Портал для радиолюбителей, меломанов, аудиофилов и сочувствующих последним.

Схемы усилителей, регуляторов громкости и тембра, DAC, блоков питания и стабилизаторов и т.п.

Измеритель тока покоя выходного каскада лампового усилителя

Ламповый усилитель Ламповые усилители помимо приятных минут прослушивания любимой музыки доставляют любителям «теплого лампового звука» и немало хлопот. Малый ресурс радиоламп (особенно мощных) требует регулярной проверки режимов работы ламп, их корректировки и своевременной замены.

Как говорится, с годами лучше становится только вино...

Чтобы упростить поддержание вашего «любимца» в хорошей форме и регулярно не тыкать тестером во внутренности усилителя, Марк Драйдгер (Mark Driedger) предложил схему для контроля за током покоя выходных ламп.

Устройство позволяет:

1. контролировать ток покоя выходного каскада.
2. контролировать разбаланс плеч двухтактного каскада или разницу токов ламп при параллельном включении из-за неравномерного  старения катодов ламп.

 

Идея.

Точная настройка уровня смещения в двухтактных выходных каскадах важна для получения максимальной неискаженной мощности и продления срока службы ламп. Большинство известных измерителей определяют абсолютный ток смещения каждой лампы (например, для измерения тока в 60 мА, используют схемы с диапазоном 0-100 мА). При относительной простоте и надёжности схемы эти методы не очень точны.

Предлагаемая схема измеряет ошибки тока смещения относительно сбалансированного состояния двухтактного каскада. Устройство компактное, недорогое, простое и точное, благодаря использованию двухуровневых компараторов.

Измеритель смещения лампового каскада  - www.radio.infoklad.ru

 

Метод измерения.

Резисторы Rs малой величины  (датчики тока) соединены последовательно с катодом ламп. Баланс каскада измеряется между точками А и В. Смещение измеряется путем усреднения напряжения А и В в точке С и сравнением результата с постоянным опорным напряжением VR. Опорное напряжение устанавливается в соответствии с током покоя выходных ламп: Vr=Io*Rs

Измерение напряжения смещения - www.radio.infoklad.ru

Смещение двухтактных каскадов может быть задано балансировкой плеч:

балансировка ламп выходного каскада - www.radio.infoklad.ru

или с помощью независимых регуляторов смещения для каждой лампы:

3-r

 

Так как автор предпочитает в своих конструкциях использовать первый вариант смещения, то в статье описывается применение измерителя именно для такого варианта включения. В конце будут даны рекомендации, как использовать измеритель в схеме с независимым смещением ламп.

Схема предназначена для усилителей с фиксированным смещением ламп выходного каскада. Катодное (автосмещение) как правило, не имеет цепей подстройки, а если и имеет, то номиналы их варьируются в широких пределах, что затрудняет согласование измерителя со схемой.

Резистор в катодной цепи вносит в схему небольшую отрицательную обратную связь, теоретически снижая усиление и искажения. На практике снижение коэффициента усиления минимальны при рекомендуемых значениях резисторов. Например, если мы вводим в катод лампы КТ-88 резистор 10 Ом при приведённом сопротивлении нагрузки  5кОм, то потеря усиления для нагрузки от 8 до 650 Ом составит всего 0,2дБ.

Если вас это беспокоит, то вы можете ввести в схему переключатель, который будет закорачивать этот резистор, когда измеритель не используется. Применение шунтирующего конденсатора здесь не очень удобно из-за малого сопротивления резистора. Кроме того, небольшие резисторы стоят в катодных цепях таких отлично звучащих аппаратов как Marantz 9, Heathkit W-7M, Luxman LX-33, Radford STA-25R, Harmon-Kardon Citation II. Каких-либо негативных последствий от введения этих резисторов замечено не было.

 

Схема:

Основой измерителя являются двухуровневые (оконные) компараторы LTC1042 от Linear Technology. Они имеют цифровые выходы и дифференциальные входы, напряжение на которых может изменяться в пределах от 0 до 5 В (напр. питания). Выходы компараторов через логические элементы управляют тремя светодиодами, которые указывают, что смещение (разбаланс плеч) выше, ниже или в пределах нормы. Чувствительность задается по входу компаратора “Width/2”. «ОК» загорается, когда разница напряжений между входами меньше, чем напряжение на “Width/2”. Резистор 100 кОм  между выводом 7 и шиной питания устанавливает частоту внутреннего генератора для компаратора. (Он определяет  выбор архитектуры компаратора для снижения энергопотребления.)

Так как в любой момент времени горит только один светодиод, то можно использовать один токоограничительный резистор на все светодиоды, а не на каждый отдельно:

схема измерителя - www.radio.infoklad.ru

На каждый канал используется две схемы компаратора:

Схема измерителя один канал - www.radio.infoklad.ru

Опорное напряжение формируется стабилизатором на TL431 (2,5В) и регулируется резисторами R4 – напряжение смещения и R6 – диапазон регулировки смещения.

