Мы заметили, что основным недостатком RC-связанного усилителя является то, что эффективное сопротивление нагрузки уменьшается. Это потому, что входной импеданс усилителя низкий, а его выходной импеданс высокий.
Когда они соединены для создания многоступенчатого усилителя, высокий выходной импеданс одного каскада идет параллельно с низким входным сопротивлением следующего каскада. Следовательно, эффективное сопротивление нагрузки уменьшается. Эту проблему можно решить с помощью усилителя
с
трансформаторной связью
.
В трансформаторном усилителе каскады усилителя соединяются с помощью трансформатора. Давайте рассмотрим конструкционные и эксплуатационные детали усилителя с трансформаторной связью.
Строительство трансформаторного усилителя
Схема усилителя, в которой предыдущая ступень подключена к следующей ступени с использованием трансформатора связи, называется усилителем с трансформаторной связью.
Трансформатор связи T 1 используется для подачи выхода 1- й ступени на вход 2- й ступени. Нагрузка коллектора заменяется первичной обмоткой трансформатора. Вторичная обмотка подключена между делителем потенциала и основанием 2- й ступени, который обеспечивает вход для 2- й ступени. Вместо конденсатора связи, как в усилителе с RC-соединением, трансформатор используется для соединения любых двух каскадов в цепи усилителя с трансформатором.
На рисунке ниже показана принципиальная схема усилителя с трансформаторной связью.
Сеть R 1 и R 2 делителя потенциала и резистор R e вместе образуют сеть смещения и стабилизации. Обходной конденсатор эмиттера C e предлагает путь с низким реактивным сопротивлением для сигнала. Резистор R L используется в качестве импеданса нагрузки. Входной конденсатор С, присутствующий на начальной ступени усилителя, связывает переменный сигнал с базой транзистора. Конденсатор C C является конденсатором связи, который соединяет две ступени и предотвращает помехи постоянного тока между ступенями и контролирует смещение рабочей точки.
Разновидности усилителей мощности для согласующих трансформаторов
Здесь фигурируют такие устройства:
- Входные. Их задача – согласовывать выходное сопротивление входного сигнального источника с идущим после этого каскадом.
- Межкаскадные. Согласовывают это же сопротивление, но предыдущего каскада. При этом идёт входное сопротивление нового каскада.
- Выходные. Нормализуют обозначенное сопротивление, но оконечного каскада с сопротивлением его воздействия.
Входные данные обозначаются буквами:
- Т – первый компонент.
- ВТ – входной сигнал для транзисторных аппаратов.
- Нумерация разработки.
Пример: ТВТ-1 – это входной трансформатор для транзисторных агрегатов с числовым обозначением разработки 1.
Выходные СТ обозначаются так:
- компонент – Т,
- ОТ (оконечный вариант для транзисторных приборов)
- порядковая цифра разработки.
Пример: ТОТ-4 – выходной СТ для устройств с транзисторами, разработка №4.
Межкаскадные виды имеют такие обозначения:
- Т,
- М,
- число – показатель мощности,
- нумерация разработки.
Пример – ТМ15 – 45. Это миниатюрный СТ с каскадами, мощностью 15 А. Разработка №45.
Также существуют выходные модели ТОЛ. Здесь:
- Т – трансформатор,
- О – оконечный,
- Л – ламповый тип.
Они полностью удерживают заданные параметры в спектре от 300 до 10 000 Гц. Их рабочие мощности находятся в диапазоне 0,1…6 В*А. Допустимая неравномерность характеристик на предельных частотах составляет максимум 2 дБ. Наивысший показатель искажений – 5%.
Работа трансформаторного усилителя
Когда сигнал переменного тока подается на вход базы первого транзистора, он усиливается транзистором и появляется на коллекторе, к которому подключена первичная обмотка трансформатора.
Трансформатор, который используется в качестве соединительного устройства в этой схеме, обладает свойством изменения импеданса, что означает, что низкое сопротивление ступени (или нагрузки) может быть отражено как сопротивление высокой нагрузки по сравнению с предыдущей ступенью. Следовательно, напряжение на первичной обмотке передается в соответствии с отношением витков вторичной обмотки трансформатора.
