nia we wzmacniaczach lampowych transfor-

matorów wyjœciowych, a przy mocach powy-

¿ej 100 W, równie¿ transformatorów miêdzy-

stopniowych. W zamian otrzymuje siê

wzmacniacz, który mo¿e zadowalaj¹co pra-

cowaæ bez pêtli ujemnego sprzê¿enia zwrot-

nego jeœli pomin¹æ p³ytkie sprzê¿enie wystê-

puj¹ce w tzw. uk³adzie ultra linear. Tego

w³aœnie oczekuj¹ zwolennicy techniki lam-

powej. Dotyczy to jednak tylko wzmacniaczy,

które maj¹ stopieñ koñcowy zbudowany na

pentodach. Przy mocach najwiêkszych

w stopniu koñcowym pracuj¹ triody, uwa¿a-

ne za elementy wzmacniaj¹ce o najwiêkszej

liniowoœci.

Jest jeszcze jedna sprawa o której nie wol-

no zapomnieæ, przygotowuj¹c siê do bu-

dowy wzmacniaczy lampowych _ to war-

toœæ napiêæ zasilaj¹cych.

Napiêcia zasilaj¹ce stosowane jako napiê-

cia anodowe stopni koñcowych wzmac-

niaczy mocy maj¹ wartoœæ od typowych

500 V nawet do 2,5 kV przy mocach wyj-

œciowych w granicach 1 kW.

Z uwagi na du¿¹ wydajnoœæ pr¹dow¹ s¹ to

napiêcia niebezpieczne dla ¿ycia ludzkiego.

Buduj¹c i uruchamiaj¹c wzmacniacze lam-

powe du¿ych mocy trzeba sprawê bezpie-

czeñstwa postawiæ na pierwszym miejscu .

Stopnie wyjœciowe wzmacniaczy

do nag³aœniania pomieszczeñ

mieszkalnych

Je¿eli nie liczyæ konstrukcji z pojedyncz¹

lamp¹ w stopniu koñcowym pracuj¹cej

w klasie A, typowy stopieñ wyjœciowy to

uk³ad przeciwsobny, w którym lampy pracu-

j¹ w po³¹czeniu triodowym lub w tzw. uk³a-

dzie ultra linear, gdy siatki ekranuj¹ce lamp

koñcowych s¹ do³¹czone do odczepów

uzwojenia pierwotnego transformatora wyj-

œciowego .

Uk³ad ultraliniowy zapewnia dwukrotnie

wiêksz¹ moc wyjœciow¹ ni¿ triody pracuj¹-

ce w takich samych warunkach, w uk³adzie

przeciwsobnym, przy porównywalnych znie-

kszta³ceniach nieliniowych.

Na rys.1 przedstawiono wzmacniacz z lam-

pami KT88 w uk³adzie przeciwsobnym ze

sprzê¿eniem ultra linear. Na rys.2 pokaza-

no przebieg mocy wyjœciowej i zwi¹zane

z ni¹ zniekszta³cenia nieliniowe w zale¿no-

œci od zmiany punktu do³¹czenia siatki ekra-

nuj¹cej do odczepów wyjœciowego trans-

formatora dla tego uk³adu.

Gdy odczep stanowi 0% zwojów uzwojenia,

lampy pracuj¹ jako pentody, a gdy 100%

(prawa strona wykresu) _- jako triody. Z rys.

2 wynika, ¿e korzystnie jest gdy odczep

stanowi 20 _ 50% zwojów uzwojenia, licz¹c

od œrodka. Jako optimum mo¿na przyj¹æ

30 _ 40%, uzyskuje siê wówczas maksymal-

r

ELEKTROAK

USTYKA

19

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 6/2003

WZMACNIACZE LAMPOWE

DU¯EJ MOCY

(1)

Wzmacniacze lampowe

w dalszym ci¹gu

pobudzaj¹ wyobraŸniê

audiofilów. Jednak ma³e

i bardzo ma³e moce

wyjœciowe wiêkszoœci

tych wzmacniaczy nie

ka¿dego zadowalaj¹.

To jednak mo¿na zmieniæ.

W artykule opracowanym

na podstawie materia³ów

firmy General Electric Co.

opisujemy rozwi¹zania

wzmacniaczy lampowych

o mocach wyjœciowych

rzadko spotykanych

nawet w technice

pó³przewodnikowej.

B

udowane i wykorzystywane obe-

cnie wzmacniacze lampowe cha-

rakteryzuj¹ siê stosunkowo nie-

wielk¹ moc¹ wyjœciow¹, która

nie przekracza na ogó³ 20 W. Pojawiaj¹ siê

czasem relacje o niespotykanych wra¿e-

niach dŸwiêkowych podczas ods³uchu

wzmacniaczy 5 W. Trudno z takimi s¹dami

polemizowaæ, gdy¿ s¹ to odczucia bardzo

subiektywne. Technika tranzystorowa przy-

zwyczai³a nas jednak do mocy znacznie

wiêkszych, co najmniej 60 W. Czy uk³ady

lampowe s¹ w stanie sprostaæ takiemu wy-

zwaniu? Oczywiœcie, jest to tylko sprawa

podzespo³ów. Odpowiednie lampy umo¿li-

wiaj¹ budowanie wzmacniaczy o mocy wyj-

œciowej przekraczaj¹cej nawet 1 kW.

Zasadnicz¹ ró¿nic¹ miêdzy obiema gru-

pami urz¹dzeñ jest koniecznoœæ stosowa-

Rys. 1.

Uk³ad

przeciwsobny

ultra linear

z lampami KT88

Pentoda Punkt odczepu w [%] uzwojenia Trioda

Pwy

(R

L

= 5 k

Ω

)

Pwy

(R

L

= 6 k

Ω

)

Pwy

(R

L

= 7 k

Ω

)

h

(R

L

= 5 k

Ω

)

h

(R

L

= 6 _ 7 k

Ω

)

Zwy

0 25% 40% 50% 75% 100%

0

h [%] 5

0 1

0

Zwy (k

Ω

)

20

10 20 30

Pwy (W)

40 50

Rys. 2. Przebieg mocy wyjœciowej, zniekszta³ceñ

nieliniowych oraz impedancji wyjœciowej

w zale¿noœci od umiejscowienia odczepu do

którego do³¹czona jest siatka ekranuj¹ca lampy

Rys. 3. Stopieñ steruj¹cy w uk³adzie wtórnika

katodowego, wspó³pracuj¹cy z transformatorem

mostkowym

Rys. 4. Zastosowanie d³awików zamiast

transformatora sprzêgaj¹cego

r

ELEKTROAK

USTYKA

20

W uk³adach lampowych niezwykle istotn¹

rolê odgrywa transformator wyjœciowy. Od je-

go jakoœci zale¿y uzyskiwane pasmo prze-

noszenia oraz charakterystyka fazowa

wzmacniacza. Ma to szczególne znaczenie

w przypadku stosowania ujemnego sprzê-

¿enia zwrotnego. Nawet je¿eli jest to sprzê-

¿enie p³ytkie, mog¹ wyst¹piæ niepo¿¹dane

oscylacje. Spraw¹ równie istotn¹ jest w³aœci-

wie dobrany i stabilny punkt pracy obu wyj-

œciowych lamp.

W tej klasie wzmacniaczy stosowana jest na

ogó³ tzw. polaryzacja automatyczna katody.

Zalecane jest, aby ka¿da lampa pracowa³a

z w³asnym rezystorem katodowym. W przy-

padku wspólnego rezystora katodowego ze

wzglêdu na wystêpuj¹ce ró¿nice w przebie-

gu charakterystyk, jedna z lamp mo¿e mieæ

punkt pracy ustawiony nieprawid³owo.

Stopnie wyjœciowe

wzmacniaczy estradowych

S¹ to zwykle wzmacniacze o mocach wyj-

œciowych co najmniej 50 W, a czêsto prze-

kraczaj¹cych 1000 W. Urz¹dzenia o mniej-

szych mocach wyjœciowych nie ró¿ni¹ siê

zbytnio od wzmacniaczy domowych. Stosu-

j¹c polaryzacjê sta³¹ siatki steruj¹cej uzysku-

je siê zwykle dwukrotnie wiêksz¹ moc wyj-

œciow¹ w porównaniu do uk³adu z polaryza-

cj¹ automatyczn¹.

Uk³ady pracy lamp koñcowych

We wzmacniaczach o mocy wyjœciowej po-

wy¿ej 100 W w stopniu koñcowym zwykle

stosowana jest para triod pracuj¹ca w klasie

AB1, AB2 lub B. Innym rozwi¹zaniem jest za-

stosowanie pewnej liczby lamp o mniejszej

mocy w po³¹czeniu równoleg³ym.

Ten sam typ lampy mo¿e pracowaæ zarów-

no w klasie AB1 jak i AB2. Podstawow¹

ró¿nic¹ miêdzy tymi klasami jest to, ¿e uk³ad

w klasie AB1 dzia³a bez pr¹du siatki, wiêc

w rezultacie stanowi¹ wzglêdnie wysok¹

impedancje dla stopnia poprzedzaj¹cego.

W klasie AB2 siatki s¹ wysterowywane do-

datnio i pobieraj¹ znaczny pr¹d. W wyniku

tego stopieñ steruj¹cy musi znosiæ du¿e,

a w dodatku zmienne obci¹¿enie, co narzu-

ca odpowiednie wymagania zarówno na

sam stopieñ jak i na zasilacz polaryzuj¹cy

siatki stopnia wyjœciowego.

Lampy przeznaczone do pracy w klasie

B maj¹ du¿y wspó³czynnik wzmocnienia,

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 6/2003

wysok¹ impedancjê i pracuj¹ z napiêciem

polaryzacji siatki w pobli¿u zera. Do takich

lamp nale¿y DA42. Ich du¿a impedancja

ogranicza do ma³ej wartoœci pr¹d anodowy

w warunkach spoczynkowych, nawet gdy

napiêcie anodowe jest rzêdu 1 kV.

Podobnie jak w przypadku klasy AB2, w kla-

sie B lampy pracuj¹ równie¿ z pr¹dem siat-

ki, dlatego tak¿e w tym przypadku o parame-

trach wzmacniacza decyduje stopieñ steru-

j¹cy stopniem koñcowym. Korzystn¹ cech¹

wzmacniaczy pracuj¹cych w klasie B jest

brak oddzielnego napiêcia polaryzacji sia-

tek steruj¹cych, co czyni je uk³adami z sa-

g

1

g

2

g

2

g

1

a

h

N.C.

k.bp

h

NP

a

h

5

h

h

g

a

k

k

h

N.P.

52 mm

121 mm

135 mm

Rys. 5. Wymiary oraz

rozmieszczenie

wyprowadzeñ

elektrod dla lampy

KT66

51 mm

43 mm

52 mm

Anoda

141 MAX

155 MAX

35 mm

16 mm

13 mm

14 mm

84 mm

103,5 mm

117 mm

Rys. 6. Wymiary

oraz rozmieszczenie

wyprowadzeñ

elektrod dla lampy

KT88

Svetlana

ELECTRON DEVICES

Rys. 7.

Wymiary oraz

rozmieszczenie

wyprowadzeñ

elektrod dla

lampy DA42

g

f

f

a

345 mm

65 . 5 max

64 . 5 min

22 . 2

Rys. 9.

Wymiary

oraz

rozmieszczenie

wyprowadzeñ

elektrod

dla lampy V1505

Typ

Opis

¯arzenie

Parametry

Wartoœci graniczne

Wartoœci charakterystyczne

¿a¿enia

katody

U[V] I[A] Ua[V] Ug2[V] Pa[W] Ua[V] Ug2[V] ra[k

Ω

] g

m

A/V]

KT66 Pentoda poœrednie

6,3

1,27

500 400 25

250

250

22,5

6,3

KT88

Pentoda poœrednie

6,3

1,8

600 600 35

250

250

12,0

11,0

DA42

Trioda

poœrednie

7,5

1,2 1250

_-

40

1250

_

24,0

3,0

DA100 Trioda

bezpoœrednie

6,0

2,0 1250

_

100

1000

_

1,41

3,9

V1505 Trioda

bezpoœrednie

14

6,5 3000

_

275

2000

_

2,0

8,0

Parametry lamp stopni wyjœciowych wzmacniaczy mocy

n¹ moc wyjœciow¹ przy zadowalaj¹cych

zniekszta³ceniach nieliniowych i ma³ej war-

toœci impedancji wyjœciowej. Optymalne pa-

rametry mo¿na jednak uzyskaæ jedynie

w przypadku stosowania tzw. lamp ”parowa-

nych”, tj. o maksymalnie zbli¿onych parame-

trach elektrycznych.

Przypadkowy dobór lamp mo¿e byæ Ÿród³em

zniekszta³ceñ nawet dwukrotnie wiêkszych

ni¿ pokazane na rys. 2.

900 mm

192 mm

182 mm

65 mm

f

f

g

a

Rys. 8.

Wymiary

oraz

rozmieszczenie

wyprowadzeñ

elektrod dla

lampy DA100

i masê. Przy braku odpowiedniego trans-

formatora mo¿na zastosowaæ dwa d³a-

wiki z odczepami, którymi mog¹ byæ trans-

formatory g³oœnikowe stosowane w uk³a-

dach przeciwsobnych, jak pokazano na

rys. 4.

Uzwojenia wtórne tych transformatorów

pozostan¹ niewykorzystane. Je¿eli zasto-

sowany bêdzie konwencjonalny transfor-

mator bez mostkuj¹cych pojemnoœci mo-

g¹ pojawiæ siê paso¿ytnicze oscylacje

w momencie wyst¹pienia pr¹du siatki.

Impedancja wyjœciowa wtórnika katodo-

wego mo¿e byæ wyznaczona w przybli¿e-

niu jako odwrotnoϾ nachylenia charak-

terystyki lampy _ 1/g

m

. Typowy stopieñ

steruj¹cy wykorzystuj¹cy dwie lampy

KT66 ma impedancjê wyjœciow¹ o warto-

œci 350

Ω

, a para KT55 (g

m

= 20 mA/V)

bêdzie mia³a impedancje wyjœciow¹ o war-

toœci 100

Ω

.

Lampy stosowane w stopniach

koñcowych wzmacniaczy mocy

Lampy typu KT66, KT88, DA42, DA100

i V1505 umo¿liwiaj¹ budowê wzmacnia-

czy o mocach wyjœciowych od 15 do

1100 W. W zakresie mocy do 100 W mo-

g¹ byæ stosowane pentody, natomiast po-

wy¿ej 100 W nale¿y zastosowaæ triody.

Oczywiœcie, podobnie jak tranzystory,

lampy mo¿na ³¹czyæ równolegle i uzy-

skaæ wymagan¹ moc wyjœciow¹ z ele-

mentów o mniejszej mocy. Parametry

lamp zestawiono w tablicy.

