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無線電子工学および電気工学の百科事典 真空管アンプの計算。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
アンプは電子機器の最も一般的な要素の XNUMX つですが、なぜ時代遅れの真空管アンプから計算を始めるのでしょうか? 理由はいくつかありますが、主な理由は、特に高音質愛好家の間で真空管技術への関心が再び復活していることです。 真空管アンプは気取らず、信頼性が高く、過電圧により電極間に短期間の故障が発生する可能性がありますが、故障後もほとんどの場合、ランプは動作し続けます。 電流の過負荷により電極が加熱されますが、陽極が赤くなっているのを確認して電源を切るのに十分な時間があります。 一方、トランジスタは、短期間の過負荷でも、即座に、「静かに」、そして永久に故障します。 さらに、たとえばランプ上の増幅器と電界効果トランジスタの計算は非常に似ていることも付け加えます。 アンプの計算は、アンプの目的に基づいて、増幅周波数帯域、出力電圧、電流または電力、負荷抵抗、入力電圧、入力抵抗などのパラメータを決定することから始まります。 たとえば、家庭用無線複合施設の UHF の場合、出力電力は 5 オームの負荷抵抗 (ダイナミック ヘッド) で 4 W、周波数帯域は 70 Hz ～ 12,5 kHz、入力電圧は 20 mV です。 1 V、入力抵抗が 500 kΩ 以上。 指定された入力電圧範囲により、ラジオ受信機、圧電ピックアップを備えたプレーヤー、他のデバイスのライン出力など、アンプを多くのプログラム ソースに接続できます。 このようなアンプを XNUMX つの部分に分割することをお勧めします。XNUMX つはボリューム コントロール (ゲイン)、場合によってはトーン コントロール (周波数応答形状) を含む電圧プリアンプ、そして最終パワー アンプです。 後者は、プリアンプの出力信号に対応する一定の入力信号レベルに基づいて計算されます。 そこで、ランプのアンプを計算します。 最も単純な非周期三極管アンプの図を図に示します。 48.
計算には、ランプのフィラメントの電圧と電流（フィラメント回路は図には示されていません）、推奨バイアス電圧、陽極の電圧と電流、特性Sの傾き、内部抵抗などの参考データが必要になります。ランプのRIまたはそのゲインμ。 最後の XNUMX つのパラメーターは、次の単純な関係によって関連付けられます。μ = SRI ランプカスケードは、低周波数では信号源からの電力を実質的に消費せず、アノード電流がグリッドの電圧によって制御されるため、優れています。 それにもかかわらず、1 ... 0,5 MΩの抵抗を持つグリッド漏れ抵抗器R4,7は依然として必要であり、これはグリッド上に落ち着いた希電子がグリッドを負に帯電させず、この抵抗器を通ってカソードに戻るためです。 同じ抵抗をボリュームコントロールとして使用すると便利です。 コンデンサ C1 は、入力信号の一定成分 (存在する場合) がグリッドに乗らず、ランプ モードを変更しないようにするために必要です。 その静電容量は、HPF のカットオフ周波数の式によって計算されます。これは、最低通過帯域周波数 fn より小さくなければなりません。
グリッド電流が存在しないようにするには、グリッド電圧が常にカソードに対して負である必要があるため、ある程度のバイアス電圧が必要です。 別個の負電圧源を使用するのは実際上不便であるため、カソード回路には自動バイアス抵抗器 R2 が含まれることがほとんどです。 ランプのアノード電流 ia は電圧降下 Uc を生成し、プラスがカソードに、マイナスが制御グリッドに印加されます。 計算式は簡単です。
アノード電源 Ea の電圧の約半分が降下すると仮定して、負荷抵抗を計算する必要があります。
広く使用されている双三極管の中で、パラメーターS - 100 mA / V、Ri = 6 kOhm、Uc = -2 V、Ua = 2 V、ia = 50 mAの1,5N120Pランプは、最も高いゲインμ\u1d 250（最後の参考書に記載されている1,8Vと240mAとは異なりますが、経済性を考慮してランプの特性に合わせて選択しました。Ea = 2Vと仮定すると、R1,5 = 3kΩ、R120 = XNUMXkΩとなります。三極管のカスケードのゲインは次のように計算されます。
ゲインはそれほど高くなく、入力信号が 20 mV の場合、出力電圧はわずか 1,4 V ですが、UMZCH 出力ランプを完全に「構築」するには十分ではない可能性があります。 三極管で 49 つのカスケードを使用するか (その場合、ゲインが冗長になり、たとえば OOS を使用してゲインを下げる必要があります)、より多くのゲインを与える別のランプで XNUMX つのカスケードを使用する必要があります (図 XNUMX)。 ）。
シールドグリッドR3C3の電源回路のみが異なります。 クエンチング抵抗器 R3 の抵抗値は次の式で決まります。
ここで、Ug2 と ig2 はスクリーン グリッドの電圧と電流です。 XNUMX極管の内部抵抗が大きいため、ゲインはより単純な計算式で計算されます。
最も経済的なものとして 6Zh1P 五極管を選択します。 そのパラメータは、Uc = - 2 V で Ua = = Ug120 = 5 V、S = 7 mA/V、ia = 2 mA、ig3 = = 1,5 mA となり、R2 = = 150 オームとなります。 R3 = 40 kOhm、R4 = 17 kOhm、Kμ = 85。実際には、このような大きなアノード電流を伴うモードは準備段階では使用されません。 すべての抵抗器の抵抗を数倍に増やし、アノード電流を大幅に減らすことが有利です。 このモードの特性の傾きは減少しますが、ゲインは増加し、150 ... 200 になります。 ランプのより低いアノード電流で新しいパラメータを計算するには、その特性を使用する必要があります。 ただし、ランプはモードの変更にあまり敏感ではないため、実験的に選択するのが簡単です。 さて、UMZCH に移りましょう。 それらのために、特別な強力な出力ビーム四極管および五極管が生成されます。 この例では、Uc = - 6 V でパラメーター Ua = Ug14 = 2 V、S = 250 mA / V、ia = 11,5 mA、ig50 = 2 mA を持つ 5P6P 四極管が適しています。出力段はシングルエンドになります。クラス A で動作 これは、ランプの静止電流が公称の 50 mA に等しく、制御グリッドの電圧が変化すると、ゼロ (ランプが閉じている) から公称の 100 倍の XNUMX mA まで変化することを意味します。 （ランプは開いています）。 式 Δia = SΔUBX を使用して、グリッドに必要な AF 電圧を見つけてみましょう。 ΔUBx = Δia/S = 50/11,5 = 4,35 V (ピーク値)。 カソード回路の自動バイアス抵抗の抵抗は次のようになります。
上記で計算された五極管プリアンプが Kμ = 150 を提供する場合、出力段のグリッドで 4,35 V の振幅を得るには、入力信号は 4,35 / 150 = 0,029 V (ピーク値)、つまり約 20 mV に等しくなければなりません (実効値）が指定された要件を満たすこと。 UZCH の回路設計が完了したので、その回路図を描くことができます (図 50)。 抵抗器の抵抗値が計算され、コンデンサーの静電容量を選択することが残ります。 これらは、最低通過帯域周波数の静電容量 C1 (上記を参照) と同じ方法で計算されますが、70 Hz 未満では余裕を持って取る必要があります。
もちろん、対応する抵抗器の抵抗値を式に代入する必要があります。 たとえば、R1C1 ストリングのカットオフ周波数が 16Hz、静電容量が 0,01uF の場合、R2C2 ストリングのカットオフ周波数は静電容量 10uF で同じになります。 また、VL1 ランプの出力静電容量、VL2 ランプの入力静電容量 (参考書籍から取得)、および 3 + 13,5 に等しい取り付け静電容量 С∑ の合計を計算して、プリアンプの帯域幅の上限周波数をチェックすることも役立ちます。 +20～40pF:
ご覧のとおり、必要以上に高くなっています。 デカップリング チェーン R5C5 の目的について、いくつか述べておく必要があります。 真空管アンプは通常、不安定な電源から電力を供給されるため、出力管電流の大幅な変動は必然的にアノード供給電圧の変化につながります。 予備カスケードの動作に影響を与えないように（そしてこれは絶対に必要ありません）、チェーンが取り付けられています。 コンデンサ C5 には、アノード電圧の変化に合わせて再充電する時間がありません。 さらに、この回路は、整流器フィルタのリップルの平滑化が不十分な場合に備えて、AC バックグラウンドをさらにフィルタリングします。 ここで出力段のアノード回路を考えてみましょう。 0 ～ 100 mA の電流変化がアノードの電圧の最大変化を伴う場合、ランプは最大電力を供給し、最大電流は最低電圧 (少なくとも 20 ... 30 V である必要があります) に対応します。 (そうしないと、ピーク信号に歪みが発生します)。 出力トランスの一次巻線のアクティブ抵抗によるさらに 10 ボルトの電圧降下を考慮して、アノードでの AC 電圧の振幅 250 - 10 - 30 = 210 V を求めてみましょう。AC 電圧は DC 電圧に加算されます。供給電圧。 アノード電流がゼロに減少すると（入力信号の負の半波で）、瞬間的なアノード電圧は 250 + 210 = 460 V に増加することに注意してください。すでに述べたように、ランプはそのような電圧に容易に耐えます。 アノード回路の AF 信号の振動電力は、次のようになります。 P \u2d Um im / 210 \u0,05d 2 5,25 / XNUMX \uXNUMXd XNUMX W. 出力トランスの小さな損失を考慮して、設定条件（負荷に5Wを供給）を満たしました。 AF 電流 RH に必要な一次巻線の抵抗を求めてみましょう。 RH \ u210d Um / im \ u50d 4,2/XNUMX \uXNUMXdXNUMXオーム。 RH とヘッド抵抗 Rg がわかれば、次のことを考慮して出力トランス T1 の変圧比を求めることができます。トランスが電圧を n 倍下げると、二次巻線回路の電流が XNUMX 倍増加します。同じ量の場合、抵抗は n に変換されます。2 一度： オーディオスペクトルのより高い周波数では、一次巻線に変換されたヘッドのボイスコイルの誘導抵抗とトランスT1の一次巻線の漏れインダクタンス抵抗が能動負荷に追加されるため、UMZCHゲインが増加します。抵抗RH。 上昇を補償するために、コンデンサ C7 が一次巻線と並列に接続されます。コンデンサ CXNUMX の静電容量は、指定されたパラメータの不確実性により計算が困難であるため、周波数応答の望ましい形状に従って実験的に選択されます。 自己テストのための質問です。 もしかしたら、もう理論計算には飽きてしまったのではないでしょうか？ そうでない場合は、自分で設定した要件に基づいてアンプを計算し、そうである場合は、たとえば不要な真空管テレビを見つけて分解します。 フロントパネルをチップボードから切り取って布で覆うと、木製のケースから優れた音響システムが得られます。 パネル上にヘッドを配置します。できれば中央ではなく、できれば抵抗に応じて直列または並列に接続した XNUMX つ以上のヘッドを配置します。 上記のようなアンプを組み立てて、「真空管」サウンドをお楽しみください。 プロジェクトの実施に必要な詳細はすべて古いテレビにあります。 著者: V.Polyakov、モスクワ
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