Особенности схемотехники выходных усилителей

Одним из основных отличий ламповых усилителей мощности от предварительных УНЧ является то, что в оконечных каскадах ламповых УНЧ практически не используются триоды, а чаще всего применяются низкочастотные пентоды и лучевые тетроды со свойствами пентодов. Дело в том, что пентоды и тетроды обладают более высокой чувствительностью. Поэтому переменное напряжение на сетке лампы, требуемое для получения в анодной цепи необходимой мощности, в пентодных усилителях в несколько раз меньше, чем

в усилителях, выполненных на триодах. Данный факт позволяет уменьшить количество каскадов предварительного усиления. Помимо этого наличие в лампе экранирующей сетки с неизменным уровнем напряжения на ней позволяет более эффективно использовать напряжение источника питания.

Не следует забывать и о том, что в предварительных усилителях для работы используется лишь небольшой участок характеристики электронной лампы. В усилителях мощности разработчики стремятся наиболее полно использовать всю характеристику лампы, что часто приводит к заметному возрастанию нелинейных искажений. Довольно часто для усиления задействуется и часть характеристики, находящаяся в области положительных напряжений на сетке лампы. При этом в цепи сетки появляется ток, что приводит к появлению искажений.

Стремясь получить на выходе усилителя сигнал требуемой мощности, разработчики ламповых УНЧ довольно часто в оконечном каскаде используют несколько ламп, подключаемых для совместной работы последовательно или параллельно. Для достижения большой мощности нередко одновременно применяется последовательное и параллельное включение ламп. Усиление мощности в УНЧ с параллельным включением достигается за счет увеличения тока в анодной цепи параллельно соединенных ламп. Однако основным недостатком таких схем является то, что вместе с переменной составляющей анодного тока возрастает и его постоянная составляющая. Увеличение постоянной составляющей анодного тока приводит к определенным трудностям при расчете выходного трансформатора, а также может привести к возникновению дополнительных нелинейных искажений в цепи самого трансформатора.

Также необходимо отметить, что в усилителях мощности наибольшее распространение получили трансформаторные схемы, в которых в качестве нагрузки в анодной цепи лампы оконечного каскада используется трансформатор, но только понижающий. При этом в анодную цепь лампы включается первичная обмотка трансформатора, а к вторичной обмотке подключается акустическая система. Помимо трансформаторного включения нагрузки иногда используется схема

с автотрансформаторным включением нагрузки, когда в анодную цепь в место трансформатора включается автотрансформатор. Автотрансформаторная схема по своим качествам примерно равноценна трансформаторной и имеет те же достоинства. Ее целесообразно применять в тех случаях, когда коэффициент трансформации мало отличается от единицы.

Условия работы усилителя мощности и качество воспроизведения усиливаемого ими сигнала в немалой степени зависят от характера нагрузки и ее постоянства. В общем случае сопротивление нагрузки оконечного каскада имеет комплексный характер. При этом действие реактивной составляющей сопротивления нагрузки (например, акустической системы) заметно проявляется лишь на высших частотах полосы пропускания. На средних частотах это сопротивление имеет преимущественно активный характер. Не следует также забывать, что токи и напряжения, действующие в цепях усилителей мощности, значительно превосходят токи и напряжения, наблюдаемые в предварительных усилителях.

В зависимости от особенностей схемотехнических решений, применяемых при создании усилителей мощности, выходные или оконечные ламповьье УНЧ делятся на однотакт ные и двухтактные, усилители с трансформаторным или бес трансформаторным выходом и т.п. Однотактные ламповые УНЧ, обеспечивающие высококачественное воспроизведение звукового сигнала при выходной мощности до 50 Вт, успешно используются в домашних радиокомплексах. В современной аппаратуре, предназначенной для озвучивания больших помещений и концертных площадок, широкое распространение получили схемы двухтактных оконечных усилителей с трансформаторным выходом, в которых лампы работают в режиме АВ или А.

Однотактиые усилители мощности

Схемотехнические решения, применяемые разработчиками при создании однотактных ламповых усилителей мощности, во многом схожи с решениями, используемыми при конструировании предварительных УНЧ. По однотактной схеме обычно выполняются ламповые УНЧ, имеющие сравнительно небольшую мощность. В настоящее время однотактные

усилители чаще используют в качестве предоконечных каскадов УНЧ и намного реже как оконечные.

Как известно, максимальное значение полезной мощности с выхода усилительного каскада в цепь нагрузки отдается при равенстве сопротивления нагрузки и выходного сопротивления оконечного каскада. Выходное сопротивление электронных ламп значительно больше, чем сопротивление акустических систем, являющихся нагрузкой современных звуковоспроизводящих комплексов. Поэтому в ламповых усилителях мощности наибольшее распространение получили трансформаторные схемы, в которых в качестве нагрузки в анодной цепи лампы оконечного каскада используется так называемый выходной понижающий трансформатор.

С целью уменьшения нелинейных искажений в выходных каскадах, выполняемых на пентодах и лучевых тетродах, применяются так называемые ультралинейные схемы включения электронной лампы. При таком включении переменное напряжение полезного сигнала действует не только в анодной цепи лампы, но и в цепи экранирующей сетки. В результате анодный ток каждой лампы изменяется под действием переменного напряжения как на управляющей, так и на экранирующей сетке. Можно сказать, что при ультралинейном включении пентодов формируется своеобразная отрицательная обратная связь, значительно влияющая на свойства оконечного каскада. Такое включение обеспечивает одновременную реализацию преимуществ пентодного (большая выходная мощность) и триодного (малое выходное сопротивление) режимов.

Упрощенные принципиальные схемы однотактного усилителя мощности на пентоде и ультралинейного каскада на пентоде с выходным трансформатором приведены на рис. 3.21.

Для устранения нелинейных искажений в схеме усилителя на пентоде применяется корректирующая цепь, обеспечивающая неизменность сопротивления нагрузки при изменении частоты сигнала. Эта цепь, состоящая из включенных последовательно резистора R^p и конденсатора СКОР, подключается параллельно первичной обмотке выходного трансформатора