От главного редактора РадиоГазеты: TL431  - трехвыводный стабилизатор. На схеме показан не совсем корректно. Чтобы напряжение стабилизации составило 2,5 В, надо управляющий вывод (на схеме даже не показан) соеденить с катодом.

Полная схема подключения к усилителю:

Двухканальный усилитель с измерителем тока покоя выходного каскада. - www.radio.infoklad.ru

Увеличение по клику.

Диапазон регулировки составляет  примерно от 40 до 80 мА (ток смещения на каждую лампу), с «окном» шириной  0 ± 8 мА. Значение R1 не является  критическим, но для каждой пары ламп они должны быть согласованы (точно подобраны). Их величина должна быть меньше 10 кОм , но гораздо больше, чем сопротивление датчиков тока (Rs).

Значение резистора представляет собой компромисс между чувствительностью и перегрузочной способностью . Значение в  10 Ом подходит в большинстве случаев. Входы компаратора будут иметь уровень 0,6 V для типичного 60-мА тока смещения, который хорошо укладывается в диапазон компаратора от 0 до 5 В. Максимальный входной уровень компаратора  составляет 5,3 В,  что соответствует току смещения  530 мА, это значительно выше того, что бывает в нормальных условиях работы  или при разумных перегрузках.

LTC1042 имеет  точность порядка пары милливольт, что дает ошибку в несколько десятых долей миллиампер. Использование резисторов в 10 Ом позволяет легко вычислить опорное напряжение: опорное напряжение в мВ = ток смещения в мА х 10. Мощность, рассеиваемая на этих резисторах составляет около 0,125 W. Для обеспечения некоторого запаса стоит использовать резисторы мощностью 0,5W.

 

Конструкция.

Измеритель можно вмонтировать внутрь усилителя или использовать как внешнее устройство, подключая его при необходимости к точкам А и В схемы.

Конструкция измерителя - www.radio.infoklad.ru

Двухканальный вариант  был выполнен на макетной плате размерами примерно 5×6 см.  Для питания необходим источник на 5 В. Во избежание повреждения ИС, необходимо подать питание после включения усилителя. Во время нормальной работы усилителя, светодиоды будут мигать в такт сигнала. SW1 позволяет их отключать, чтобы предотвратить проникновение взаимных шумов в аудиоцепи. Светодиоды устанавливают рядом с соответствующими регулирующими потенциометрами.

Измеритель тока покоя выходных ламп усилителя.

Настройка схемы заключается в установке резистором R15 напряжения, соответствующего току покоя ламп. Например, для тока покоя 60-мА на движке резистора должно быть 600мВ. Резистором R17 устанавливается диапазон отклонения тока покоя.  Например, «окну» ± 4 мА соответствует напряжение 40 мВ на движке резистора R17.

После регулировок опорных напряжений они останутся стабильными и в ходе эксплуатации их не придётся проверять или корректировать. Только вовремя менять лампы 🙂

При регулировке усилителя, изменяя напряжение смещения выходного каскада добиваются зажигания среднего светодиода измерителя («ОК»).

 

Параллельное включение ламп или независимая регулировка смещения.

Многие усилители имеют независимые регуляторы смещения, как было показано на рисунке выше. Аналогично при параллельном включении  ламп. Прибор может быть модифицирован для работы с независимыми регуляторами смещения :

Измеритель для параллельного включения выходных ламп

Напряжение на каждом резисторе Rs является входным для компараторов и сравнивается с опорным. Установив по измерителю одинаковый ток покоя выходных ламп, мы по существу добьемся балансировки каскада.

Для параллельного включения ламп можно подключить компараторы к каждой лампе, используя общий источник опорного напряжения.

Статья подготовлена по материалам журнала «AudioXpress».

От главного редактора: весьма простая, компактная и полезная конструкция для счастливых обладателей ламповых усилителей. Кстати, этот измеритель можно встроить даже во всенароднолюбимый одноламповый усилитель Манакова (на 6Ф3П) в варианте с фиксированным смещением.

Подключив на вход измерителя вместо датчиков тока резистивный делитель,  можно контролировать анодное напряжение усилителя.

Так как выходы компараторов логические, то ими можно управлять, к примеру, реле, отключая усилитель при перегрузках или нештатных ситуациях.

Удачного творчества!

Понравилась статья? Расскажи друзьям:

0

Похожие статьи:


Следите за новостями портала:


Новое в "РадиоГазете"

Поиск по сайту:

Рубрики:

Самое читаемое:

Последние комментарии:

Вход:

Подписаться на новые выпуски РадиоГазеты:


Новое в "РадиоГазете"
Подписаться письмом


Контакты:

Если Вы хотите:
  1. Предложить свои материалы для публикации,
  2. Сообщить о неработающей ссылке,
  3. Поделиться своими впечатлениями или замечаниями по сайту,
пожалуйста, воспользуйтесь для этого
формой для контактов
.

Тираж: