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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Caractéristiques de la conception des unités à ultrasons à tubes modernes. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Amplificateurs de puissance à tubes
Parmi les exigences imposées à une époque à la partie basse fréquence de tout appareil d'ingénierie radio, la plus importante était l'efficacité. L'amplificateur nécessitait la consommation minimale possible de l'alimentation. De nombreux sacrifices ont été consentis pour cela : pour l'étape finale, par exemple, le mode classe A a été considéré comme peu économique, et la classe AB2 a été privilégiée par rapport à la classe AB1 partout où le niveau de distorsion donné le permettait. En deuxième lieu se trouvaient les exigences relatives au poids et aux dimensions des principaux composants du sondeur à ultrasons, principalement les transformateurs de sortie et de transition. Derrière eux se trouvaient les exigences d'une fabricabilité maximale de la production, en particulier des unités de bobinage, et d'une facilité d'installation. Idéalement, le nombre de lampes et de pièces dans une unité à ultrasons devrait être minimal et il était hors de question d'utiliser des pièces avec une tolérance de cinq pour cent. Dans le concept moderne de reproduction sonore de haute qualité, la qualité d'un amplificateur à tube moderne constitue son principal avantage. Tout le reste, sans regret, est sacrifié au profit de cet indicateur. Des concepts tels que l'efficacité, le poids, les dimensions, le coût, la complexité de la production sont considérés non seulement comme insignifiants, mais, en général, comme indignes d'attention. Aucune difficulté technologique n’est considérée comme un obstacle. Le processus d'assemblage sur chaîne de montage lui-même est remis en question et la répétabilité de deux appareils sortant de la chaîne de montage l'un après l'autre est considérée comme inutile. L'utilisation de pièces avec une tolérance paramétrique de ±5 %, comme auparavant, est hors de question, mais pour une raison différente : la plupart des résistances ne devraient pas avoir un écart par rapport à la valeur nominale de plus de ±1 %. Dans un transformateur de sortie, la précision d'enroulement des enroulements primaires est limitée à un demi voire un quart (!) de tour, et l'étalement de leurs valeurs d'inductance doit être minime. En ce qui concerne la taille des transformateurs de sortie, l'approche « plus gros est mieux » est encouragée. Parmi toutes les classes d'amplification par mode de lampe, la préférence est donnée à la classe A, même s'il s'agit d'étages finaux d'une puissance de 50 ou 100 W. L'utilisation de dispositifs semi-conducteurs dans les amplificateurs est déclarée indésirable, et même dans les redresseurs, les kénotrons sont préférés aux diodes au silicium. Ces derniers, à titre exceptionnel, peuvent être utilisés dans les redresseurs pour circuits de lampes à incandescence. Chaque amplificateur fabriqué est soumis à un réglage et à un accord individuel comme un piano à queue de concert, tandis que la sélection individuelle et la sélection des tubes sont considérées comme allant de soi. En ce qui concerne le choix des types de lampes pour les étages finaux, il est considéré comme normal de choisir des triodes à chauffage direct « préhistoriques » telles que 2AZ, si leurs paramètres répondent aux exigences du concepteur. Même d'après ce qui a déjà été dit, il devient clair que parler de concepts tels que l'efficacité ou le coût de tels appareils à ultrasons n'a tout simplement aucun sens. En effet, un UM3CH « moyen » avec une puissance de sortie de 20 W peut consommer 120... 150 W du réseau et coûter 1500... 2000 dollars sans système de haut-parleurs. Pour les radioamateurs qui décident de s'essayer à ce domaine du design, beaucoup de choses sembleront au début, sinon étranges, du moins difficiles à expliquer. À cet égard, il convient de prêter attention aux caractéristiques de conception spécifiques des appareils à lampes ultrasoniques modernes. Cet article est consacré aux questions de choix des tubes radio pour les amplificateurs à tubes amateurs modernes, en tenant compte des capacités du marché intérieur des composants radio. Divisons les lampes en trois groupes : les lampes pour les étages final et pilote (pré-terminal) ; tubes pour étages de préampli; lampes pour redresseurs. Dans le premier groupe, lorsque l'on travaille en classe A, seules des triodes avec une caractéristique anode-grille assez linéaire sont utilisées, ainsi que des tétrodes à faisceau puissantes ou (moins souvent) des pentodes, fournissant des distorsions non linéaires ne dépassant pas 0,5 % dans une commutation ultralinéaire. circuit (également en classe A) . Il ne sert à rien de répertorier tous les types de lampes utilisées dans les cascades finales par les entreprises occidentales, car la possibilité de leur acquisition par des radioamateurs nationaux est extrêmement improbable. Néanmoins, compte tenu des opportunités accrues de commerce international, nous indiquerons leurs analogues américains et européens pour les lampes domestiques. 2C3 (analogue américain de 2AZ) est une puissante triode à filament direct de deux volts, fournissant une puissance utile d'au moins 20 W dans un étage de transformateur push-pull en classe A. 6С4С - presque un analogue complet de la lampe 2C3, mais avec une lueur directe de six volts. 6С6С (analogue américain du 6B4-G [1]) - un analogue de la lampe 2AZ, mais avec une lueur indirecte de six volts. Ces trois types de triodes sont aujourd'hui utilisés en phase finale par presque toutes les sociétés étrangères produisant des tubes à fréquences ultrasonores. Compte tenu des difficultés possibles d'achat de ces lampes particulières, certaines triodes domestiques peuvent être recommandées aux radioamateurs - 6S19P [2] et 6S56P [3]. Ces lampes sont principalement destinées aux stabilisateurs de tension électroniques, mais elles conviennent tout à fait aux étages finaux des dispositifs à ultrasons. De plus, ce groupe de triodes présente un avantage important : elles fonctionnent à une tension anodique plus faible. En conséquence, dans le redresseur d'alimentation, il est possible de se passer de condensateurs à oxyde (électrolytiques) rares et de grande taille pour une tension de fonctionnement de 300-350 V. Si une puissance de sortie plus élevée est requise, UMZCH est tout à fait acceptable dans chaque Les bras d'une cascade push-pull (également appelé « push pull » ou PP en abréviation anglaise) utilisent deux lampes connectées en parallèle.
