nia we wzmacniaczach lampowych transfor-
matorów wyjciowych, 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 jeli pomin¹æ p³ytkie sprzê¿enie wystê-
puj¹ce w tzw. uk³adzie ultra linear. Tego
w³anie 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
liniowoci.
Jest jeszcze jedna sprawa o której nie wol-
no zapomnieæ, przygotowuj¹c siê do bu-
dowy wzmacniaczy lampowych _ to war-
toæ napiêæ zasilaj¹cych.
Napiêcia zasilaj¹ce stosowane jako napiê-
cia anodowe stopni koñcowych wzmac-
niaczy mocy maj¹ wartoæ od typowych
500 V nawet do 2,5 kV przy mocach wyj-
ciowych w granicach 1 kW.
Z uwagi na du¿¹ wydajnoæ 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 wyjciowe wzmacniaczy
do nag³aniania pomieszczeñ
mieszkalnych
Je¿eli nie liczyæ konstrukcji z pojedyncz¹
lamp¹ w stopniu koñcowym pracuj¹cej
w klasie A, typowy stopieñ wyjciowy 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-
ciowego .
Uk³ad ultraliniowy zapewnia dwukrotnie
wiêksz¹ moc wyjciow¹ 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 wyjciowej i zwi¹zane
z ni¹ zniekszta³cenia nieliniowe w zale¿no-
ci od zmiany punktu do³¹czenia siatki ekra-
nuj¹cej do odczepów wyjciowego 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 rodka. 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 wyobraniê
audiofilów. Jednak ma³e
i bardzo ma³e moce
wyjciowe wiêkszoci
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 wyjciowych
rzadko spotykanych
nawet w technice
pó³przewodnikowej.
B
udowane i wykorzystywane obe-
cnie wzmacniacze lampowe cha-
rakteryzuj¹ siê stosunkowo nie-
wielk¹ moc¹ wyjciow¹, która
nie przekracza na ogó³ 20 W. Pojawiaj¹ siê
czasem relacje o niespotykanych wra¿e-
niach dwiêkowych 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? Oczywicie, jest to tylko sprawa
podzespo³ów. Odpowiednie lampy umo¿li-
wiaj¹ budowanie wzmacniaczy o mocy wyj-
ciowej przekraczaj¹cej nawet 1 kW.
Zasadnicz¹ ró¿nic¹ miêdzy obiema gru-
pami urz¹dzeñ jest koniecznoæ 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 wyjciowej, zniekszta³ceñ
nieliniowych oraz impedancji wyjciowej
w zale¿noci 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 wyjciowy. Od je-
go jakoci 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 w³aci-
wie dobrany i stabilny punkt pracy obu wyj-
ciowych 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 wyjciowe
wzmacniaczy estradowych
S¹ to zwykle wzmacniacze o mocach wyj-
ciowych co najmniej 50 W, a czêsto prze-
kraczaj¹cych 1000 W. Urz¹dzenia o mniej-
szych mocach wyjciowych nie ró¿ni¹ siê
zbytnio od wzmacniaczy domowych. Stosu-
j¹c polaryzacjê sta³¹ siatki steruj¹cej uzysku-
je siê zwykle dwukrotnie wiêksz¹ moc wyj-
ciow¹ w porównaniu do uk³adu z polaryza-
cj¹ automatyczn¹.
Uk³ady pracy lamp koñcowych
We wzmacniaczach o mocy wyjciowej 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 wyjciowego.
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 wartoci 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
Wartoci graniczne
Wartoci 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 porednie
6,3
1,27
500 400 25
250
250
22,5
6,3
KT88
Pentoda porednie
6,3
1,8
600 600 35
250
250
12,0
11,0
DA42
Trioda
porednie
7,5
1,2 1250
_-
40
1250
_
24,0
3,0
DA100 Trioda
bezporednie
6,0
2,0 1250
_
100
1000
_
1,41
3,9
V1505 Trioda
bezporednie
14
6,5 3000
_
275
2000
_
2,0
8,0
Parametry lamp stopni wyjciowych wzmacniaczy mocy
n¹ moc wyjciow¹ przy zadowalaj¹cych
zniekszta³ceniach nieliniowych i ma³ej war-
toci impedancji wyjciowej. 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 ród³em
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 g³onikowe 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 pojemnoci mo-
g¹ pojawiæ siê paso¿ytnicze oscylacje
w momencie wyst¹pienia pr¹du siatki.
Impedancja wyjciowa wtórnika katodo-
wego mo¿e byæ wyznaczona w przybli¿e-
niu jako odwrotnoæ nachylenia charak-
terystyki lampy _ 1/g
m
. Typowy stopieñ
steruj¹cy wykorzystuj¹cy dwie lampy
KT66 ma impedancjê wyjciow¹ o warto-
ci 350
Ω
, a para KT55 (g
m
= 20 mA/V)
bêdzie mia³a impedancje wyjciow¹ o war-
toci 100
Ω
.
Lampy stosowane w stopniach
koñcowych wzmacniaczy mocy
Lampy typu KT66, KT88, DA42, DA100
i V1505 umo¿liwiaj¹ budowê wzmacnia-
czy o mocach wyjciowych 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.
Oczywicie, podobnie jak tranzystory,
lampy mo¿na ³¹czyæ równolegle i uzy-
skaæ wymagan¹ moc wyjciow¹ 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 wyjciowe.
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 wyjciowa dla lampy KT66
Rys.11. Charakterystyka wyjciowa dla lampy KT88
Rys.14. Charakterystyka wyjciowa 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 wyjciowa 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 wartoci 1000 V moc wyj-
ciowa 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 wartoci 2
÷
16
µ
F maj¹ za zadanie
wyeliminowaæ wp³yw indukcyjnoci 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-
toci 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 wyjciowa 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 rodkowy odczep
Radioelektronik Audio-HiFi-Video 6/2003
21