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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Lampe UMZCH entrée de gamme. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Amplificateurs de puissance à tubes Au fil des ans, la technologie d'amplification du son a accumulé un grand nombre de solutions techniques qui vous permettent d'obtenir d'excellents résultats, cependant, malgré tout, de nombreux concepteurs (non seulement des radioamateurs, mais aussi des entreprises sérieuses) reviennent encore et encore à leurs racines - comme simple que possible du point de vue des circuits, mais en même temps en même temps pour les solutions les plus efficaces qui vous permettent d'obtenir un son de haute qualité. L'un de ces domaines de conception est la construction d'UMZCH sur des tubes à vide. (UMZCH - Amplificateur de puissance à fréquence audio). Cependant, ici, nous devons rendre hommage - malgré l'apparente simplicité des circuits électriques, tout le monde ne réussit pas à obtenir un son "décent". Mais si un radioamateur expérimenté ne parvient pas à apporter une seule pièce de plus à sa tirelire d'expérience, alors pour un débutant ce problème, étant insoluble par lui-même, peut le priver définitivement de son désir de s'engager dans le design. Cependant, cela vient déjà du domaine de la psychologie ... :) L'attention des constructeurs novices se voit offrir un tube UMZCH très simple à répéter et, surtout, non capricieux et de qualité suffisante, qui utilise des lampes et des pièces courantes largement utilisées à leur époque dans les téléviseurs et les radios. L'amplificateur a été développé comme un amplificateur terminal (c'est-à-dire qu'il n'inclut aucune commande de tonalité ni aucun autre composant, tel que des commutateurs, des préamplis correctifs, etc.) et était à l'origine destiné à amplifier le signal provenant de la carte son de l'ordinateur. , de très bonnes caractéristiques (subjectivement) lui permettent d'être utilisé pour amplifier le signal d'autres sources plus "sérieuses" (lecteur CD, lecteur de disque vinyle, magnétophone, etc.) Un diagramme schématique d'un canal de l'amplificateur est illustré à la fig. une
L'amplificateur est à deux étages. Le premier étage est construit sur une moitié de la double triode 6N3P (VL1) et est un étage d'amplification de tension classique. La seconde moitié de la lampe est utilisée dans le second canal de l'amplificateur.
Sur les résistances R4, R5, en raison du courant cathodique qui les traverse, une tension de polarisation est créée, qui définit le mode de fonctionnement de la lampe. L'absence d'un condensateur dans le circuit cathodique (qui est généralement présent dans les conceptions industrielles et est connecté en parallèle avec la résistance cathodique) n'est pas sans signification - cela vous permet d'obtenir un OOS local dans la cascade, grâce à quoi, bien que le gain est quelque peu réduite, la linéarité de la cascade est augmentée. La profondeur d'un tel OOS local est faible et est déterminée par le rapport des valeurs de résistance des résistances R4 et R6. Cette technique vous permet également de "tuer" le deuxième lapin - il est très pratique d'appliquer une tension du OOS général au circuit cathodique, ce qui est fait dans notre cas - le signal de la sortie de l'amplificateur à travers le diviseur formé par les résistances R5 et R4 est alimenté directement à la cathode. Le type de lampe et le point de fonctionnement ont été choisis en fonction de la volonté d'obtenir un régime dans la section linéaire du CVC (caractéristique tension-ampère) de la lampe, alors que l'apparition du courant de grille serait rédhibitoire (le courant dans le le circuit de grille se produit lorsque la tension devient positive par rapport à la cathode, il y a donc de fortes distorsions de signal) dans n'importe quel mode de fonctionnement de l'amplificateur, et une petite impédance de sortie de l'étage avec une amplification suffisante, ce qui vous permettra pour "ignorer" les capacités parasites de l'installation et de la lampe, et l'inductance des résistances de l'étage suivant. Mais avec tout cela, le courant d'anode doit être suffisamment faible pour assurer la longévité de la lampe. En conséquence, la résistance dans le circuit anodique était de 47 kOhm et le courant anodique était de 3 mA (avec le courant anodique régulé par le livre de référence 8 mA pour la lampe 6N3P) - à ce stade, les caractéristiques I – V sont assez linéaires pour un signal d'entrée avec une oscillation jusqu'à 3 volts. Le gain de tension de la cascade est de 16,5. Le deuxième étage ne diffère pas non plus par son originalité - il