La lampe domestique 6N13S (un analogue complet de la 6AS7-GT américaine) peut également être incluse dans ce groupe de triodes terminales ; chacune de ses deux triodes permet une dissipation de puissance à l'anode jusqu'à 13 W. Il fonctionne à basse tension anodique (90 V). Si les deux triodes d'un cylindre sont connectées en parallèle, alors en utilisant deux de ces lampes dans l'étage final, vous pouvez obtenir une puissance de sortie utile d'au moins 20 W. Le choix de puissantes tétrodes à faisceau et pentodes terminales pour l'étage de sortie push-pull selon un circuit de commutation ultralinéaire semble plus modeste (dans un circuit de commutation conventionnel, elles ne conviennent guère aux UMZCH modernes). Ici, les meilleures peuvent être considérées comme les lampes allemandes EL-34 et EL-12 [1]. Un analogue domestique complet de la première d'entre elles (sans parler de la qualité) est la lampe 6P27S ; il n'y a pas d'analogue de la seconde parmi les lampes domestiques et américaines. Enfin, il est permis d'utiliser une lampe 6P41S spécialement conçue pour les circuits de balayage d'image des téléviseurs couleur. Quant aux lampes de sortie pour balayage horizontal des téléviseurs, du fait de leurs caractéristiques spécifiques, elles sont peu utiles pour les étapes finales de l'UMZCH en raison du rendement extrêmement faible en classe A. Si un radioamateur se contente d'une puissance de sortie non déformée de 10 W (généralement suffisante pour un appartement résidentiel), il est préférable d'utiliser à la fois la pentode terminale la plus courante de type EL-84 dans la pratique mondiale et domestique, une analogique dont la lampe domestique 6P14P (6P14P-V). La situation est beaucoup plus simple avec un groupe de lampes pour l'inversion de phase, les étages préfinals et les étages préamplificateurs. La grande majorité des fabricants occidentaux d’appareils à ultrasons à tubes modernes limitent leur gamme à quatre types. Deux d’entre eux sont des représentants de séries plus « anciennes ». Il s'agit de doubles triodes américaines à huit broches (« octales ») des types 6SN7-GT et 6SL7-GT, dont les analogues étaient les tubes domestiques 6Н8С et 6Н9С, qui étaient très répandus à une époque. Les deux autres sont des doubles triodes d'Europe occidentale des séries ECC-87 et ECC-83, dont les lampes domestiques 6N1P et 6N2P sont très proches. De plus, notamment pour les (premiers) étages de préamplification d'entrée, nous pouvons recommander des triodes simples haute fréquence des types 6S3P et 6S4P, qui n'ont pas été utilisées auparavant à cet effet, conçues pour amplifier et générer des signaux micro-ondes. De telles triodes se caractérisent par un très faible niveau de bruit intrinsèque (la résistance équivalente du bruit interne ne dépasse pas 170 Ohms) et des courants de fuite négligeables dans le circuit filament-cathode. Cette circonstance est extrêmement importante pour atteindre le niveau global du bruit de fond et des ultrasons d'environ -70...-80 dB. La raison de l'apparition du bruit de fond dans le premier étage de l'amplificateur sera abordée plus en détail dans la partie consacrée à la conception de dispositifs ultrasonores spécifiques. Et enfin, le troisième groupe est celui des lampes pour redresseurs. À première vue, il peut sembler absurde d'utiliser des kénotrons aujourd'hui, alors qu'il existe une large gamme de diodes semi-conductrices et d'assemblages de diodes qui non seulement remplacent complètement les kénotrons, mais ont également des indicateurs d'efficacité incomparablement meilleurs. Cependant, aucune entreprise occidentale n'utilise de dispositifs à semi-conducteurs dans les alimentations électriques, privilégiant les lampes. L'augmentation douce du courant kénotron après la mise sous tension permet d'éviter de manière simple l'apparition de haute tension sur les anodes des lampes (principalement puissantes) jusqu'à ce que leurs cathodes se réchauffent à une température qui assure l'apparition d'un " Nuage d'électrons". La négligence de cette condition conduit très vite à ce qu'on appelle « l'empoisonnement » des cathodes des lampes de haute puissance, leur vieillissement prématuré et leur défaillance. La gamme de kénotrons utilisée est relativement restreinte et comprend les types suivants : 5TsZS, 5Ts8S, 5Ts9S. Parmi les lampes américaines, les plus couramment utilisées sont les 5U4G, 5Y3G, 5V4G et parmi les lampes d'Europe occidentale, les EZ-12 [3]. Pour terminer le seul sujet légèrement abordé sur les lampes, ajoutons que pour les lampes de tous étages (et surtout celles terminales), il faut utiliser uniquement des douilles en céramique, et non en plastique. Quant aux lampes des étages préliminaires d'amplification, leurs douilles doivent comporter une bride saillante, sur laquelle est placé à l'extérieur un écran cylindrique métallique, protégeant la lampe des interférences extérieures. Pour la lampe de l'étage d'entrée, il est conseillé d'utiliser un écran qui protège également des interférences magnétiques (il peut être réalisé indépendamment en tôle d'acier galvanisée). Contrairement à un amplificateur à transistor, dans une conception à tube, il est généralement nécessaire de disposer d'un transformateur de sortie qui fasse correspondre la faible résistance de charge active avec la résistance interne relativement élevée du tube. Le transformateur de sortie sépare également la composante alternative utile du signal de la composante continue inutile. La pratique consistant à créer un grand nombre d'amplificateurs ultrasoniques à tubes et à analyser leur fonctionnement a montré que ce sont les transformateurs qui sont la principale source de distorsions non linéaires et de fréquence et, par essence, limitent à la fois la bande passante de l'amplificateur et la valeur SOI minimale réalisable. Et beaucoup dépend de leur conception. De nombreux appareils à ultrasons modernes sont fabriqués avec des étages finaux push-pull et fonctionnent dans une très large plage de fréquences - 20 Hz... 20 kHz. Le rapport des fréquences limites est de 1:1000, ce qui crée des conditions de fonctionnement fondamentalement différentes, et parfois contradictoires, mutuellement exclusives pour le transformateur et, par conséquent, des exigences qui lui sont imposées. Quelle est l’essence de ces contradictions ? Pour une certaine fréquence moyenne de la plage de fonctionnement (disons 1 kHz), la réactance inductive de l'enroulement primaire du transformateur est bien supérieure à sa résistance active, déterminée uniquement par la longueur et le diamètre du fil d'enroulement. Par exemple, pour un transformateur typique d'une radio à tube industriel, l'inductance de l'enroulement primaire est comprise entre 10 et 15 H et la résistance active est d'environ 500 à 800 Ohms. À une fréquence de 1 kHz, la réactance inductive d'un tel enroulement (XL) est de 62 kOhm, donc la résistance active de l'enroulement connecté en série avec sa réactance inductive peut simplement être négligée - les pertes y sont d'environ 1 %. Cependant, à la fréquence extrêmement basse de la plage de fonctionnement (et même dans les modèles de radios à tube les meilleurs et les plus chers, elle était comprise entre 60 et 80 Hz), la résistance inductive de l'enroulement n'était que de 3,5 kOhm, donc 20% sont déjà perdus sur la composante active du signal utile de l'impédance du bobinage. Si nous voulons aujourd'hui utiliser un tel transformateur dans un amplificateur moderne, où la limite inférieure de la plage de fonctionnement est d'au moins 20 Hz, alors à cette fréquence, la perte de signal atteindra déjà 70 %, c'est-à-dire qu'il ne sera pas possible de reproduire un signal avec une fréquence de 20 Hz du tout. Alors que faut-il faire pour résoudre ce problème ? La réponse est évidente : il faut augmenter l'inductance de l'enroulement primaire et réduire sa résistance active. Une augmentation de l'inductance peut être obtenue en augmentant le nombre de tours de l'enroulement et en réduisant les pertes dans le noyau magnétique du transformateur. Mais à mesure que le nombre de tours augmente, la résistance active du bobinage augmente également. Il n'y a qu'une seule façon de réduire la résistance de l'enroulement en augmentant le nombre de tours - en augmentant la section (diamètre) du fil d'enroulement, mais placer l'enroulement sur le cadre nécessitera plus d'espace, ce qui entraînera une augmentation de les dimensions du transformateur. Quelles valeurs réelles de l'inductance de l'enroulement primaire et de sa résistance active (r) peuvent être considérées comme acceptables pour un UMZCH moderne avec une limite inférieure de bande passante de 20 Hz ? Si nous fixons la valeur maximale admissible de perte de signal à la fréquence inférieure de la plage à 10 %, alors les calculs donnent une valeur d'inductance de L - 40 H. Résistance réactive et active : Xl \u2d 6,28πfL \u20d 40-5-XNUMX \uXNUMXd XNUMX kOhm; r = 0,5 kOhm (en supposant r = 0,1 Xl). Le calcul structurel d'un tel transformateur (pour une cascade push-pull, l'enroulement primaire se compose de deux sections) donne des valeurs comprises entre 1500 et 2500 tours de fil PEL ou PEV 0,44-0,51 mm pour l'enroulement primaire et 50 -150 tours de fil d'un diamètre de 0,8 à 1,2 mm - pour le secondaire. Pour que ces enroulements soient placés sur le châssis, les dimensions de sa « fenêtre » doivent être d'environ 20x50 mm, ce qui conduit à la nécessité d'utiliser un transformateur avec une section de noyau magnétique d'au moins 10 cm2 pour un amplificateur avec une puissance de sortie de 10... 15 W. Pour les amplificateurs d'une puissance de sortie de 40 W, la section augmente en conséquence jusqu'à 15... 18 cm2. Afin que le radioamateur puisse relier ces chiffres à de vraies idées sur les transformateurs, rappelons qu'un tel paquet de fer (section 30x63 mm) disposait d'un transformateur de puissance pour le téléviseur Rubin-102 d'une puissance de 150 W ! C’est le prix actuel de la limite inférieure réelle de la bande passante de l’amplificateur de 20 Hz. Parlons maintenant du coût de la différence entre les paramètres des deux moitiés de l'enroulement primaire du transformateur de sortie d'un UMZCH push-pull, enroulé de manière traditionnelle, invariablement utilisé dans la production industrielle. Une moitié de l'enroulement primaire a d'abord été enroulée sur le cadre, puis une ou plusieurs couches d'isolation ont suivi, et ensuite la seconde moitié de l'enroulement a été enroulée. Dans ce cas, la longueur du premier tour (à la base du cadre) était nettement inférieure à la longueur du dernier tour de la seconde moitié du bobinage, et leur résistance s'avère différente. Il faut ajouter à cela que les inductances des deux moitiés de l'enroulement seront différentes, puisque la formule de l'inductance d'une bobine cylindrique multicouche inclut les diamètres des spires inférieure et supérieure, et elles seront différentes pour les deux moitiés de le bobinage. Sans alourdir le lecteur avec des calculs fastidieux, notons qu'avec une résistance totale de 500 Ohms, la moitié inférieure du bobinage a une résistance de 200 et la moitié supérieure de 300 Ohms. Environ la même différence est obtenue pour les autres paramètres parasites de ces moitiés (inductance de fuite, capacité interspire des enroulements). Même un calcul approximatif nous conduit à un résultat intéressant. Si l'étage final utilise deux triodes avec un courant anodique de 100 mA chacune à une tension source de 120 V (par exemple, des lampes 6S19P), alors en raison de la chute de tension aux bornes de la résistance active constante des enroulements, la différence de la tension aux anodes des deux lampes est d'environ 10 %. Aux basses fréquences, lorsque la réactance inductive des enroulements commence à shunter la charge, la différence d'inductance des moitiés d'enroulement conduit à une asymétrie et à une non-linéarité accrue de la puissante cascade. Des violations de symétrie similaires se produisent également dans la région des hautes fréquences sonores. Ainsi, avec la technologie « classique » des enroulements de transformateur et le nombre égal de tours des deux moitiés de l'enroulement primaire, la résistance et l'inductance seront différentes, ce qui, bien entendu, exclut la possibilité d'obtenir des distorsions non linéaires inférieures à 1 %. En conséquence, la conclusion s'ensuit : les exigences relatives à la conception des transformateurs ne sont en aucun cas excessives, et lors de la fabrication des transformateurs, les instructions et recommandations doivent être strictement suivies.
Le bobinage de chacune des deux bobines dans ce cas ne nécessite aucune technique technologique particulière et s'effectue sur une machine de bobinage classique avec empileur, ce qui permet d'obtenir un enroulement couche par couche ordinaire dense « tour à tour » . Enrouler les bobines "en vrac" est totalement inacceptable. Au-dessus de la moitié de l'enroulement primaire de chacune des deux bobines, la moitié des spires de l'enroulement secondaire sont enroulées de la même manière et, après l'assemblage du transformateur, les deux moitiés des enroulements primaire et secondaire sont connectées en série. Un tel transformateur se distingue par la symétrie de certaines parties de ses enroulements et présente des champs parasites externes insignifiants. Il convient de noter que les extrémités des sections de l'enroulement primaire doivent être connectées à la source d'alimentation et les débuts aux anodes des lampes. Les connexions parasites dans le transformateur sont minimes. Cependant, il est tout à fait possible de réaliser un bon transformateur de sortie en utilisant un circuit magnétique blindé constitué de plaques individuelles en forme de W, mais sa réalisation demandera plus de main d'œuvre et nécessitera des opérations supplémentaires. La première difficulté sur ce chemin est liée au circuit magnétique lui-même. Pour les transformateurs audiofréquence, des plaques d'une épaisseur ne dépassant pas 0,35 mm conviennent. Après avoir assemblé un colis de l'épaisseur requise, vous devez y ajouter au moins 10 % de plaques de « réserve » supplémentaires (et de cavaliers également) en réserve. Toutes les plaques et cavaliers, vérifiés pour l'absence de bavures et d'encoches, doivent être pulvérisés des deux côtés avec une fine couche de peinture nitro ou de vernis tsapon liquide, puis soigneusement séchés. Un transformateur avec un noyau magnétique blindé nécessite un châssis sectionné. Très probablement, aucun des produits industriels finis ne conviendra, surtout s'ils ne sont pas séparables. Mais avant de commencer à fabriquer votre propre cadre, vous devez choisir l'une des trois options d'enroulement illustrées à la Fig. 1.
L'option « a » implique un cadre divisé exactement en deux par une joue intérieure supplémentaire sur toute la hauteur de la fenêtre. Dans ce cas, une moitié de l'enroulement primaire est enroulée dans chaque section, sur laquelle, après plusieurs couches d'isolant (papier câble ou vernis), exactement la moitié des spires de l'enroulement secondaire sont posées dans chaque section. Des sections des enroulements primaire et secondaire sont connectées les unes aux autres en série. Dans l'option "b", la joue médiane est réduite en hauteur - au niveau des moitiés de l'enroulement primaire. Après les avoir enroulés, 2-3 couches d'isolant (papier câble) sont posées sur toute la largeur du cadre et sur le dessus, également sur toute la largeur du cadre, tout l'enroulement secondaire est enroulé sans se casser. Et enfin, l’option « c » consiste à diviser le cadre en trois sections. Dans les deux sections extérieures, les moitiés de l'enroulement primaire sont enroulées et dans la section médiane, l'ensemble de l'enroulement secondaire est enroulé. Électriquement, les trois options sont équivalentes, le concepteur peut donc choisir n'importe laquelle d'entre elles. Pour préserver les propriétés obtenues dans les conceptions de transformateurs à deux bobines, les sections de l'enroulement primaire doivent être enroulées dans des directions différentes, puis les extrémités des sections, comme dans la version à deux bobines, peuvent être connectées à la source d'alimentation, et les débuts aux anodes des lampes. Les plaques du circuit magnétique sont assemblées bout à bout, sans espace, car dans les circuits push-pull, il n'y a pas de polarisation en courant continu. Il est conseillé de soumettre le transformateur entièrement assemblé à un traitement anti-humidité, même à la maison. Dans une boîte en fer ou tout autre récipient similaire, à l'intérieur duquel peut contenir la totalité ou au moins la moitié du transformateur de sortie, vous devez faire fondre et réchauffer de la cire de bougie, de la paraffine, de la stéarine ou de la cérésine industrielle. Le transformateur est plongé dans la masse fondue et y est maintenu en chauffant pendant 2 à 3 minutes. Si seulement une partie du transformateur rentre dans le pot, vous devez le retourner et le « faire bouillir » à nouveau pendant 2 à 3 minutes. Le transformateur trempé doit être retiré et l'excès de cire doit s'écouler. Après refroidissement à température ambiante, les taches gelées, si elles gênent la fixation du transformateur, peuvent être soigneusement éliminées à l'aide d'une spatule en bois ou en plastique (mais pas avec un couteau en acier !). Il est conseillé de placer le transformateur fini dans un boîtier-écran métallique pour éviter l'influence de ses champs électriques et magnétiques sur les lampes, le circuit imprimé ouvert, les régulateurs et les fils de connexion ; cela évitera les retours parasites incontrôlés. Le sectionnement du bobinage est également utile dans la fabrication du transformateur de sortie d'un amplificateur asymétrique (étage de puissance ou préliminaire). Lors de la conception des transformateurs, il convient d'être guidé par les éléments suivants :
A titre d'exemple, nous présentons la conception et les données électriques du transformateur de sortie pour amplificateurs utilisant des lampes E1_-34 (6P27S) dans un étage final push-pull selon un circuit ultralinéaire. Le même transformateur peut être utilisé avec des lampes EL-84 (6P14P). Cependant, vous devez immédiatement avertir que la répétition exacte des données fournies à un tour près et l'utilisation des diamètres de fil d'enroulement recommandés ne sont pas toujours justifiées et conduisent dans certains cas au fait que tous les enroulements ne s'adapteront pas. dans la fenêtre du cadre. La raison est simple : les paquets de noyaux magnétiques utilisés par différents radioamateurs peuvent parfois varier considérablement dans la qualité de l'acier du transformateur, ce qui conduit à des valeurs d'inductance différentes avec absolument le même nombre de tours de bobine et, par conséquent, à un fonctionnement sous-optimal de les lampes terminales en termes de puissance non déformée délivrée. Quant au remplissage de la fenêtre avec des enroulements, ici la différence peut être encore plus grande, puisqu'elle dépend des fils de bobinage utilisés (PETV-2, PEL, PEV-1, PEV-2, etc.), qui ont le même diamètre pour le cuivre. (par exemple, 0,2 mm) différents diamètres extérieurs - 0,215...0,235 mm. Des écarts sont également possibles en raison du nombre de couches et de l'épaisseur de l'isolation entre les couches et les enroulements - le papier de soie, le papier pour condensateur, le papier pour câble, le tissu verni, le papier couché et le papier Whatman sont applicables. Le remplissage se détériore à mesure que la densité d'enroulement et la force de tension du fil diminuent, ainsi que l'intégralité du remplissage de chaque couche d'enroulement avec des spires. Et maintenant sur la conception du transformateur de sortie pour un amplificateur de puissance à tubes 6P27S. Noyau magnétique - USH-32 blindé en forme de W (acier 1513, 1514, épaisseur de plaque 0,35 mm), épaisseur du colis - 40 mm, section transversale - 12,8 cm2, taille de la fenêtre (hors épaisseur de ses parois) - 32x80 mm. La section utile utilisée pour placer les enroulements est d'au moins 21 cm2, la largeur de travail d'une couche d'enroulement est d'au moins 76 mm. Le choix de la conception du cadre (voir Fig. 1) et de la méthode d'enroulement est déterminé par le radioamateur lui-même. Chaque moitié de l'enroulement primaire contient 1200 0,44 tours de fil PEL ou PEV d'un diamètre de 500 mm. Branche pour relier le treillis de blindage à partir du 500ème tour. Cependant, pour les expérimentateurs amateurs, nous recommandons de faire trois taps : à partir des 600ème, 700ème et XNUMXème tours afin de pouvoir sélectionner, lors du processus de réglage de l'amplificateur, le mode de fonctionnement optimal de l'étage final - puissance de sortie maximale à un niveau de non-linéarité donné (spectre harmonique). Dans ce transformateur, avec un enroulement en rangées denses et l'utilisation d'un cadre à deux sections (une cloison au milieu), environ 75 tours rentrent dans une couche de l'enroulement primaire, et l'enroulement entier nécessitera 16 rangées et, en tenant compte l'épaisseur et le nombre de couches d'isolation occuperont un peu moins de la moitié de la section transversale de la fenêtre. Dans la partie restante de la fenêtre, un enroulement secondaire est placé (une moitié dans chaque section). Les enroulements primaire et secondaire sont séparés par 2 à 3 couches de papier câble épais, qui peuvent facilement être remplacées par des bandes de papier à dessin ou de papier couché. Les bandes de papier pour l'isolation intercalaire doivent être coupées 4 mm plus larges que la taille intérieure de la fenêtre du cadre, et des deux côtés de la bande avec des ciseaux, faire des coupes de 2 à 3 mm de profondeur tous les 3 à 5 mm, comme illustré. En figue. 2. Lors de l'enroulement d'un tel ruban, ses bords sont pliés, ce qui empêche complètement et de manière fiable les spires extérieures de s'enfoncer dans les couches sous-jacentes, permettant ainsi d'utiliser toute la largeur de la fenêtre pour l'enroulement.
