si las fuentes de señal (grabadora, reproductor, micrófono) no están conectadas correctamente a la entrada del amplificador. La conexión de fuentes de señal externas con diferentes impedancias de salida reduce inevitablemente el rango dinámico de todo el sistema debido a las interferencias y también limita el límite superior del rango de frecuencia debido al efecto de derivación de la capacitancia de los cables de conexión. Y aunque es imposible eliminar por completo estas influencias dañinas, es muy posible reducirlas conectando correctamente la fuente de señal a la entrada del amplificador. Esta pregunta es bastante seria, ya que estamos hablando de conectar cables que están sujetos a diversas interferencias externas, por ejemplo, de una red eléctrica cercana con un voltaje de 220 V. Además, estamos hablando de la transmisión de señales de muy bajo nivel. (alrededor de 5...200 mV) y también de fuentes con alta resistencia interna (hasta cientos de kiloohmios). Estos dos factores requieren el uso de medidas especiales para evitar interferencias externas y eliminar la influencia mutua de cables de varias fuentes. La situación se ve agravada por el hecho de que diferentes soluciones son óptimas para diferentes fuentes de señal, por lo que intentaremos dar recomendaciones para cada caso individual. Las más susceptibles a las interferencias son las líneas del captador piezoeléctrico o electromagnético, así como las del micrófono. Para estos circuitos se puede proponer una solución general utilizando un cable coaxial delgado con un diámetro exterior de 4...5 mm y una capacidad de 70...115 pF por metro, por ejemplo, RK-50-2-13, RK-50-3-13, RK -50-2-21 (sus antiguos nombres son RK-19, RK-55, RKTF-91, respectivamente) o RK-75-2-21. Para un dispositivo estéreo, dos trozos de cable de la longitud requerida, colocados en una trenza metálica común, forman un cable con alta inmunidad al ruido. También es recomendable aislar la trenza exterior con un tubo de PVC. Está permitido colocar el tubo sobre un cable largo en trozos de 0,5...1 m de longitud. El cableado de los cables de interconexión debe realizarse como se muestra en la Fig. 7. Para un micrófono, si no es estereofónico, no son necesarios dos cables separados, pero no es recomendable utilizar la trenza del cable como segundo hilo. Para una línea de micrófono de más de 1 m, se recomienda utilizar un cable de dos hilos con blindaje trenzado, similar al cable KMM doméstico. La conexión de ambos cables y trenza se desprende claramente de la figura. El cable de interconexión para un sintonizador estéreo, una grabadora y un reproductor de CD también se puede realizar en una sola pantalla. Se deben pasar tres cables multicolores en una trenza de blindaje común: dos cables de señal para los canales izquierdo y derecho (por ejemplo, verde y azul) y uno más grueso (negro o blanco) para el cable común. Todo este cable, junto con la trenza, debe estar aislado con un tubo de PVC. La señal del televisor se puede transportar mediante un cable coaxial normal o un cable blindado, utilizando su trenza como cable neutro, ya que el nivel de fondo del propio televisor a menudo nos permite hablar de reproducción de sonido de alta calidad. Aquí solo hay que tener en cuenta que la señal de audio se puede eliminar, si no hay un conector correspondiente, tanto de la salida del televisor UMZCH como de la carga del detector de frecuencia. La salida del UMZCH suele ser de baja impedancia y el cable de conexión no crea pérdidas adicionales en la parte de alta frecuencia del espectro. Sin embargo, el nivel de la señal de salida dependerá completamente del control de volumen del televisor y, si no hay un conector para teléfonos, la reproducción de sonido únicamente a través de un amplificador externo será imposible. La señal en la salida de un televisor UMZCH, por regla general, no es de alta calidad. Es mejor utilizar el segundo método y eliminar la señal directamente de la salida del detector de frecuencia. Es cierto que en este caso tendrá que abrir el televisor y conectar esta señal a un conector RCA adicional, que puede instalarse en el marco de soporte del televisor o en una pared trasera extraíble, y conectar la línea de conexión a este conector. Pero en este caso, el cable también deberá estar blindado con dos hilos dentro de la trenza. La línea de conexión de la red de radiodifusión, si es necesario conectarla a un amplificador, se diferencia en que dentro de la sala de estar ambos cables son equivalentes: las resistencias de balastro están conectadas en serie al circuito de cada uno de los dos cables de la red de radiodifusión. . La pérdida de señal en este caso se puede ignorar por completo, ya que la señal en la línea es mucho mayor que la de otras fuentes de señal. Literatura
Autor: G. Gendin, Moscú
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El renovado interés de los audiófilos y radioaficionados por los amplificadores de válvulas se vio facilitado por un concepto fundamentalmente nuevo para diseñar frecuencias ultrasónicas de válvulas, significativamente diferente de los principios de construcción de amplificadores "antiguos" y, en cierto modo, diametralmente opuesto a las ideas "antiguas". Lo que antes se consideraba una cuestión prioritaria a la hora de crear equipos de reproducción de sonido domésticos en masa, ahora se suele descartar como una cuestión terciaria.
Pasemos ahora al lado práctico del asunto y comencemos con la selección de un núcleo magnético para transformadores de salida. Teniendo en cuenta las características mencionadas anteriormente de los transformadores push-pull UMZCH y para la comodidad del bobinado, es mejor utilizar núcleos magnéticos divididos en tiras del tipo varilla (PL, ver foto). Sobre cada una de las dos varillas se colocan dos marcos idénticos con dos devanados idénticos (mismos terminales en una dirección), con parámetros eléctricos casi idénticos.
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