Transformator głośnikowy
Radioamator 1952/04 (część 1), 1952/06 (część 2), 1952/07 (część 3), 1952/08 (część 4)
inż. Czesław Klimczewski
Wielu z młodych radioamatorów posiada różnego rodzaju głośniki radiowe, które pragną zastosować w montowanych przez siebie odbiornikach. Jeżeli posiadany głośnik jest typu magnetycznego, a więc z drgającą żelazną "kotwiczką" umieszczoną między nabiegunnikami magnesu stałego, to włączenie takiego głośnika w aparat jest bardzo proste.
W takim przypadku końcówkę cewki głośnika oznaczoną znakiem "+" lub kolorem "czerwonym" łączy się z przewodem "plusowym" napięcia anodowego otrzymywanego z baterii anodowej lub zasilacza sieciowego. Drugą końcówkę cewki głośnika oznaczoną znakiem "-" lub kolorem niebieskim albo czarnym łączy się wówczas w podstawce lampowej z nóżką należącą do anody lampy głośnikowej. Schemat takiego połączenia pokazany jest na rys. 1.
Rys. 1.
Odwrotnie, niż podano, włączenie cewki głośnika do obwodu anodowego lampy głośnikowej może spowodować z czasem osłabienie magnesu stałego takiego głośnika, a co za tym idzie i zmniejszenie siły odtwarzanych audycji.
Przegląd układów zasilających
RADIOAMATOR, Rok I, KWIECIEŃ 1951 R. Nr 4, MAJ 1951 R. Nr 5, CZERWIEC 1951 R. Nr 6
Henryk Borowski
Artykuł niniejszy polega na podaniu schematów odstawowych układów zasilających, używanych w odbiornikach, urządzeniach radiowych oraz wszędzie tam, gdzie wymagane jest stałe napięcie zasilające. Praca polegała na przejrzeniu setek schematów, wybraniu i opracowaniu układów standardowych i najczęściej spotykanych w praktyce. Korzystałem tu z literatury niemieckiej, radzieckiej i amerykańskiej. Teoretyczne zasady działania, oraz sposoby projektowania i obliczania poszczególnych części ("trafo", dławików, lamp itd.) zostały pominięte. Znajdą je bowiem czytelnicy w każdej mniej czy więcej popularnej literaturze radiotechnicznej, krajowej lub zagranicznej jak również w miesięcznikach "Radio" czy "Radioamator".
1. Prostowniki jednopołówkowe
Rys. 1
Prostownik najprostszy - prostowanie jednopołówkowe. Uzwojenie S2, załączone między anodą lampy i chassis aparatu. Wysokie napięcie stałe wyprostowane otrzymujemy z katody lampy. W wypadku lampy żarzonej pośrednio źródłem napięcia stałego jest katoda (odizolowana od grzejnika).
Lampa próżniowa jako wzmacniacz
(Uwaga: starałem się zachować oryginalne słownictwo)
B.F. McNamee
Radio (USA) Lipiec, 1922
Typ lampy próżniowej używanej w charakterze elementu wzmacniającego to lampa o wysokiej próżni zwana potocznie lampą "twardą". Próżnia jest prawie tak idealna, że nie ma zauważalnego wpływu cząsteczek gazu; w rzeczywistości ze względów praktycznych można to uznać za idealną próżnię. „Miękka” lampa elektronowa, czyli zawierająca pewne niewielkie ciśnienie gazu i przeznaczona do stosowania jako detektor, może być w pewnym stopniu wykorzystana do celów wzmacniających. Jednak prawie zawsze skutkuje to zniekształceniami, które uniemożliwiłyby jej użycie jako wzmacniacza w radiotelefonie, a jej użycie jest również ograniczone, ponieważ nie będzie działać przy wysokim napięciu anodowym, ograniczając w ten sposób poziom sygnałów, które można uzyskać..
Rys. 1 i Rys. 2
Dlatego lampa elektronowa wysokopróżniowa jest jedyną, która zostanie omówiona w tym artykule..