s'agit d'une cascade à cycle unique typique construite sur une puissante pentode de sortie 6P14P (VL2). La résistance de cathode R9 définit le point de fonctionnement de la lampe (courant d'anode 48 mA, deuxième grille 7 mA), et organise également un OOS peu profond local. La résistance dans le circuit de la grille est choisie avec une résistance relativement faible pour réduire l'influence des capacités parasites de l'installation et le courant de fuite de la première grille (en général, les lampes ont toujours un courant de fuite dans le circuit de la première grille, même lorsque la tension sur celui-ci est négative par rapport à la cathode, mais c'est plus perceptible pour les lampes de forte puissance. La valeur de ce courant est de l'ordre de plusieurs μA. L'effet négatif est le "départ" du mode de la lampe) , mais il est important que sa résistance soit bien supérieure à la résistance de sortie de l'étage précédent. La lampe du deuxième étage est chargée sur le transformateur de sortie - il est nécessaire de faire correspondre la résistance de sortie élevée de la lampe (environ 4,5 kOhm) avec une charge de résistance relativement faible. Le principe du choix d'un transformateur pour cette conception - "bon marché et joyeux" - des transformateurs de type TVZ-1-9 ont été utilisés, qui étaient utilisés à la fois dans les téléviseurs et dans certains récepteurs radio. Vous pouvez utiliser d'autres types de transformateurs audio de sortie, il est seulement important qu'ils soient conçus spécifiquement pour être utilisés dans des étages de sortie asymétriques. Vous pouvez même expérimenter avec des transformateurs de type TVK (utilisés dans les étages de sortie d'un balayage vertical), mais vous devez être conscient que le transformateur de sortie est peut-être le détail le plus important dans un amplificateur à tube - sa qualité déterminera en grande partie la qualité de l'amplificateur dans son ensemble. Gain de tension de l'étage de sortie 0,85 (mesuré à une charge de 4 ohms) À l'entrée de l'amplificateur, un filtre est utilisé qui ne laisse pas passer les basses fréquences de la gamme audio à l'entrée de l'amplificateur (à partir d'environ 40 Hz et moins). La nécessité d'un tel filtre est causée par les considérations suivantes : a) la plupart des systèmes acoustiques domestiques de la classe moyenne ont des fréquences de fonctionnement inférieures de 40 à 60 Hz et, en principe, ne sont pas capables de reproduire un signal avec une fréquence inférieure à ce seuil - le signal fourni au système acoustique est évidemment inférieur à sa fréquence minimale de fonctionnement ne génère qu'une importante distorsion supplémentaire due au déplacement des cônes des haut-parleurs par ce signal ; b) les locaux domestiques sont de petite taille et, par conséquent, à basses fréquences dans ces locaux, il existe de nombreuses résonances qui provoquent l'effet de "marmonnement" pendant la lecture, et plus la pièce est petite, plus cet effet est prononcé, plus les fréquences sont élevées la résonance se manifeste; c) avec une fréquence décroissante, la puissance de l'amplificateur nécessaire à la lecture devrait augmenter (ceci est vrai pour toute la gamme de fréquences) - par exemple, si 100 W suffisent pour reproduire un signal avec une fréquence de 3 Hz à un volume normal, alors pour reproduire 50 Hz avec le même volume, il faut déjà 12W de puissance de sortie d'ampli ; d) la fréquence de fonctionnement inférieure de la plupart des transformateurs audio industriels est de 40 à 50 Hz - à des fréquences plus basses, le transformateur, ainsi que le système acoustique, perd de son efficacité (cela est dû à la valeur finie de l'inductance de l'enroulement primaire), et en combinaison avec la puissance plus élevée du signal à basse fréquence génère également une distorsion significative. Compte tenu de tout cela, ainsi que du fait que la puissance de sortie de l'étage d'amplification asymétrique d'une lampe 6P14P est limitée à 4,5 W, il a été décidé d'utiliser un tel filtre. Bien sûr, si vous utilisez des transformateurs et des systèmes acoustiques de haute qualité, un tel filtre n'est pas nécessaire. Dans ce cas, vous ne pouvez pas le monter en supprimant R2 pour cela et en remplaçant C2 par un cavalier. Pour l'avenir, je voudrais noter que lors de la comparaison du son d'un amplificateur avec et sans filtre, la préférence subjective a toujours été donnée à la variante d'un amplificateur avec filtre - les basses, contrairement aux prévisions, sont plus "élastiques" en raison de l'élimination de la surcharge de l'étage de sortie et une réduction significative du "marmonnement" de la pièce.