L'enroulement secondaire contient 120 tours de fil PEV ou PEL d'un diamètre de 1 mm et est divisé en 8 parties (sections). Dans chaque moitié de la fenêtre, 4 tronçons de 15 tours sont enroulés (60 tours au total). Ainsi, un total de plusieurs dérivations peuvent sortir de la bobine. Afin de ne pas vous y perdre, avant de commencer le bobinage, vous devez percer des trous pour les fils à certains endroits dans les joues du cadre. Chacun d'eux doit être numéroté et pendant le processus d'enroulement, marquer sur une feuille de papier la correspondance des bornes et des prises des enroulements avec les numéros des trous sur le cadre. Après avoir enroulé l'ensemble du transformateur, vous devez dessiner un schéma du transformateur sur une feuille de papier mesurant 30x70 mm et y inscrire les numéros des bornes correspondantes. Ce passeport doit être collé sur la partie saillante visible du cadre, en le protégeant sur le dessus avec une bande de ruban adhésif transparent de largeur appropriée. Ces informations pourront s’avérer utiles ultérieurement. La plage dynamique de lecture est l’un des indicateurs les plus importants de tout chemin audio de haute qualité. La plage dynamique d’un amplificateur est principalement déterminée par le bruit de fond de l’amplificateur lui-même. Ces bruits sont constitués de trois composantes :
Pour réduire le niveau d'ondulation dans les circuits de puissance au niveau requis, augmentez la capacité des condensateurs à oxyde des filtres et introduisez une self dans le filtre de puissance. De plus, des unités et des composants spéciaux sont utilisés - un stabilisateur de tension électronique à la sortie du redresseur, des selfs avec un enroulement de compensation ou un circuit réglé pour résonance à la fréquence de pulsation. Pour réduire l'influence du deuxième facteur, des lampes avec une valeur nominale minimale de leur propre bruit sont sélectionnées pour l'étage d'entrée. Pour alimenter le filament, vous devez utiliser le courant continu provenant d'un redresseur séparé avec une tension de sortie réduite à 6 V, créant ainsi une différence de potentiel de protection entre la cathode et le filament des lampes de l'étape préliminaire. En relation avec la dernière recommandation, nous examinerons un moyen de réduire le bruit de fond avec une fréquence de 50 Hz qui se produit dans le circuit chauffant-cathode de la première lampe. Une lampe électronique a toujours une résistance de fuite Ryt entre le filament et la cathode. (Fig. 3a). En raison de la tension positive présente à la cathode par rapport au fil commun (châssis), correspondant à la tension de polarisation automatique de +2 V, la section réchauffeur-cathode peut être considérée comme une diode ouverte avec une résistance interne égale à Rth, la dont la valeur varie de centaines à milliers de kilo-ohms. Prenons cette résistance égale à 470 kOhm (la Fig. 3,6 montre le circuit équivalent du circuit filament-cathode).
Naturellement, le courant circulera à travers cette diode le long du circuit de l'enroulement filamentaire - l'espace chauffage-cathode - la résistance de polarisation automatique et la tension sur l'enroulement (6,3 V) sera divisée par les résistances Rut dans un rapport de 1000 : 1. . La résistance de polarisation automatique aura une tension alternative parasite d'environ 0,0063 V. Cette tension est amplifiée par tous les étages suivants et crée une tension de fond notable à la sortie de l'amplificateur. Si l'on tient compte du fait que la sensibilité du sondeur à ultrasons est généralement de 100...200 mV, alors le niveau nominal du signal utile n'est que vingt à trente fois supérieur au fond parasite. La conductivité de la diode parasite réchauffeur-cathode peut être éliminée en créant un potentiel positif sur le filament qui dépasse la somme de la tension sur la cathode et l'amplitude de la tension du filament. L'une des options pour un tel déplacement est illustrée à la Fig. 4.
Le circuit chauffant de la lampe n'est pas connecté ici au châssis et une tension positive est fournie à ce circuit à partir d'un diviseur de tension supplémentaire via une résistance d'ajustement, à l'aide de laquelle un niveau de fond minimum est atteint lors du réglage de l'amplificateur. Une tension constante de +25...30 V peut être prélevée sur un redresseur commun et retirée du bras inférieur du diviseur, composé de deux résistances constantes et d'un condensateur de filtre supplémentaire. Il convient de rappeler que le niveau de ce fond est très insignifiant, il doit donc être mesuré avec une lampe millivoltmètre à une limite ne dépassant pas 5 mV, ou encore mieux - avec un oscilloscope, puisque le fond avec une fréquence de 50 Hz se distingue clairement des autres interférences et bruits. Parlons maintenant du troisième facteur, le plus important, qui influence le niveau de fond de l'amplificateur. Une bonne installation des circuits d'entrée et des circuits de réglage fonctionnel (volume, timbre, balance) élimine en grande partie l'influence de ce facteur sur le niveau de bruit global. Afin de comprendre les principes d’une installation correcte, considérez la Fig. 5, qui montre la connexion du circuit de grille de la lampe avec le connecteur d'entrée situé à une certaine distance de la lampe. Les recommandations seront presque les mêmes pour connecter deux nœuds quelconques d'un chemin audio ou d'un amplificateur à ultrasons, l'un étant la source du signal et l'autre la charge.
Il peut s'agir d'un microphone et d'une lampe amplificateur d'étage de microphone, d'une prise d'entrée pour un magnétophone et d'un interrupteur pour le type de travail, ou des deux premiers étages de fréquence ultrasonore et d'un bloc de commandes de tonalité. Dans ce dernier cas, la source du signal est l'anode de la lampe du premier étage et la charge est une résistance dans le circuit de grille de la lampe du deuxième étage et, par conséquent, aucune connexion au boîtier à l'intérieur de cette section n'est autorisée. . En d'autres termes, à l'intérieur du boîtier métallique fermé de l'unité de contrôle de tonalité, aucune pièce ne doit être connectée directement au châssis ou au boîtier de blindage, mais uniquement à un bus isolé du boîtier, comme le montre la Fig. 6.
Parlons maintenant des fils blindés eux-mêmes. Aucun des types de fils produits industriellement dans leur forme « pure » ne convient à un amplificateur à tube haut de gamme moderne. Il est préférable de fabriquer vous-même tous les fils blindés - ce n'est pas difficile. En figue. La figure 7 montre que des fils de différents diamètres sont placés à l'intérieur de la tresse de blindage. Cette différence correspond à la conception réelle. Tous les fils blindés sont fabriqués selon le principe de la poupée matriochka. À l'intérieur de la tresse de blindage métallique habituelle se trouvent deux fils de diamètres différents : l'un est un fil (de signal) plus fin, nécessairement multiconducteur coloré en polychlorure de vinyle ou en isolant fluoroplastique d'une section de 0,2...0,35 mm2, l'autre est également multicœur, mais avec une section d'au moins 0,5 mm2 - "froid".
Ces deux fils, ainsi que le blindage tressé, doivent être placés dans un tube en polychlorure de vinyle (PVC). Lors de la fabrication d'un amplificateur pour le montage de divers circuits, il est utile d'utiliser des fils isolés de différentes couleurs. Le choix des couleurs elles-mêmes, bien entendu, peut être arbitraire en fonction des capacités du radioamateur, mais il vaut quand même mieux respecter certaines règles. Il est donc préférable de rendre tous les fils connectés au fil commun noirs et épais (section 0,5...0,75 mm2). Les fils des circuits d'alimentation (polarité positive) du redresseur sont rouges, et s'il y a plusieurs redresseurs, ils sont rouges, roses, orange. Tous les fils de signal de l'un des canaux stéréo sont verts et l'autre est bleu ou cyan. Les circuits du filament de la lampe sont blancs ou gris. Pour les circuits des appareils et systèmes auxiliaires, on peut distinguer du marron, du jaune et du noir ou du blanc fin. Cette séparation simplifiera grandement la vérification de l'installation et éliminera toute confusion lors du câblage des commandes de volume et de tonalité à deux canaux (quel fil vient du canal gauche, lequel vient du canal droit). Pour réaliser soi-même des câbles de liaison blindés, il faut soit prendre une tresse métallique séparée, soit la retirer du fil blindé, puis enfiler deux fils isolés dans la tresse : l'un est un fil fin « signal », l'autre est un fil neutre épais , et tirez tout cela ensemble avec la tresse dans un tube en PVC du diamètre approprié. En principe, cela peut être réalisé de deux manières différentes : en confectionnant chaque fil blindé d'une longueur prédéterminée, ou en préparant immédiatement 10... 15 m de câble, puis en coupant des morceaux de la longueur requise. Les broches du câble d'interconnexion sont câblées aux connecteurs appropriés, dont les plus couramment utilisés aujourd'hui sont « tulipe » (RCA), « jack » et « mini-jack ». Lors de l'installation de circuits à incandescence et de fils réseau dans un amplificateur, les deux fils (peut être de la même couleur) sont placés à l'intérieur d'une tresse et la tresse est également isolée avec un tube en PVC. Parlons maintenant du bus « zéro » mentionné ci-dessus à l’intérieur des blocs blindés. Si le bloc contient un circuit imprimé avec des éléments radio, alors le rôle de bus peut être joué par l'une des pistes imprimées (la plus large possible). Il convient de prendre en compte que les résistances d'entrée et de sortie des étages d'amplificateurs à tubes sont généralement d'un ordre de grandeur supérieur à celles des amplificateurs à transistors et sont mesurées en centaines de kilo-ohms, de sorte que les capacités intrinsèques des fils blindés ont un impact significatif sur la réponse en fréquence des fréquences ultrasonores dans la région HF. Vous ne devez pas utiliser de fils blindés « de marque » modernes, fins et ultra-fins (d'un diamètre de 3, 2 et même 1,5 mm). Dans tous les cas, les connexions blindées doivent être aussi courtes que possible. Les parties précédentes de l'article traitaient des questions liées aux moyens de garantir des performances de haute qualité des amplificateurs à tubes. Cependant, ces indicateurs peuvent ne pas être réalisés si les sources de signaux - magnétophone, lecteur, microphone - ne sont pas correctement connectées à l'entrée de l'amplificateur. La connexion de sources de signaux externes avec différentes impédances de sortie réduit inévitablement la plage dynamique de l'ensemble du système en raison des interférences et limite également la limite supérieure de la plage de fréquences en raison de l'effet de shuntage de la capacité des câbles de connexion. Et bien qu'il soit impossible d'éliminer complètement ces influences néfastes, il est tout à fait possible de les réduire en connectant correctement la source du signal à l'entrée de l'amplificateur. Cette