Czytaj więcej: Lampa próżniowa jako wzmacniacz (Radio USA 7/1922)
Układy wejściowa wzmacniaczy push-pull
RADIO Miesięcznik dla techników i amatorów, Rok III, Maj - Czerwiec 1948, Nr 5/6
Łączenie "przeciwsobne" lamp ostatniego stopnia wzmacniaczy stosuje się wszędzie tam, gdzie moc akustyczna przekracza cyfrę rzędu 10 watów. Najważniejszym powodem po temu jest transformator wyjściowy.
Rys. 1.
W układzie push-pull anodowy prąd stały rozpływa się w dwie strony i nie nasyca rdzenia, tak, że nie ma potrzeby dawania szczeliny w żelazie i transformator wypada dość mały, dobra charakterystyka częstotliwości jest nietrudna do osiągnięcia, a zniekształcenia są niskie. Równie ważnym argumentem jest to, że tylko push-pull daje możność lepszego wykorzystania lamp przez stosowanie "klasy B" lub bardzo popularnej "klasy AB", gdzie prąd anodowy zmienia się przy większych amplitudach. Trzecią wreszcie, lecz bynajmniej nie najmniejszą zaletą push-pull'a są zredukowane zniekształcenia.
Układ push-pull jest jednak z natury swojej bardziej skomplikowany. Dobry transformator wyjściowy jest niełatwy do wykonania, trzeba dobierać lampy parami i wyrównywać ich prądy, ale najwięcej chyba wątpliwości budzi sprawa wzbudzania siatek napięciami częstotliwości akustycznej. Najstarszym, lecz do dziś stosowanym sposobem, powiedziałoby się, naturalnym jest użycie transformatora wejściowego /9rys, 1). Wykonanie tego transformatora z wyrównaną charakterystyką częstotliwości w dużym zakresie, nie jest łatwe, a tak wykonany zajmuje dużo miejsca i powoduje duże kłopoty konstrukcyjne, zbiera szum sieciowy itd. Obecnie w większości wzmacniaczy stosuje się wzbudzanie lampowe.
Czytaj więcej: Układy wejściowe wzmacniaczy push-pull (Radio dla Techników i Amatorów 1948/05-06)
Regulowany zasilacz uniwersalny
RADIO Miesięcznik dla techników i amatorów, Rok IV, Maj - Grudzień 1949, Nr 12
Inż. J. Kroszczyński
W praktyce laboratoryjnej i amatorskiej w wielu wypadkach niezbędne jest posiadanie zasilacza, pozwalającego na regulację napięcia anodowego w dużych granicach, możliwie w ciągły sposób. Przyrząd tego rodzaju w znacznym stopniu ułatwia pracę przy eksperymentowaniu z nowymi układami, ponadto jest niezastąpiony, jeżeli trzeba na przykład zdjąć charakterystykę lampy. Większość amatorów używa jednak zwykłych prostowników nieregulowanych, odczuwając w całej pełni wszystkie braki tego rodzaju urządzeń. W poniższym artykule zostanie opisana prosta metoda regulacji napięcia stałego, dzięki której każdy normalny prostownik anodowy przekształcić można na zasilacz regulowany, nie zmieniając układu samego prostownika, a jedynie przez dobudowanie niewielu elementów.
Na wstępie pokrótce wymienię stosowane metody regulacji napięcia stałego. Najprostszym sposobem jest obniżenie napięcia przez włączenie oporu szereg zasilanym urządzeniem (Rys. 1).
Rys. 1
Czytaj więcej: Regulowany zasilacz uniwersalny (Radio dla Techników i Amatorów 1949/12)
Układ zabezpieczający lampy wzmacniacza mocy
J. LEVITSKY - Chief Engineer, Fanon Electrobic Industries
Audio September 1960, Vol. 44, No. 9
Prosty obwód zabezpieczający dodany do konwencjonalnego wzmacniacza zapobiega uszkodzeniu lamp wyjściowych w przypadku zwarć na linii głośnikowej.
W większości komercyjnych i przemysłowych systemów nagłośnieniowych wykorzystujących wzmacniacze o dość dużej mocy, awaria lamp wyjściowych wzmacniacza często wynika z krótkiego lub poważnego przeciążenia linii głośnikowej. W wielu takich systemach wzmacniacz dostarcza energię za pośrednictwem linii 70 V do wielu głośników rozmieszczonych na dużych obszarach, przy czym każdy głośnik jest wyposażony we własny, oddzielny transformator dopasowujący. W takich warunkach, ze względu na długie przebiegi linii i dużą liczbę podłączonych do niej elementów, dość często mogą wystąpić częściowe lub całkowite zwarcia.
Powagę problemu można zobaczyć, rzucając okiem na dane w Tabeli 1. Dane te zostały zebrane przy użyciu 70-watowego wzmacniacza Fanon (model 3370), wykorzystującego dwie lampy mocy EL-34, pracujące w klasie AB1. Kolumny 1 i 2 przedstawiają moc wyjściową dźwięku dla różnych poziomów sygnału wejściowego w normalnych, bezproblemowych warunkach. Kolumna 3 pokazuje odpowiednie straty mocy na lampę w tych samych warunkach. Kolumna 4 pokazuje moc rozpraszaną lamp dla tych samych poziomów sygnałów wejściowych, przy zwarciu do masy linii 70 V. Ponieważ średnia moc wyjściowa systemu nagłośnieniowego wzmacniacz może znajdować się gdzieś pomiędzy 25 a 30 procent jego mocy szczytowej, gdy sygnał jest doprowadzany, dane w kolumnie 4 wskazują, że jeśli wystąpi zwarcie w linii głośnikowej, każda lampa rozprasza mniej więcej trzykrotność swojej maksymalnej mocy znamionowej. Nawet jeśli wystąpi zwarcie o wysokiej rezystancji, powiedzmy około 25 procent obciążenia znamionowego, rozproszenie w każdej lampie jest znacznie większe niż maksymalne dopuszczalne, jak pokazano na Rys. 4.
Czytaj więcej: Układ zabezpieczający lampy wzmacniacza mocy (Audio September 1960)
Przyrząd do badania lamp
(Radio dla techników i Amatorów, Październik 1949, Rok IV, Nr 10)
W naszym miesięczniku nie opisywaliśmy dotychczas ważnego a podstawowego instrumentu jakim jest w praktyce radioamatora i radiotechnika - przyrząd do badania lamp. Dwa razy natomiast aparat taki opisywał nasz bratni tygodnik "Radio i Świat", a mianowicie w r. 1945 Nr 15 pt. "Przyrząd do badania emisji lamp" oraz w r. 1947 Nr 36/37 pt. " Przyrząd do badania lamp". Obydwa te aparaty robiły użytek z jednakowej zasady, przedstawionej na rys.1. Transformator sieciowy posiada wtórne uzwojenie żarzenia lampy oraz pewne dodatkowe uzwojenie dające napięcie skuteczne do 20 woltów. Koniec tego uzwojenia przyłącza się, poprzez opór ograniczający rzędu 500 omów, chroniący od skutków ewentualnych zwarć lub przeciążeń oraz miliamperomierz prądu stałego - do anody oraz innych wysokonapięciowych elektrod badanej lampy. Inne elektrody, jak np. siatka sterująca, zwarte są do katody, a ta z kolei ma punkt wspólny z jednym biegunem żarzenia. Gdy lampę włożymy do odpowiedniego gniazdka to, po rozżarzeniu popłynie przez nią prąd jednokierunkowy i spowoduje wychylenie miliamperomierza. Do w/w opisów są dołączone tabele wychyleń "normalnych" większej liczby lamp.
Rys. 1. Zasada działania najprymitywniejszego przyrządu do badania lamp. Wszystkie elektrody są połączone bądź z anodą bądź z katodą. Otrzymuje się układ prostowania jednokierunkowego, przyrząd zaś mierzy prąd wyprostowany, zależny w pewnej mierze od zdolności emisyjnej katody. Niedomogi tego przyrządu są omówione w tekście.
Przyrządy typu podanego na rys. 1 działają na zasadzie prostowania jednokierunkowego. Do czynności prostowniczej każda lampa, bez względu na swe właściwe przeznaczenie, jest oczywiście zdolna i robi to w sposób zależny pewnej mierze od swojej "emisji". Nie potrzeba oczywiście podkreślać, że układ w którym tak badamy lampy nie jest nawet z grubsza zbliżony do warunków, w jakich stosowane przez nas lampy pracują we wzmacniaczach, odbiornikach, oscylatorach itp. Tak się nawet składa, że nie widzimy w ogóle wypadku aby jakakolwiek lampa miała kiedykolwiek pracować właśnie w takich lub choćby podobnych warunkach.
Czytaj więcej: Przyrząd do badania lamp (Radio dla Techników i Amatorów 1949/10)
Rozgrzej ją lampami firmy A-P
(Aby słuchać naszych codziennych koncertów z California Theatre i cieszyć się nimi w pełni, użyj lamp elektronowych A-P i sprzętu De Forest Inter-panel CW. Skorzystaj z usług dostawcy lub bezpośrednio u nas. Napisz jeśli chcesz otrzymać katalog.)
ATLANTIC-PACIFIC RADIO SUPPLIES CO.
Główna rozdzielnia zasilania.
Zmiana długości promieniującej anteny drutowej wraz z częstotliwością drgań.
Uniwersalny Wzmacniacz ze Sprzężeniem Zwrotnym
ARNOLD J. KAUDER (Principal Engineer, Bendix Aviation Corporation, North Hollywood, California)
AUDIO, January, 1960, VOL. 44, No. 1
Artykuł opisuje prosty wzmacniacz o dobrych parametrach, który powinien wystarczyć do praktycznie każdej instalacji audio, ale jego największą wartością jest „uniwersalna” instrukcja dostrajania dowolnego wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym.
(Uwaga: Zachowano oryginalne oznaczenia jednostek stosowane w czasach, gdy opublikowany został artykuł.)
Opisany wzmacniacz działał dobrze z pięcioma różnymi transformatorami wyjściowymi, co skłoniło autora do użycia określenia „uniwersalny”. W każdym przypadku wzmacniacz okazał się całkowicie stabilny przy: (a) braku obciążenia, (b) 8-omowym obciążeniu rezystancyjnym, (c) 8-omowym obciążeniu za pomocą rzeczywistego głośnika i (d) z kondensatorem 0,1 μF dodanym do dowolnego obciążenia opisanego za pomocą powyższych konfiguracji. Zastosowany współczynnik sprzężenia zwrotnego wynosił 20 dB ± 1 dB.
Niewiele wzmacniaczy typu „Williamson” i innych, które autor miał okazje sprawdzić, było w stanie przejść taki test stabilności. Oddychanie stożka głośnika spowodowane oscylacjami o bardzo niskiej częstotliwości oraz oscylacjami naddźwiękowymi, które można łatwo zaobserwować na oscyloskopie, są zbyt powszechne. Każdy rodzaj oscylacji może wytwarzać ładunki ujemne na okładkach kondensatorów sprzęgających od strony osiatek lamp wyjściowych, powodując zniekształcenia i ograniczoną moc wyjściową. Spotkać można również wzmacniacze warunkowo stabilne, które normalnie nie oscylują, ale są wysoce niestabilne przy ekstremalnych częstotliwościach i oscylują, gdy do zacisków wejściowych podawane są sygnały audio o o dużych szybkościach narastania.
Z całą pewnością interesujący będzie przedstawiony niżej krótki opis powstania wzmacniacza.
Projekt wzmacniacza
Autor był przez wiele lat fanem Hi-Fi i nadal nie wstydzi się doceniania możliwości wzmacniacza triodowego 2A3 pracującego w przeciwsobnej klasie A (moc wyjściowa 7 watów), który wciąż ma na wyciągnięcie ręki. Po upływie 10 lat ponowne zainteresowanie wysoką jakością odtwarzania dźwięku zaowocowało badaniem sprzężeń zwrotnych i współczesnymi wzmacniaczami, które zyskały uznanie w literaturze tematu. Autor stwierdził ku swojej irytacji, że nie jest możliwe powielenie opublikowanego obwodu wzmacniacza i zastosowanie innego transformatora wyjściowego oraz bardziej zwartego układu - chyba że przeprowadzi się szeroko zakrojone przeprojektowanie obwodów sprzęgających i sprzężenia zwrotnego.
Wzmacniacze z dodatnim i ujemnym sprzężeniem zwrotnym
(Tytuł oryginału: Amplifiers with Positive and Negative Feedback)
CHARLES P. BOEGLI (Product Planning Manager, Bendix Corporation, Cincinnati, Ohio)
Audio, April 1961, Vol 45, No. 4
Wbrew powszechnemu przekonaniu, autor odkrył, że inwerter fazy ze sprzężoniem katodowym (ang. “long-tailed pair”) wprowadza znaczną ilość zniekształceń. Włączając ten stopień w pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego, pozwala na stworzenie wzmacniacza o niezwykle małych zniekształceniach. .
Kilka lat temu autor opublikował dwa artykuły1 na temat projektowania i budowy wzmacniaczy audio wykorzystujących globalne ujemne sprzężenie zwrotne z wewnętrznym/lokalnym dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Wzmacniacze te skonstruowało wielu czytelników i generalnym efektem była satysfakcja.
Zainteresowani szczegółami tych wzmacniaczy powinni zapoznać się z oryginalnymi artykułami. W związku z układami wiązało się kilka trudności wśród których głównymi były:
W obu wzmacniaczach zastosowano zwykłe transformatory wyjściowe z uzwojeniami wtórnymi połączonymi w nietypowy sposób. Wyjścia głośnikowe podłączono do odczepów 0- i 16-omowych uzwojenia wtórnego, a odczep 4-omowy był uziemiony (dla prądu przemiennego), tak że wyjście zbalansowane było pobierane z transformatora przeznaczonego do pracy w układzie niezbalansowanym. Transformator wyjściowy został dokładnie określony, a ci, którzy byli na tyle nierozważni, aby skonstruować swoje wzmacniacze z innymi transformatorami, zwykle płacili karę niestabilności lub oscylacji. Przez pewien czas powód, dla którego jeden transformator działał dobrze, a drugi nie, pozostawał tajemnicą, ale sądzono, że przyczyną mogą być niezrównoważone pojemności między każdym końcem uzwojenia a masą.
Stu procentowe ujemne sprzężenie zwrotne uzyskano podłączając końce uzwojenia wtórnego bezpośrednio do katod lamp sterujących. Wewnętrzne dodatnie pozytywne sprzężenie zwrotne było przekazywane z każdej anody lampy sterującej do siatki drugiego stopnia. Przedpięcie (bias) lamp sterujących uzyskano poprzez wstawienie rezystora z bocznikiem między środkowy odczep (czyli 4-omowy odczep) uzwojenia wtórnego transformatora wyjściowego a masę, tak aby całe uzwojenie wtórne miało potencjał stały równy przedpięciu katod układu sterującego. Jeśli wyjście głośnikowe zostało zwarte do obudowy wzmacniacza, polaryzacja była zaburzona i zwykle występowały oscylacje. Niemniej jednak linie głośnikowe zazwyczaj nie są uziemione, a to nie okazało się bardzo dużym mankamentem.
Czytaj więcej: Wzmacniacze z dodatnim i ujemnym sprzężeniem zwrotnym (Audio 1961/04)
Strona 1 z 16