Блок питания L'amplificateur est assez simple - il s'agit d'un transformateur, également tiré d'un vieux téléviseur à tube, avec un redresseur de tension d'anode (Fig. 2). La capacité du condensateur de filtrage C7 est choisie relativement petite - cela est dû au désir de réduire le courant de crête à travers les diodes de redressement (ce n'est un secret pour personne que les diodes de redressement fonctionnant sur une charge capacitive ne sont ouvertes que pendant une courte période de temps par rapport à la durée de l'alternance, et à ce moment le courant les traverse, dépassant largement la moyenne consommée par la charge). Mais comme les ondulations de tension sont assez importantes sur une petite capacité, le filtre R1 C10 est utilisé dans l'amplificateur (Fig. 5), où la capacité C5 peut déjà être assez importante pour les supprimer efficacement. Le premier étage est également alimenté par le même filtre R7 C3, qui le protège en outre des ondulations de tension d'alimentation causées par le fonctionnement du deuxième étage. La chaîne R11-R14 (Fig. 1) est commune aux deux canaux de l'amplificateur et est conçue pour créer un potentiel positif du circuit du filament par rapport aux cathodes des lampes. Cela est nécessaire pour réduire le fond de courant alternatif - un filament fortement chauffé et la cathode forment une sorte de diode à vide, et s'il y a une tension positive sur la cathode par rapport au filament à un moment donné, un petit courant circulera du filament à la cathode. Ce courant va également traverser les résistances cathodiques, provoquant une chute de tension à leurs bornes, qui sera alors amplifiée par tous les étages suivants au même titre que le signal utile. Les R11 et R12 connectés en série remplissent une autre fonction - les capacités des filtres de puissance sont déchargées à travers eux lorsque l'amplificateur est éteint. Le courant total consommé par les lampes à incandescence est de 1,85 A. L'enroulement filamentaire du transformateur doit être conçu pour ce courant (ou plus), sinon l'enroulement filamentaire du transformateur risque de surchauffer. Construction et détails Les deux canaux de l'amplificateur, à l'exception de l'alimentation, sont entièrement montés sur une seule carte de circuit imprimé (riz 3). Étant donné que les lampes dissipent beaucoup de chaleur, cela n'a aucun sens de s'efforcer d'obtenir une densité de montage élevée. Pour la même raison, il est souhaitable d'utiliser de la fibre de verre en feuille comme matériau pour une carte de circuit imprimé - ce matériau est plus résistant à la température que la textolite ou les getinaks et ne se déforme pas lorsqu'il est chauffé, ce qui arrive souvent avec les cartes à base de getinaks. Les résistances peuvent être de type BC ou MLT. R1-R5, R13 et R14 peuvent être de n'importe quelle puissance (le circuit imprimé est conçu pour installer des résistances telles que BC-0,5 et MLT-0,5), R6, R7, R8, R11 et R12 est préférable de prendre une puissance d'au moins 0,5 W (Pour R7 et R8, cela n'est pas tant dû à la puissance dissipée sur eux, mais à la possibilité de "tirer" entre les spires du fil au moment où l'alimentation est fournie à l'amplificateur). R9 doit être d'au moins 1W, R10 - 2W. R10 est préférable de prendre un fil - également en raison de la panne possible au moment de la mise sous tension, mais dans les cas extrêmes, MLT-2 convient également. Les résistances des résistances R1, R11-R14 peuvent différer sensiblement de celles indiquées sur le schéma : R1 peut être de 100 kOhm à 1 MΩ ; R13, R14 de 1 à 100 kOhm, mais de préférence la même résistance ; la résistance R11 peut varier de 100 à 470 kOhm, et la résistance R12 doit être 5 à 15 fois inférieure à la résistance R11. R7 peut être de 2 à 8,2 kOhm. La résistance R10 ne doit pas être augmentée, mais toutes les résistances comprises entre 100 et 220 ohms peuvent être utilisées. La résistance R6 peut également varier - de 22 à 75 kOhm, cependant, il faut tenir compte du fait qu'avec une augmentation de la résistance R6, il est nécessaire d'augmenter la résistance R4, à la suite de quoi la profondeur de la rétroaction sera changer légèrement, et donc la sensibilité de l'amplificateur changera. Pour régler la sensibilité souhaitée, vous devrez sélectionner la résistance R5. La résistance R9 ne doit pas être modifiée - seulement en dernier recours, vous pouvez installer une résistance d'une résistance de 130 ohms. La carte de circuit imprimé fournit deux emplacements pour la résistance R12 (marquée R12 "dans le schéma de câblage), connectées en parallèle, de sorte que deux résistances avec une résistance supérieure à la valeur nominale peuvent également être utilisées comme R12. Les résistances R4, R5 et R9 pour les deux canaux ne font pas de mal à ramasser par paires avec les valeurs de résistance les plus proches - cela facilitera le réglage de l'amplificateur. Les condensateurs C1, C2 et C4 sont des condensateurs à film. C1 et C2 types K73-9, C4 - K73-17. La capacité C4 peut être de 0,47 à 1,5 uF. La tension de fonctionnement des condensateurs C1 et C2 n'est pas critique (des condensateurs avec une tension de 100 V sont utilisés), la tension du condensateur C4 doit être d'au moins 250 V. D'autres types de condensateurs peuvent être utilisés, cependant, il faut prendre en compte compte que, par exemple, les condensateurs métal-papier ou mica auront des dimensions beaucoup plus grandes, et l'utilisation de condensateurs ferroélectriques dans les circuits audio est inacceptable en raison de l'effet piézoélectrique important. L'utilisation de condensateurs non scellés (tels que BMT, MBM) est également inacceptable en raison de la présence de courants de fuite dans ceux-ci. Les condensateurs électrolytiques ne sont absolument pas adaptés. Condensateurs de filtre de puissance - toute taille électrolytique appropriée avec une tension de fonctionnement d'au moins 300 V. La capacité C3 doit être d'au moins 10 microfarads (cependant, dans ce cas, il est souhaitable d'augmenter la résistance R7 à 5,1-6,2 kOhm), il est indésirable de réduire la capacité C5 ( dans les cas extrêmes, vous pouvez mettre 220 microfarads). Il n'est pas non plus souhaitable de réduire la capacité du condensateur de filtrage C7 dans l'alimentation. Les diodes du pont redresseur peuvent également être remplacées par d'autres, il est seulement important que lorsque l'amplificateur est allumé, elles puissent supporter le courant de charge des condensateurs de filtrage (jusqu'à 2 A) et soient conçues pour une tension inverse d'au moins 400 V. D226G est tout à fait approprié.
Des douilles PL9-2 ont été utilisées pour placer les lampes. D'autres prises pouvant être installées sur une carte de circuit imprimé conviennent également. En l'absence de cela, vous pouvez utiliser des panneaux qui ne conviennent pas au câblage imprimé. Pour installer sur une carte, vous pouvez souder des morceaux d'un fil unipolaire épais à leurs bornes, à l'aide desquels la prise sera installée sur la carte. Cependant, il serait préférable de modifier directement les conclusions du panneau, en mordant une partie de la conclusion avec des pinces coupantes (pinces) (voir photo). Les cavaliers JP1 sont utilisés à partir de cartes mères d'ordinateur défaillantes. Les broches du connecteur par lequel le signal est envoyé à l'entrée de l'amplificateur sont du même type. Des broches sont également montées sur la carte pour connecter le transformateur de sortie et l'alimentation - elles sont utilisées à partir des connecteurs unifiés utilisés dans les téléviseurs. Les fils de ces broches sont soudés, bien que l'utilisation de connecteurs ne soit pas exclue. Lors de l'installation, une attention particulière doit être accordée à la connexion à un fil commun - tous les circuits d'un fil commun doivent être connectés soit en un point, soit dans une séquence strictement définie. Sur le circuit imprimé, cette séquence est observée - il suffit de s'assurer qu'il n'y a pas de connexions "supplémentaires". La puissance de sortie nominale de l'amplificateur est de 3 W, le maximum est de 4 W, la tension d'entrée nominale est de 0,75 V. Cette puissance est tout à fait suffisante pour une écoute confortable des programmes audio dans une pièce de 30 m2 (les systèmes acoustiques 6AC-224 sont utilisés, du kit radiogramme Cantata-205). L'apparence de l'amplificateur monté sur la carte est montrée sur la photo
Établissement amplificateur est facile. Tout d'abord, assurez-vous que l'alimentation électrique fonctionne. La tension '+275' peut être comprise entre 250 et 300 V (selon le type de transformateur utilisé). Une tension alternative de 6,3 V est considérée dans la plage normale si elle n'est pas inférieure à 6,0 V, mais pas supérieure à 6,5 V. Ensuite, la carte amplificateur est connectée à l'alimentation. Les lampes ne sont pas encore installées. Tableau 1 - tension sur panneaux sans lampes