Эта трансформаторная связь обеспечивает хорошее согласование импедансов между каскадами усилителя. Усилитель с трансформаторной связью обычно используется для усиления мощности.
Расчет и намотка выходного трансформатора для лампового усилителя
Выбираем выходную лампу – строим нагрузочную прямую и выбираем РТ на ВАХах, находим приведенное сопротивление, выбираем сопротивление акустики (нагрузки), в результате вычисляем соотношение витков первичной и вторичной обмоток = Ктр = √КВ (приведенное сопротивление анода: сопротивление акустики).
Выбираем трансформатор – больше «железа», меньше меди, без фанатизма с габаритной мощностью (из практики воспроизведения низких частот) достаточно 100-160 Вт (10-14 см2 площади центрального керна). Парадокс, лучший звук у Ш «железа» от компьютерных китайских бесперебойников. Неплохие результаты показал ТСШ-170, правда у него неудобство со сборкой и креплением.
Запасаемся большим тюбиком клея “Момент”, тонким канцелярским и нешироким малярным скотчем. Штанген, металлическая точная линейка, калькулятор, карандаш. ЗАМЕРЫ – окно, что ограничивает железо, точно до десятых мм.
На столе – таблица номиналов диаметров намоточного провода, сечений по меди и по лаку, допустимый ток при токовой нагрузке.
Готовим каркас катушки – чистим от заусенцев, думаем и потом сверлим необходимое количество «дырок» для выводов проводов и контактных для пайки-крепления. Если не получается с мозгами – пропиливаем сквозную щель, одну-две.
Дырки для выводов, для фторопластового провода, чтобы намоточный тонкий не ломался. Дырки для крепления-пайки под голую медь 0,75-1,0 мм, потом залудим.
Готовим межсекционную изоляцию – полоски офисной бумаги с бахромой по 1,5 мм шире окна катушки с каждой стороны.
Замеряем:
Пример: 34,5х10 мм, дно = 34,5 мм, высота = 10 мм.
Секционирование – соединение обмоток ТОЛЬКО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ! Любой слой заполняется только полностью и без просветов.
Сначала не меньше половины первички, затем межсекционная изоляция – 3 слоя подготовленной офисной бумаги с бахромой, затем – слой вторички, межсекционная изоляция, затем четверть первички, межсекционная 3 слоя, слой вторички, межсекционная, оставшаяся четверть первички, межсекционная 3 слоя, затем можно слой первички (около 200 витков) для катодной обмотки, и последний оставшийся слой вторички – на нем желательно делать выводы-петли через каждые 5-7 витков для подстройки под конкретную акустику, на слух.
Итого получается: ½ I – II – ¼ I – II – ¼ I – К – II (5+5+5+5+5+5)
РАСЧЕТ
Прикидываем – количество витков вторички в одном слое проводом около 1,0 по меди (из практики) – 1,09 лак.
34,5 : 1,09 = 31,65 – 1 виток = 30 витков слой вторички.
Таких слоя будет 3 (три).
Моя задача – первичка 5к и два вывода на 8 Ом и 16 Ом.
Вычисляем витки первички. Через Ктр, для 8 Ом = 25, для 16 Ом = 17.
(Ктр = кв.корень [5к : Ra]) = корень (5000 : = корень 625 = 25 для 8 Ом, и соответственно 16 Ом = 17.
Значит два слоя вторички – 8 Ом, три слоя – 16 Ом.
Прикидываем равенство первичек.
Два слоя вторички = 60 витков (на 8 Ом) х 25 (Ктр 8 Ом) = 1500 витков – прикидочная первичка на 8 Ом.
Три слоя вторички = 90 витков (на 16 Ом) х 17 (Ктр 16 Ом) = 1530 витков – почти одинаково. Выбираем среднее (да простят ГУРУ инета) = итого первичка 1515 витков.
Расчет диаметра первички
Реальная площадь окна = 34,5 х 10 = 345 мм2.
Из практики – первичка и вторичка требуют одинаковые площади, на первичку = 345 : 2 = 172,5 мм2.
Из практики на вспучивание и изоляцию эту площадь делим на 1,4 и получаем чисто под провод первички = 172,5 : 1,4 = 123,21 мм2, делим его на количество витков и получаем площадь для одного витка = 123,21 мм2 : 1515 витков = 0,08133 мм2. Извлекаем квадратный корень и получаем искомый диаметр провода первички по лаку: √0,08133 = 0,2852 мм.
По таблице по лаку ищем ближайшее меньшее, получается по меди: 0,25 – 0,23 мм.
Т.к. провод по меди 0,23 «держит» не менее 110 мА = нам хватит, его и применяем.
ИТОГО: карта намотки = 758 (1515:2) витков 0,23 мм – изоляция – 30 витков 1 мм – изоляция – 379 (1515:4) витков 0,23 мм – изоляция – 30 витков – изоляция – 379 витков 0,23 мм – изоляция – слой 0,23 мм – изоляция – 30 (5+5+5+5+5+5) 1.
Мотаем:
Под начало и в конце любого слоя кладем немного клея, чтобы провод не «микрофонил» и укреплял бумагу.
Резвой – «длинные обмотки укладываем аккуратно кучками в четверть высоты, заполняем слой»
При очень длинных обмотках возможно применение межслойного канцелярского скотча в один слой.
Выводы тонкого обмоточного провода желательно маркировать разноцветными кембриками:
Собираем
Пушпул = без зазора, однотакт = с зазором.
При токе анода до 50 мА – зазор 0,05 мм – один слой кальки, при токе 100-120 мА = зазор 0,1 мм – один слой обычной офисной бумаги, ТОЛЬКО НА ЦЕНТРАЛЬНОМ КЕРНЕ !
Выводы толстых проводов соединяем и формуем как клеммы подключения, придумывать ничего не надо. Тонкие – зачищаем обжигом и аккуратно чистим мелкой наждачкой. Залуживаем и надежно припаиваем к подготовленной панельке из текстолита с закрепленными голого провода около 1 мм клеммами. Эту панельку для удобства крепим на болтах в ближайшем месте от выводов из катушки.
Не забываем маркировку – на «пузе» катушки с удобной стороны под скотч приклеиваем бирку карты намотки и расположения контактов.
Осталось за малым, рассчитываем усилитель (чуть позже), достаём лампы-деталюшки, «слесарим» корпус, изголяемся с питанием, монтируем, жжём канифоль, ругаемся на несоответствие действительности инетовских подписанных ВАХов, пересчитываем под реальные замеры, жжём канифоль, заменяем выбитые квартирные пробки, плюемся на акустику, и наслаждаемся Вотерсом, ну или звуком “Бегущего по лезвию” (Шоночка просто красавица!).
Ответы на вопросы «Почему?» ищем в первоисточниках и не дай божЕ слушаем инетовских ГореГуру (а есть и с сангиг образованием), только через разрядку 450 В конденсаторов на собственных пальцах = другого пути нетУ!
Автор: Юрий Е.
Частотная характеристика усилителя с трансформаторной связью
На рисунке ниже показана частотная характеристика усилителя с трансформаторной связью. Усиление усилителя является постоянным только для небольшого диапазона частот. Выходное напряжение равно току коллектора, умноженному на реактивное сопротивление первичной обмотки.
На низких частотах реактивное сопротивление первичного начинает падать, что приводит к уменьшению усиления. На высоких частотах емкость между витками обмоток действует как перепускной конденсатор для уменьшения выходного напряжения и, следовательно, усиления.
Таким образом, усиление аудиосигналов не будет пропорциональным, и также будут вводиться некоторые искажения, которые называются частотными искажениями
.
Недостатки усилителя с трансформаторной связью
Ниже перечислены недостатки усилителя с трансформаторной связью.
- Хотя усиление велико, оно значительно меняется с частотой. Отсюда плохая частотная характеристика.
- Частота искажений выше.
- Трансформаторы, как правило, издают гул.
- Трансформаторы громоздки и дороги.
Хотя усиление велико, оно значительно меняется с частотой. Отсюда плохая частотная характеристика.
Частота искажений выше.
Трансформаторы, как правило, издают гул.
Трансформаторы громоздки и дороги.
