Якісна робота лампової апаратури високої вірності відтворення звуку в значній мірі залежить від застосовуваного блоку живлення, який з мережевої напруги формує живлять напруги, необхідні для функціонування окремих елементів, каскадів і блоків лампового підсилювача в межах заданих параметрів. При цьому серед основних вимог, що пред'являються до таких джерел, крім формування напруг і струмів необхідних величин, особливе місце займає забезпечення відповідного ступеня фільтрації напруги живлення. Справа в тому, що однією з основних причин появи фону в лампових підсилювачів є пульсації випрямленої напруги, що живить ланцюга анодів і екранних сіток ламп. Тому домогтися зменшення фону, що виникає через пульсацій напруги, можна в першу чергу, удосконаленням схеми і поліпшенням параметрів джерела живлення.
Блоки живлення лампових УНЧ, як правило, формують два види напруг. Це постійні напруги величиною від декількох десятків до сотень вольт для живлення ланцюгів анодів і екранних сіток, а також постійні або змінні напруги від одиниць до півтора десятків вольт для ланцюгів напруження. Тому робота по поліпшенню параметрів блоків живлення також ведеться в двох напрямках, які відповідають зазначеним видам формованих напруг.
Джерела живлення ланцюгів анода і екранних сіток
Для формування постійних напруг, необхідних для харчування анодних ланцюгів і ланцюгів екранних сіток ламп УНЧ, зазвичай застосовуються лампові або напівпровідникові випрямлячі. Залежно від особливостей застосовуваних схемотехнік, випрямні елементи можуть підключатися по одпополуперіодной, двонапівперіодною або мостовою схемою. Однак в високоякісних лампових підсилювачах формування живлячої напруги для ланцюгів анодів і екранних сіток забезпечується найчастіше двухполуперіодним або мостовими випрямлячами, що дозволяє при незмінних даних фільтра отримати значно менший коефіцієнт пульсацій, ніж від однополупериодного випрямляча. Принципові схеми простого лампового і напівпровідникового двухполуперіодного випрямляча з штучно створеної середньою точкою наведені на рис. 1.
Рис.1. Принципові схеми простого лампового (а) і напівпровідникового (б) випрямляча
У даних схемах мережеве напруга подається на первинну обмотку трансформатора ТР1 (висновки 1-2), а аноди подвійного діода Л1 або напівпровідникових діодів D1 і D2 підключені до крайніх висновків основний вторинної обмотки (висновки 3-5). Параметри трансформатора ТР1 зазвичай вибираються такими, щоб значення змінних напруг між висновками 3-4 і 4-5 перебували в межах 200-500 В. С катода лампи Л1 або з з'єднаних катодів напівпровідникових діодів D1 і D2 знімається випрямлена позитивне напруга, а в якості негативної шини використовується висновок 4 від середини вторинної обмотки, який є штучно створеною середньою точкою. На конденсаторах C1, С2 і дроселі ДР1, який може бути замінений резистором R1, зібраний фільтр. Необхідно відзначити, що при заміні дроселя резистором параметри цього резистора (опір і потужність) слід вибирати з урахуванням струму, споживаного підсилювачем, і напруги, необхідного для харчування анодних ланцюгів ламп.
Напруга напруження для подвійного діода Л1 випрямляча (рис. 1, а) зазвичай формується окремої обмоткою трансформатора ТР1 (висновки 6-7), не пов'язаної з обмоткою, з якої знімається напруга напруження Uн для інших ламп підсилювача (висновки 8-9). Справа в тому, що на катоді лампи випрямляча зазвичай присутня висока позитивна напруга, а у багатьох діодів катод з'єднаний з ниткою розжарення всередині балона лампи. У схемі випрямляча на напівпровідникових діодах (рис. 1, б) напруга напруження Uн для ламп підсилювача також знімається з окремою обмотки (висновки 6-7).
Головним достоїнством розглянутої схеми формування напруги анодного живлення за допомогою подвійного випрямного діода непрямого напруження (рис. 1, а) є поступове зростання рівня високої напруги до номінального значення в міру розігріву лампи. Процес розігріву лампи випрямляча за часом практично збігається з розігрівом інших ламп підсилювача, тому не виникає перевантаження конденсаторів фільтра при зростанні анодної напруги. При використанні напівпровідникового випрямляча (рис. 1, б) постійна напруга на конденсатори фільтра подається практично відразу після включення апаратури, що призводить до їх перевантаження, оскільки номінальне споживання струму починається тільки після розігріву ламп підсилювача.
Необхідно відзначити, що в подвійних діодів з непрямим напруженням при перегорання спільній нитці розжарення або хоча б нитки напруження одного з діодів (в лампах з роздільним напруженням) відбувається далеко не останнє збільшення фону змінного струму з одночасним падінням випрямленої напруги.
Якщо в двопівперіодним випрямлячі застосовується подвійний діод з безпосереднім напруженням, то напруга на перший конденсатор фільтра, що згладжує слід знімати з середньою точки обмотки напруження кенотрона або з штучно створеної середньої точки. Принципові схеми випрямлячів на подвійному діод з безпосереднім напруженням наведені на рис. 2.
Рис.2. Принципові схеми випрямлячів на кенотроні з безпосереднім напруженням з середньою точкою обмотки напруження (а) і з штучно створеної середньою точкою (б)
У схемі випрямляча з штучно створеної середньою точкою (рис. 2, б) резистори R1 і R2 крім функції формування середньої точки одночасно забезпечують зниження імпульсів струму при включенні блоку живлення, що сприяє збільшенню терміну служби кенотрона. В обох схемах напруга напруження Uн для ламп підсилювача також знімається з окремою обмотки (висновки 9-10 на рис. 2, а й висновки 8-9 на рис. 2, б).
На практиці в радіоаматорських конструкціях в якості джерела анодного живлення лампових УНЧ зазвичай використовуються прості мостові випрямлячі з фільтрами. Принципова схема одного з варіантів такого випрямляча наведена на рис. 3. В даній схемі напруга живлення для ланцюгів анодів і екранних сіток ламп вихідних каскадів (Uа1) знімається з точки з'єднання конденсаторів С1 і С2. У той же час напруга Uа2, необхідне для харчування анодних ланцюгів ламп вхідних каскадів, додатково згладжується спеціальним фільтром.
Рис.3. Принципова схема простого джерела анодного живлення з мостовим випрямлячем
Джерела живлення ланцюгів напруження
У лампових підсилювачах низької частоти харчування ланцюгів напруження ламп може здійснюватися напругою як змінного, так і постійного струму. Формування цих напруг забезпечується відповідними ланцюгами і каскадами блоку живлення. Зазвичай в апаратурі середнього класу напруга змінного струму для напруження ламп знімається зі спеціальною обмотки силового трансформатора (рис. 4, а). В даній схемі з першої вторинної обмотки трансформатора ТР1 (висновки 3-4) знімається змінна напруга для джерела формування постійного анодного напруги, а з другої вторинної обмотки (висновки 5-6) - змінна напруга напруження необхідної величини, яке подається безпосередньо на відповідні висновки ламп . Більшість електронних ламп, що застосовуються в підсилювачах НЧ, розраховані на номінальну напругу розжарення величиною 6,3 В. Однак іноді для зниження рівня фону першого каскаду харчування ланцюга розжарення лампи попереднього підсилювача здійснюється від окремої обмотки меншою напругою. Так, наприклад, для лампи типу 6Н2П це напруга може становити 5,7 В, а для лампи 6Н3П - 5,5 В.
Рис.4. Принципові схеми звичайного джерела ланцюгів живлення напруження (а), з заземленою середньою точкою (б) і штучної середньою точкою (в)
Не слід забувати про те, що дроти, які використовуються для подачі змінної напруги до ниток напруження ламп, часто виявляються джерелом наведень, що призводять до появи фону змінного струму. Тому для ослаблення впливу наведень рекомендується використовувати кілька способів. Так, наприклад, найпростішим рішенням є застосування так званих електрично симетричних ланцюгів живлення напруження, які утворюються шляхом заземлення середньої точки обмотки напруження щодо шасі або ж створенням штучної середньої точки за допомогою потенціометра. Спрощені принципові схеми електрично симетричних ланцюгів живлення напруження наведені на рис. 4, б і 4, ст.
У схемі, наведеній на рис. 4, в, потенціометр R1 повинен бути розрахований на потужність не менше 1 Вт і мати опір в кілька сотень Ом, наприклад від 100 до 680 Ом.
Необхідно відзначити, що в деяких випадках при використанні схеми з штучної середньою точкою (рис. 4, в) для напруження ламп вхідних каскадів движок сімметрірующего потенціометра не вдалося підключитися до корпусу. На нього подається невеликий позитивний потенціал в кілька десятків вольт, який формується спеціальним дільником з постійної напруги харчування анодних ланцюгів (рис. 5, а). Так, наприклад, для лампи типу 6Н2П це напруга може становити 20-30 В. Постійна напруга в кілька десятків вольт може подаватися і безпосередньо на середню точку накальной обмотки силового трансформатора (рис. 5, б). Для лампи типу 6Н2П це напруга може становити 50 В.
Рис.5. Принципові схеми джерел ланцюгів живлення напруження з подачею постійної напруги на штучну середню точку (а) і на середню точку обмотки напруження (б)
У лампових підсилювачах апаратури високої вірності відтворення звуку, якщо для зниження рівня фону розглянутих заходів недостатньо, напруження ламп вхідних каскадів слід живити напругою постійного струму, яке формується окремим джерелом. Принципові схеми таких джерел живлення, основу яких складає двонапівперіодний або мостовий випрямляч, наведені на рис. 6. Необхідно відзначити, що схему, зображену на рис. 6, а, рекомендується застосовувати для ламп з струмом напруження менше 300 мА. Для ламп з струмом напруження 0,3 А і вище бажано використовувати схему, наведену на рис. 6, ст. При цьому обмотка напруження повинна бути розрахована на напругу, вдвічі більшу, ніж номінальна напруга напруження відповідної лампи. Так, наприклад, для ламп з напругою напруження 6,3 В обмотка напруження силового трансформатора повинна забезпечувати напругу 12,6 В.
Рис.6. Принципові схеми джерел ланцюгів живлення напруження напругою постійного струму
Додатковий захист від виникнення наведень з одночасним зниженням фону, викликаного пульсаціями напруги живлення, забезпечують стабілізовані джерела живлення, формують напруги для ланцюгів напруження ламп УНЧ. Принципова схема одного з варіантів такого джерела, виконаного на інтегральній мікросхемі, наведена на рис. 7.
Рис.7. Принципова схема стабілізованого джерела живлення ланцюга розжарення