Après avoir connecté la carte, vous devez vérifier les tensions entrantes sur les panneaux de lampes. Le tableau 1 montre les valeurs de tension pour ce cas. En référençant très soigneusement la mesure de tension sur le 2ème couteau de la prise VL2 - il devrait y avoir un "0" absolu. La moindre tension continue positive ne signifie qu'une chose - le condensateur C4 fuit et doit être remplacé à allumer les lampes. La tension "+49" est la tension obtenue au niveau du diviseur R11-R12, et si vous avez modifié les valeurs de ces résistances, elle peut différer de celle spécifiée, mais dans tous les cas, elle doit correspondre à la tension au point de connexion R11-R14. L'absence ou l'écart important entre la tension "+275" sur n'importe quelle branche indique un dysfonctionnement de ce circuit, généralement un circuit ouvert. Bien entendu, C3 ou C5 peuvent encore être défaillants, mais dans ce cas la conséquence de leur défaut se traduira par la carbonisation des résistances R7 ou R10, respectivement. Tableau 2 - tension sur les pattes des lampes
Si tout est en ordre, coupez l'alimentation, connectez des enceintes ou une charge équivalente (qui peut être une résistance d'une résistance de 3,9 à 8,2 ohms et d'une puissance dissipée d'au moins 2 W), retirez le cavalier JP1 et installez les lampes . Nous alimentons l'amplificateur et contrôlons immédiatement à nouveau la tension aux jambes de 3 lampes VL2. Au fur et à mesure que les cathodes se réchauffent, elles devraient augmenter progressivement jusqu'à +6,0..6,1 V, puis le rester - cela indiquera que les lampes ont atteint le mode de fonctionnement normal. Une tension supérieure à 6,3 V indique une forte usure de la lampe (la pente de la caractéristique a diminué, en règle générale, en raison de la contamination par le gaz à l'intérieur de l'ampoule de la lampe), une tension sous-estimée (d'environ 5,8 et moins) est également caractéristique des lampes à longue durée de vie (perte d'émission) - ces ampoules doivent être remplacées. Les tensions sur les autres jambes des lampes sont indiquées dans le tableau 2. Les tensions sur les anodes et les cathodes VL1 sont indiquées pour le cas d'un JP1 ouvert - lors de sa mise en place, les tensions sur les anodes chuteront à 110. .120 volts, et sur les cathodes à 1,7..1,8 AT. Si les tensions sont dans les limites autorisées, vous pouvez essayer d'appliquer un signal de petite amplitude à l'entrée de l'amplificateur (environ 25-50 mV, car JP1 est supprimé et la sensibilité est maximale). En cas de succès, il ne reste plus qu'à s'assurer que le retour global est négatif. Pour ce faire, installez soigneusement JP1 en place. Si dans ce cas l'auto-excitation de l'amplificateur se produit, accompagnée d'un bruit fort, d'un hurlement ou d'un sifflement dans le système de haut-parleurs, dans ce cas, il est nécessaire de changer les extrémités de l'enroulement secondaire du transformateur de sortie entre elles. Sur ce point, l'ajustement peut être considéré comme terminé. Mesures de sécurité 1. Lors de tout travail d'installation, l'appareil doit être hors tension. Étant donné que l'amplificateur utilise des condensateurs de stockage de grande capacité, il est nécessaire d'attendre leur décharge, qui se produit dans les 30 à 40 secondes après la mise hors tension de l'amplificateur. Lorsque vous testez l'alimentation séparément de l'amplificateur, soyez prudent - dans ce cas, le condensateur C7 est capable de stocker une charge très longtemps (jusqu'à plusieurs jours). Pour assurer la décharge du condensateur, une résistance d'une résistance de 100 kΩ à 1 MΩ et d'une puissance d'au moins 0,5 W doit être temporairement soudée en parallèle. Il est fortement déconseillé de décharger les condensateurs en court-circuitant leurs bornes (par exemple, avec un tournevis ou une pince à épiler) - cela peut entraîner à la fois une défaillance du condensateur et des blessures.
littérature 1. DS Gurlev. Manuel des appareils électroniques. - "Technique", Kyiv, 1966
Auteur : Andrey Kovalev (Tioumen) ; Publication : cxem.net
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