Wymiary lamp oraz rozk³ad wyprowadzeñ

elektrod przedstawiono na rys. 5

÷

9, nato-

miast na rys.10

÷

14 pokazano ich cha-

rakterystyki wyjœciowe.

n

Maciej Feszczuk

0 75 150 225 300 375 450 525 600 675 750

U

a

[V]

150

135

120

105

90

75

60

45

30

15

0

I

a

[mA]

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

Usc = 200,0

0 75 150 225 300 375 450 525 600 675 750

U

a

[V]

300

270

240

210

180

150

120

90

60

30

0

I

a

[mA]

0,0

Usc = 200,0

2,5

5,0

7,5

25,0

10,0

12,5

15,0

17,5

20,0

22,5

Rys.10. Charakterystyka wyjœciowa dla lampy KT66

Rys.11. Charakterystyka wyjœciowa dla lampy KT88

Rys.14. Charakterystyka wyjœciowa dla lampy V1505

U

g

= 0

U

g

= _ 10

U

g

= _ 20

= + 20

= + 40

= + 60

Ug 0

_ 73

_ 146

_ 219

_ 292

DA 100

= + 80

P

a

= 40 W

0 500 1000 1500 U

a

[V]

400

300

200

100

0

Rys.12. Charakterystyka wyjœciowa dla lampy DA42

mozabezpieczeniem. W klasie AB zanik

ujemnego napiêcia polaryzacji siatek ste-

ruj¹cych lamp koñcowych jest sygna³em

alarmowym do natychmiastowego wy³¹-

czenia napiêcia anodowego.

Projekt stopnia steruj¹cego do wzmacnia-

czy pracuj¹cych w klasie B lub AB2 jest

bardzo zbli¿ony, poniewa¿ obydwa uk³a-

dy musz¹ byæ równie¿ stopniami mocy.

Przyk³adowo przy zasilaniu napiêciem

anodowym o wartoœci 1000 V moc wyj-

œciowa uzyskiwana z pary lamp DA42

wynosi 175 W, a z pary lamp DA100 _

200 W. Moc steruj¹ca jaka musi byæ do-

starczona wynosi odpowiednio 5 W i 7 W.

Ale gdy uk³ad pracuje w klasie B z lampa-

mi DA42 napiêcie steruj¹ce jakie trzeba

dostarczyæ wynosi 2x100 V wobec

2x240 V wymaganych w klasie AB2

z lampami DA100.

Stopnie steruj¹ce wzmacniaczy du¿ej

mocy

Zalecanym stopniem steruj¹cym jest

uk³ad wtórnika katodowego w po³¹czeniu

z transformatorem sprzêgaj¹cym w uk³a-

dzie mostkowym. Tego typu rozwi¹zanie

przedstawiono na rys. 3. Transformator

ma cztery sekcje o jednakowej liczbie

zwojów. Zastosowane dwa kondensato-

ry o wartoœci 2

÷

16

µ

F maj¹ za zadanie

wyeliminowaæ wp³yw indukcyjnoœci roz-

proszenia transformatora na parametry

uk³adu. Jako elementy czynne w stop-

niach steruj¹cych o sprzê¿eniu katodo-

wym stosowane s¹ czêsto lampy KT66,

pracuj¹ce przy pr¹dzie katodowym o war-

toœci ok. 50 mA przy potencjale katody

wzglêdem masy w zakresie od 30 do

40 V. W celu uzyskania tego napiêcia

ka¿da po³ówka pierwotnego uzwojenia

transformatora powinna mieæ rezystancjê

0 500 1000 1500 2000 U

a

[V]

I

a

[mA]

300

200

100

0

I

a

[A]

Rys.13. Charakterystyka wyjœciowa dla lampy DA100

+350

+250

+200

+150

+100

+50

_ 50

_ 100

U

g

= 0

+300

0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000

U

a

[V]

7

6

5

4

3

2

1

I

a

[mA]

ok. 750

Ω

. W przypadku, gdyby rezystan-

cja okaza³a siê mniejsza nale¿y zastosowaæ

dodatkowy rezystor, wspólny dla obydwu

lamp, do³¹czony miêdzy œrodkowy odczep

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 6/2003

21