question est assez sérieuse, puisqu'il s'agit de câbles de connexion soumis à diverses interférences externes, par exemple provenant d'un réseau électrique à proximité avec une tension de 220 V. De plus, nous parlons de la transmission de signaux de très faible niveau. (environ 5...200 mV) et également à partir de sources à haute résistance interne (jusqu'à des centaines de kilo-ohms). Ces deux facteurs nécessitent l'utilisation de mesures spéciales pour éviter les interférences extérieures et éliminer l'influence mutuelle des câbles provenant de plusieurs sources. La situation est aggravée par le fait que différentes solutions sont optimales pour différentes sources de signaux, nous essaierons donc de donner des recommandations pour chaque cas individuel. Les lignes provenant du capteur piézoélectrique ou électromagnétique, ainsi que du microphone, sont les plus sensibles aux interférences. Pour ces circuits, une solution générale peut être proposée en utilisant un câble coaxial fin d'un diamètre extérieur de 4...5 mm et d'une capacité de 70...115 pF par mètre, par exemple RK-50-2-13, RK-50-3-13, RK -50-2-21 (leurs anciens noms sont respectivement RK-19, RK-55, RKTF-91) ou RK-75-2-21. Pour un appareil stéréo, deux morceaux de câble de la longueur requise, placés dans une tresse métallique commune, forment un câble à haute immunité au bruit. Il est également conseillé d'isoler la tresse extérieure avec un tuyau PVC. Il est permis de placer le tube sur un long câble par parties de 0,5 à 1 m de longueur. Le câblage des câbles d'interconnexion doit être effectué comme indiqué sur la Fig. 7. Pour un microphone, s'il n'est pas stéréophonique, il n'est pas nécessaire d'avoir deux câbles séparés, mais il est déconseillé d'utiliser la tresse du câble comme deuxième fil. Pour une ligne micro de longueur supérieure à 1 m, il est conseillé d'utiliser un câble bifilaire avec blindage tressé, similaire au câble KMM domestique. La connexion des fils et de la tresse ressort clairement de la figure. Le câble d'interconnexion pour un tuner stéréo, un magnétophone et un lecteur CD peut également être réalisé en un seul écran. Trois fils multicolores doivent être tirés dans une tresse de blindage commune : deux fils de signal pour les canaux gauche et droit (par exemple vert et bleu) et un plus épais (noir ou blanc) pour le fil commun. L'ensemble de ce câble ainsi que la tresse doivent être isolés avec un tuyau en PVC. Le signal du téléviseur peut être transporté à l'aide d'un câble coaxial ordinaire ou d'un fil blindé, en utilisant sa tresse comme fil neutre, car le niveau de fond du téléviseur lui-même permet souvent de parler d'une reproduction sonore de haute qualité. Ici, il vous suffit de garder à l'esprit que le signal audio peut être supprimé, s'il n'y a pas de connecteur correspondant, à la fois de la sortie du téléviseur UMZCH et de la charge du détecteur de fréquence. La sortie de l'UMZCH est généralement à faible impédance et le câble de connexion ne crée pas de pertes supplémentaires dans la partie haute fréquence du spectre. Cependant, le niveau du signal de sortie dépendra entièrement du contrôle du volume du téléviseur et, s'il n'y a pas de prise pour téléphone, il sera impossible de reproduire le son uniquement via un amplificateur externe. En règle générale, le signal à la sortie d'un téléviseur UMZCH n'est pas de haute qualité. Il est préférable d'utiliser la deuxième méthode et de supprimer le signal directement de la sortie du détecteur de fréquence. Certes, dans ce cas, vous devrez ouvrir le téléviseur et connecter ce signal à un connecteur RCA supplémentaire, qui peut être installé sur le cadre de support du téléviseur ou sur une paroi arrière amovible, et connecter la ligne de connexion à ce connecteur. Mais dans ce cas, le câble devra également être blindé avec deux fils à l'intérieur de la tresse. La ligne de connexion du réseau de diffusion radio, s'il faut la connecter à un amplificateur, diffère en ce qu'à l'intérieur du salon les deux fils sont équivalents : les résistances de ballast sont connectées en série au circuit de chacun des deux fils du réseau de diffusion. . Dans ce cas, la perte de signal peut être complètement négligée, car le signal dans la ligne est beaucoup plus important que celui provenant d'autres sources de signal. littérature
Auteur : G.Gendin, Moscou
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Le regain d'intérêt des audiophiles et des radioamateurs pour les amplificateurs à tubes a été facilité par un concept fondamentalement nouveau de conception de fréquences ultrasonores à tubes, très différent des principes de construction des « anciens » amplificateurs et, à certains égards, diamétralement opposé aux « anciennes » idées. Ce qui était auparavant placé au premier plan lors de la création d’équipements de reproduction sonore domestiques de masse est désormais généralement considéré comme une question tertiaire.
Passons maintenant au côté pratique du sujet et commençons par la sélection d'un noyau magnétique pour les transformateurs de sortie. Compte tenu des caractéristiques mentionnées précédemment des transformateurs push-pull UMZCH et pour la commodité du bobinage, il est préférable d'utiliser des noyaux magnétiques divisés en bandes de type tige (PL, voir photo). Sur chacune des deux tiges sont placés deux bâtis identiques avec deux enroulements identiques (mêmes bornes dans un sens), avec des paramètres électriques quasiment identiques.
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