I kontakt I strona główna I

                                   mirror strony skarabo.net      

audioretro.pl

audio retro >> o lampach cz. 5

 Strona  audioretro.pl  jest stroną hobbystyczną, więc nie wykorzystuję ciasteczek zapisanych na Twoim komputerze. Ale oczywiście w każdej chwili możesz je wyłączyć w swojej przeglądarce.


audio retro  >> o lampach elektronowych >  
I
o lampach cz. 1. I o lampach cz. 2 I o lampach cz. 3. I o lampach cz. 4. I o lampach cz. 5. I o lampach cz. 6. I


Punkt pracy, prosta obciążenia i charakterystyka robocza wzmacniacza lampowego (cz. I)

W tym artykule chciałbym mówić dość trudne tematy związane z charakterystykami lamp i dobieranie punktu pracy wzmacniacza audio.
By zbudować prosty wzmacniacz lampowy teoria niekoniecznie jest nam potrzeba, wystarczy sprawdzony schemat, dobra lutownica i kilka narzędzi
.

Ale z czasem, gdy przymierzamy się do bardziej ambitnych projektów, czy nawet do prób usprawnienia posiadanego wzmacniacza, warto poszerzyć swoją wiedzę, i prawidłowo dobrać punkt pracy każdego stopnia wzmacniacza.

Część I. Wzmacniacze z obciążeniem rezystancyjnym (oporowe)

W tej części omówię wykreślanie charakterystyk roboczych wzmacniacza oporowego, czyli takiego, w którym obciążeniem jest rezystor. Wzmacniacze oporowe pracują w przedwzmacniaczach napięciowych, odwracaczach fazy, driverach, jako bufory itp. Zwykle nie wykorzystuje się maksymalnej mocy lampy lecz ustala warunki pracy tak, by osiągnąć na przykład: maksymalne wzmocnienie napięciowe lampy, szerokie pasmo przenoszenia, czy minimum zniekształceń itp. Jednym słowem, wzmacniacze oporowe "przygotowują" sygnał do podania go do wzmacniacza mocy.
Lampy mocy zwykle są obciążone indukcyjnością transformatora głośnikowego. Ale o tym w części II.

1. Co to jest punkt pracy?

Punkt pracy dowolnego elementu wzmacniającego (lampy czy tranzystora), to nic innego jak określona wartość prądu i napięcia z jakimi pracuje element wzmacniający, naniesiona na charakterystykę tej lampy czy tranzystora.

Mówiąc bardziej praktycznie - jeśli zmierzymy w uruchomionym już wzmacniaczu prąd przepływający przez lampę, (np. wynosi on 10 mA)  i następnie  zmierzymy napięcie na anodzie (nie napięcie zasilania) tej lampy, które wynosi załóżmy 100 V, to te dwa parametry po przeniesieniu na charakterystyki pokażą nam współrzędne punktu pracy tej lampy.
Warunek prawidłowego pomiaru - na wejście wzmacniacza nie jest podawany żaden sygnał, a przez lampę przepływa tylko prąd stały wynikający z włączonego zasilania.  Gdy wzmacniacz audio składa się z więcej  niż jednego elementu wzmacniającego, warto sprawdzić punkt pracy dla każdego elementu.

Punkt pracy danej lampy jest określony przez:

1) charakterystyki elementu wzmacniającego - charakterystyki podaje producent lamp na podstawie wykonanych pomiarów.

2) napięcie zasilające lampy - w pewnych granicach można jego wartość ustalać samodzielnie przy projektowaniu wzmacniacza. Często producenci lamp proponują kilka standardowych wartości napięcia, zależnie od sposobu aplikacji lampy,

3) napięcie polaryzacji siatki, które też można w pewnych granicach ustalać w zależności od założeń technicznych urządzenia,

4) rezystancję obciążenia, którego wartość przyjmujemy w zależności od założeń technicznych urządzenia (np. czy to ma być lampa przedwzmacniacza, rozdzielacza fazy, bufora itp).


 Jak widać na punkt pracy wpływają 3 zmienne elementy (bo charakterystyki są, jakie są) które musimy wziąć pod uwagę. Wprawdzie mamy możliwość przyjęcia niestandardowych wartości każdej z nich, pamiętając jednak, że zmiana dowolnej z nich niesie konsekwencje - nie zawsze zgodne z naszymi oczekiwaniami.

Zobaczmy jak to działa.

wzmacniacz lampowy-punkt pracy
Rys1. Schemat wzmacniacza lampowego z obciążeniem rezystancyjnym
   Z lewej uproszczony schemat wzmacniacza lampowego z obciążeniem rezystancyjnym. Odpowiednie ujemne napięcie siatki  zapewnia źródło prądu B (np. bateria, czy zasilacz)  "plusem" do masy, tak by na siatce było ujemne napięcie względem masy.

Przy takiej polaryzacji siatki przez lampę L płynie prąd Ia, którego wartość zależy od:
- wartości napięcia zasilania +Uz,
- wartości ujemnego napięcia -Us na siatce lampy L,
-
wartości rezystancji lampy (wartości przejścia anoda-katoda Rak).  Rak może przyjmować (teoretycznie) wartości od 0 do nieskończoności,
- wartości rezystora Ra, (w tym przykładzie), bo lampa może też być obciążona drugą lampą w układzie kaskady, czy indukcyjnością).

Prąd anodowy Ia jest tym większy, im wyższe jest napięcie zasilające +Uz i im mniejsze są rezystancje Rak i Ra.
Rezystancja lampy Rak zależy od wartości ujemnego napięcia siatki -Us i jest tym mniejsza, im bliższe zeru jest napięcie siatki.
Zmienna rezystancja Rak steruje prądem anody Ia w takt zmian napięcia siatki.
Rezystancja obciążenia Ra wyznacza wartość prądu anody Ia.

Zwróćmy uwagę, iż na anodzie lampy (w punkcie UA na schemacie z lewej), panuje napięcie niższe od napięcia zasilania +Uz o spadek napięcia URa który powstaje na rezystancji obciążenia.
Takie niższe napięcie będziemy nazywać napięciem ANODOWYM, lub "napięcie na anodzie".

 Od czego zacząć?

Zwykle zaczyna się od ustalenia warunków pracy lamp w przedwzmacniaczu,  jeśli mamy do czynienia z obciążeniem rezystancyjnym (oporowym) lampy.

Szukamy w Internecie karty katalogowej (data sheet) danej lampy. Każdy producent podaje mniej lub bardziej obszerne karty katalogowe lamp, w których także znajdziemy charakterystyki lamp. Warto je wydrukować by móc rysować na papierze.
Są też w Internecie programy ułatwiające dobieranie punktu pracy. 

Obszerny katalog lamp elektrodowych (data sheet z charakterystykami) znajdziemy na stronie Franka Philipse'a: https://frank.pocnet.net/. Podany link to jeden z kilku mirrorów strony Franka. Producenci podają zwykle skrócone dane lamp, bardziej popularne lampy mają wersje rozszerzone, warto poszukać.

Zaczniemy od charakterystyki anodowej (bo są też siatkowe). Charakterystyka anodowa opisuje wpływ zmian napięcia anody (Ua) na prąd anodowy (Ia) mierzony przy stałym napięciu siatki (-Us).
Czerwona krzywa to hiperbola maksymalnej mocy admisyjnej lampy.
Moc admisyjna lampy (moc dopuszczalna lampy) to maksymalna moc jaką może lampa wypromieniować z anody podczas przepływu prądu w warunkach statycznych, czyli bez podawania sygnału na wejście. Wartość mocy admisyjnej producent zwykle podaje w kartach katalogowych lampy. Wielu producentów podaje tylko podstawowe dane lamp, warto przejrzeć także karty katalogowe innych producentów.
Przekroczenie mocy admisyjnej nie jest zalecane, skraca bowiem żywotność lampy.

Przykładowa charakterystyka anodowa lampy małej mocy (1.5W) po prawej.
Założenia:
Napięcie zasilania Uz wynosi 150V, rezystor anodowy Ra ma wartość 10 kiloomów.
Ponieważ wykreślamy prostą dla parametrów granicznych, przyjmujemy że lampa ma rezystancję przejścia anoda-katoda równą zero (Rak=0). W związku z tym, jedyną rezystancją w obwodzie będzie stanowić rezystor
Ra.
Zgodnie z prawem Ohma wtedy prąd płynący przez lampę i będzie wynosić:
 Ia=Uz/Ra = 150V/10 000 Ohm =0.015A=15mA

Na osi X (napięcie anodowe Ua) zaznaczamy punkt odpowiadający napięciu zasilania Uz, czyli 150V. Na osi Y (prąd Ia) zaznaczamy punkt odpowiadający natężeniu Ia=15 mA. Pomiędzy punktami rysujemy prostą obciążenia dla punktów granicznych (fioletowa linia).
Właśnie wykreśliliśmy na charakterystykach lampy tą tajemniczą "prostą obciążenia" (loadline). Ale prostych obciążenia możemy wykreślić wiele, wystarczy że zmienimy nieco napięcie zasilania czy wartość rezystora.

Gdybyśmy zmienili wartość rezystora Ra na niższą, (przy niezmienionym napięciu zasilania +Uz) to prosta obciążenia zwiększy nachylenie bo zwiększy się prąd anodowy Ia (linia żółta). I odwrotnie.
Przy braku rezystancji obciążenia lampy (Ra=0) linia będzie pionowa (linia zielona).
Zbliżona do pionowej pozycji prosta, pojawi się dla wzmacniaczy (lamp) z obciążeniem indukcyjnym, bowiem rezystancja uzwojeń transformatora jest bardzo mała.

Co mówi nam prosta obciążenia?

Na jej podstawie określimy jaki prąd i jakie jest napięcie na anodzie lampy, gdy siatka ma określoną polaryzację. Ponadto już na pierwszy rzut oka widzimy, czy i przy jakich warunkach zasilania nie została przekroczona dopuszczalna moc lampy (jak w przypadku linii żółtej i zielonej). Pozwoli także na wybranie właściwego punktu pracy wzmacniacza i klasy pracy wzmacniacza.

charakterystyka anodowa

Rys 2. Przykładowa charakterystyka anodowa.
Czerwona linia, to hiperbola maksymalnej mocy admisyjnej lampy.
Proste obciążenia mają różny kąt nachylenia, w zależności od wartości rezystancji obciążenia Ra - przy niezmiennym napięciu zasilania Uz, = 150V i niezmiennym napięciu siatki -Us.
Prosta zielona - w przypadku, gdy Ra=0 i opór lampy Rak jest niski, to maksymalna wartość prądu anodowego Ia ograniczona jest tylko wydajnością prądową zasilacza, więc lampa może szybko zostać uszkodzona.
Ponieważ moc obliczamy według wzoru;
          Pad=Ua * Ia,  tak więc:   Ia= Pad/Ua
Łatwo jest obliczyć maksymalny, dopuszczalny prąd anodowy, jeśli sprawdzimy moc admisyjną w katalogu lampy w tabelach typu: "Ratings", "Maximum ratnings", "Limiting values" czy tp.

  
Prosta obciążenia a zmiana napięcia zasilania

Na tej przykładowej charakterystyce anodowej  (Rys. 3 z prawej) widzimy proste obciążenia równolegle przesunięte względem fioletowej linii obciążenia. Dzieje się tak, gdy przy niezmiennej wartości rezystancji obciążenia (tutaj Ra = 10 kiloomów) zmienimy napięcie zasilania Uz na niższe lub wyższe od pierwotnie założonych 150V.
Linia zielona wskazuje, że wzmacniacz jest zasilany napięciem 100V, w przypadku linii żółtej wzmacniacz zasilany jest napięciem 200 V.
We wszystkich przypadkach rezystor anodowy Ra ma niezmienną wartość, tylko wzmacniacz jest zasilany różnymi napięciami Uz.

Kąt nachylenia prostych nie uległ zmianie, proste zostały przesunięte równolegle o pewną wartość - niżej lub wyżej względem  fioletowej prostej obciążenia.

Omawiane przykłady są oparte na charakterystyce triody małej mocy.
Charakterystyki pentody i tetrody są inne, ale wykreśla się je na podobnej zasadzie.


Czas zająć się punktem pracy (PP).
charakterystyka anodowa2
Rys. 3. Na rysunku, przy stałej wartości rezystora anodowego Ra=10 kiloomów zmieniana jest wartość napięcia zasilania Uz, na 100V (zielona linia) i na 200V (żółta linia).
Jak wspominałem, punkt pracy jest to punkt na charakterystyce (anodowej, lub siatkowej), który określa napięcie i prąd anodowy dla konkretnej lampy we wzmacniaczu, w konkretnych warunkach zasilania. Na rysunku 4. widzimy charakterystykę na której zaznaczono punkty pracy "PP" i "PPmax".
Jak odczytać parametry punktu pracy?
To akurat jest proste. Zwróćmy uwagę, iż na rysunku z prawej punkt PP leży na przecięciu prostej obciążenia z linią charakterystyki anodowej dla napięcia siatki (-)2V. (Rys.4.) Prowadząc odcinek równoległy do osi X oraz Y możemy odczytać wartość prądu anodowego Ia płynącego przez lampę i odpowiedniego napięcia Ua na ANODZIE lampy (a nie napięcia zasilania, bowiem napięcie na anodzie lampy jest niższe o spadek na rezystorze Ra).
Skąd taki punkt? By uzyskać właśnie takie parametry, siatkę lampy  polaryzujemy napięciem Us o wartości -2V (zobacz Rys. 1 - schemat wzmacniacza), przy ustalonym napięciu zasilania Uz i określonej wartości rezystora anodowego Ra.
Zmieniając napięcie polaryzacji siatki, możemy wpływać na wartość prądu anodowego lampy, by ustalić prąd spoczynkowy wzmacniacza!
Dlaczego akurat punkt PP ma być akurat w tym miejscu charakterystyki?
Bo np. takie przyjęto założenia techniczne wzmacniacza albo producent lamp wskazuje, że są to optymalne warunki pracy wzmacniacza.
Prawidłowo punkt pracy powinien leżeć poniżej czerwonej krzywej maksymalnej mocy admisyjnej, w obrębie charakterystyk napięć siatki, ale nie w skrajnych położeniach. Różne położenie punktu będzie miało różne konsekwencja dla pracy lampy, dlatego wybiera się optymalne dla naszych założeń technicznych pracy wzmacniacza, np.: szerokie pasmo przenoszenia lub maksymalne wzmocnienie czy niskie zniekształcenia. Nie ma idealnego położenia, ponieważ lampy nie są idealnym elementem wzmacniającym, pozostaje więc kompromis.

punkt pracy

Rys. 4. Wyznaczanie punktu pracy wzmacniacza na charakterystyce anodowej.
Prąd spoczynkowy (bias) 
Włączamy wzmacniacz, lampa się rozgrzewa, zaczyna płynąć przez nią jakiś prąd anodowy, którego wartość powoli się podnosi w miarę rozgrzewania się lampy i po pewnym czasie jego wartość się ustala. Do wejścia wzmacniacza nie jest podawany żaden sygnał. Prąd anodowy płynący przez lampę w takich warunkach (bez sygnału zmiennego na wejściu), nazywamy prądem spoczynkowym, prądem  podkładu lub biasem.
Ale wzmacniacz ma za zadanie wzmacniać sygnał, a nie tylko grzać się bez potrzeby. Gdy na wejście wzmacniacza podamy sygnał audio, sytuacja się zmieni.
Na wstępnie ustalone (przez bateryjkę, z dodatkowego zasilacza czy przez "automatyczny minus") napięcie siatki -2V zostanie nałożony sygnał zmienny - napięcie na siatce będzie się zmieniać w takt sygnału zmiennego (audio), przez lampę będzie płynął zmienny prąd anodowy, co spowoduje, że napięcie na anodzie (na wyjściu lampy) będzie się także zmieniać.
Jeżeli ujemne napięcie siatki będzie wzrastać (zgodnie z fioletową strzałką na rysunku 4) to prąd anodowy będzie malał, ale na ANODZIE lampy będzie wzrastało napięcie. I sytuacja odwrotna - ujemne napięcie siatki maleje w kierunku zera (żółta strzałka) - prąd wzrasta a napięcie na anodzie lampy maleje.
W ten sposób prąd anodowy (a także napięcie anodowe) oscyluje w takt napięcia na siatce wokół punktu pracy po prostej obciążenia.
Zwróćmy uwagę, że strzałki żółta i fioletowa mają taką samą amplitudę 2V, licząc od punktu pracy (czyli od -2V do 0V oraz od -2V do -4V,  mimo różnych długości strzałek na rysunku 4). Ponieważ praca w zakresie dodatnich napięć siatki (z prądem siatki) nie jest wskazana, tak więc amplituda sygnału wejściowego (w tym przypadku, oczywiście) wynosi maksymalnie 4V. Podanie do wejścia wzmacniacza sygnału o większej amplitudzie powoduje znaczny wzrost zniekształceń (przesterowanie wzmacniacza).
Na rysunku 5 obok, widzimy, że podany na wejście sygnał o amplitudzie 4V powoduje zmiany prądu anodowego o amplitudzie 6 mA, natomiast amplituda napięcia na wyjściu wynosi ok. 65 V.
charaktrrystyka napięcie-prąd
Amplituda zmian prądu anodowego jest zgodna w fazie z napięciem wejściowym, natomiast napięcie wyjściowe ma fazę odwróconą o 180 stopni.
Zmiany tak prądu anodowego jak i napięcia anodowego na charakterystyce nazywane są dynamicznymi warunkami pracy wzmacniacza.
Rys. 5. Sygnał wejściowy o amplitudzie 4V powoduje zmianę prądu anodowego o amplitudzie ok. 6 mA i zmiany napięcia anodowego o amplitudzie ok. 65V (przykład).


Wybierając miejsce położenia punktu pracy możemy:


- wybrać taki punkt pracy by zniekształcenia wzmacnianego sygnału były jak najmniejsze. Na rysunku 4, powyżej widać, że fioletowa strzałka jest krótsza od żółtej. Jest to spowodowane nierównomiernymi odstępami pomiędzy liniami charakterystyki siatek, które stają się bardziej gęste w miarę wzrostu ujemnego napięcia siatki. Nierównomierne rozmieszczenie linii charakterystyki wprowadza zniekształcenia we wzmacnianym sygnale. Warto więc skorygować punkt pracy PP, lub zmniejszyć amplitudę sygnału wejściowego tak, by zniekształcenia nie były duże.

- wykorzystać możliwie największą, dopuszczalną moc lampy (np. w lampach mocy). Wybieramy w takim wypadku punkt leżący blisko krzywej mocy danej lampy, zwiększając napięcie zasilania Uz i ujemne napięcie siatki by amplituda sygnału mogła być jak największa. Na naszym schemacie będzie to punkt PPmax (przykładowo) leżący na prostej blisko czerwonej linii krzywej mocy danej lampy.

- na charakterystyce łatwo graficznie obliczyć wzmocnienie napięciowe lampy w konkretnych warunkach pracy. Zobaczmy jeszcze na rysunek 4. Amplituda sygnału na wejściu lampy wynosi 4V (żółta + fioletowa strzałka wskazują linie napięcia siatki od zera do -4V). Taka amplituda sygnału na wejściu powoduje zmianę napięcia anodowego na wyjściu wzmacniacza od ok. 40V (żółta kropka na osi X) do ok. 105V (fioletowa kropka na osi X). Stąd amplituda sygnału na wyjściu (na anodzie lampy) wynosi: 105V - 40V = 65V.
Ponieważ sygnał wejściowy o amplitudzie 4V powoduje zmianę o amplitudzie 65 V na wyjściu, tak więc wzmocnienie napięciowe wynosi 65/4 = 16,25 V/V (są to dane przykładowe).

- na podstawie charakterystyk można obliczyć zniekształcenia spowodowane nierównomiernością charakterystyk lampy. Zwróćmy uwagę, iż linie napięcia siatkowego, w miarę wzrostu ujemnego napięcia siatki, zagęszczają się. Powoduje to nierównomierne wzmocnienie sygnału. Sygnał audio podawany siatkę, w zależności od jego wartości i polaryzacji, powoduje zmiany napięcia siatki od -2V do 0 V (strzałka żółta na rys. 4) i od -2V do -4V (fioletowa strzałka na rys.4). Sygnał wejściowy powoduje zmiany tak prądu anodowego jak i napięcia na anodzie lampy. Gdy na osi X odczytamy różnice napięć od punktu pracy PP to zauważymy, że różnica napięć w zakresie żółtej strzałki wynosi: 75V-40V= 35V a różnica napięć w zakresie strzałki fioletowej wynosi" 105V-75V=30V. Takie nierównomierne wzmacnianie sygnałów powoduje zniekształcenia. Wartość tych zniekształceń można obliczyć na podstawie charakterystyk, ale o tym w dalszych częściach.
Lampa niestety, jest nieliniowym elementem wzmacniającym, szczególnie przy dużych amplitudach sygnału wejściowego.

Omówione charakterystyki dotyczyły triody, ale dla pentod zasada wykreślania jest taka sama, trochę inaczej interpretuje się wyniki.
  
wzmacniacz-obciążenie dynamiczne
Rys. 6. Wzmacniacz lampowy z kolejnym stopniem.
Wartości rezystorów: Ra=100k, Rs2=300k,
napięcie zasilania Uz=200V
Jest też coś jeszcze...
Zobaczmy na rysunek 6 z lewej. Trochę różni się od schematu  z rysunku 1 na początku strony, bowiem przedstawia fragment wzmacniacza jaki stosuje się w rzeczywistości, z kolejną lampą L2 w następnym stopniu wzmacniacza. Układ pierwszej triody L1 został uzupełniony o dwa rezystory: siatkowy Rs, którego zadaniem jest połączenie galwaniczne siatki z masą oraz rezystor katodowy Rk - którego zadaniem jest spolaryzowanie siatki ujemnym napięciem o żądanej wartości. O jego roli piszę na stronie o lampach cz. 1.
Zasada działania tego stopnia wzmacniacza jest taka sama jak opisana powyżej, ale z anody lampy L1 wzmocniony sygnał zmienny przechodzi do siatki kolejnej lampy L2 przez kondensator Cwy. Ponieważ obie lampy odseparowane są od siebie kondensatorem Cwy przez który prąd stały nie przepływa, punkt pracy pierwszej lampy L1 NIE zmienia się.
Gdy podamy na wejście wzmacniacza sygnał audio, zostaje on wzmocniony w lampie L1 i przez kondensator Cwy zasila siatkę drugiej lampy L2. Ten sygnał zmienny jest uziemiony do masy przez rezystor Rs2.
Teraz najważniejsze, chociaż nieoczywiste  - rezystor Rs2 tworzy bocznik rezystora anodowego Ra. Elektrycznie, (tylko dla sygnałów zmiennych),  rezystor Ra i rezystor Rs2 są połączone równolegle i lampa L1 tak to "widzi".

Jakie są tego konsekwencje?
Wypadkowa rezystancja obciążenia rezystora anodowego będzie niższa niż przyjęliśmy podczas wykreślania prostej obciążenia.

By obliczyć wypadkową wartość rezystora posłużymy się wzorem na równoległe łączenie rezystancji: Rwyp= Ra*Rs2/(Ra+Rs2).

Jak duży będzie spadek wypadkowej rezystancji  (pamiętamy - tylko dla sygnałów zmiennych) - to zależy od wartości rezystorów.
Rezystory siatkowe mają dużą wartość od 100k do 1M (czasem więcej), natomiast rezystor anodowy - różnie - od małej wartości (kilka kiloomów), do bardzo dużej.
Sprawdźmy na przykładzie: Ra=10 kiloomów, Rs2=500 kiloomów. Tak więc: Rwyp =10*500/(10 +500) =9,804 k.
W przypadku dużej różnicy w rezystancjach (Rs2>>Ra), wpływ bocznika na rezystancję anodową Ra nie jest duży. Różnica wynosi 200 omów, możemy przyjąć że wpływ na charakterystykę dynamiczną wzmacniacza będzie pomijalny.
Inaczej jest gdy różnica rezystancji nie jest zbyt duża. Np. gdy Ra= 100 k i Rs2=300 k, to wypadkowa rezystancja wyniesie Rwyp=75k, czyli wartość wypadkowej rezystancji anodowej spadnie o 25%, co wyraźnie zmieni nachylenie charakterystyki dla sygnałów zmiennych.
  
Jak wykreślić prostą obciążenia dla sygnałów zmiennych?

By łatwiej było zobrazować, narysowałem nieco inną, przykładową charakterystykę.
Najpierw rysujemy prostą obciążenia dla prądu stałego która jest wykreślona fioletową linią dla wartości:
- napięcie zasilania Uz = 200V
- rezystor anodowy Ra=100k,
Teraz obliczymy wartość wypadkową (dynamiczną) rezystorów Ra i Rs2 gdzie wartość rezystora siatkowego wynosi (przykładowo) Rs2=300k.
Obliczamy wartość wypadkową: Rwyp=Ra*Rs2/(Ra+Rs2)=100*300/(100+300)=75 kiloomów.
Jak widać różnica jest i to spora, bo Rwyp jest o 25% niższe dla sygnałów zmiennych.

Jak teraz wyrysować prostą dla sygnałów zmiennych (dynamiczną)?

Wyrysujemy ją posługując się charakterystyką, po wcześniejszym wykreśleniu na niej prostej pomocniczej, którą jest  niebieska przerywana linia AB (Rys.7).

Jak pamiętamy, do wykreślenia prostej obciążenia potrzebne są dwa punkty na osiach X i Y - napięcie zasilania i wartość prądu anodowego.
Do wykreślenia linii pomocniczej AB napięcie zasilania Ua możemy dowolnie przyjąć - przyjmujemy więc, że ma wartość Ua =75V. Zaznaczamy na osi X (punkt B).
Teraz musimy obliczyć jaki będzie prąd anodowy. Korzystamy z prawa Ohma i wzoru na prąd Ia=Ua/Rwyp.
prosta dynamiczna

Rys. 7. Wykreślanie prostej obciążenia dla sygnałów zmiennych (prostej dynamicznej).
Fioletowa prosta - dla napięcia stałego.
Zielona prosta - dla sygnałów zmiennych.
Niebieska AB - prosta pomocnicza.

Rwyp obliczyliśmy powyżej, jest to wypadkowa dwóch rezystorów Ra i Rs2, i wynosi Rwyp=75 kiloomów.
A napięcie Ua? No właśnie przyjęliśmy, że będzie wynosić 75 V.
Tak więc Ia = Ua/Rwyp = 75/75000=0,001A=1mA
Zaznaczamy więc na osi Y punkt 1 mA (A) i następnie wykreślamy prostą do napięcia Ua=75V (B). Mamy linię AB (niebieską), której nachylenie odpowiada rezystancji wypadkowej, 75 kiloomów.
Teraz ostatnia czynność, nałożenie tej prostej pomocniczej AB na fioletową linię charakterystyki statycznej.
Jak pisałem powyżej (Rys. 3), jeżeli zmienia się tylko napięcie zasilania U, to proste obciążenia są przesunięte względem siebie równolegle.
Przesuwamy więc równolegle od prostej AB  nową prostą dynamiczną (niech będzie zielona) i nakładamy na prostą obciążenia statyczną (na fioletową) tak, by przechodziła przez punkt pracy PP.
Jak widzimy na rysunku 7 proste - fioletowa i zielona - mają różne kąty nachylenia.

Dlaczego rysujemy prostą dynamiczną?

Jeżeli prosta dynamiczna ma kąt nachylenia zbliżony do prostej statycznej, to wpływ rezystora Rs2 na pracę lampy będzie nieznaczny więc wpływ można pominąć.

Ponieważ we wzmacniaczu wzmocnienie zależy od wartości rezystancji obciążenia lampy, więc znaczne zmniejszenie wypadkowej rezystancji powoduje spadek amplitudy napięcia wyjściowego tej lampy.
Od wartości rezystancji obciążenia lampy pracującej w danym stopniu wzmacniacza zależy też pasmo przenoszenia.


Został nam do omówienia jeszcze temat:  punkt pracy a klasa pracy wzmacniacza oraz określenie dynamicznych warunków pracy wzmacniacza z obciążeniem reaktancyjnym (transformatorem wyjściowym) dla trybu pracy z  pojedynczym elementem (SE) oraz w układzie przeciwsobnym Push-Pull.
Ale o tym już na następnej stronie "O lampach cz.6".

Bibliografia


audio retro  >> o lampach elektronowych >  
I
o lampach cz. 1. I o lampach cz. 2 I o lampach cz. 3. I o lampach cz. 4. I o lampach cz. 5. I o lampach cz. 6. I


 

powrót do góry >

I strona główna I audio retro I projekty audio I w wolnym czasie I warto odwiedzić I  

©  2000 - 2024 "A"| Projekt strony: S.C.  |  Wszelkie prawa zastrzeżone