Darbo taško parinkimas pagal anodines charakteristikas

Šiame straipsnelyje panagrinėsime vieną atskirą atvejį, kaip parinkti transformatorinio SE stiprintuvo darbo tašką naudojantis lempos anodinių charakteristikų grafikais. Galinio laipsnio su transformatoriniu išėjimu dinaminė charakteristika turi savo ypatybių. Transformatorius turi pastebimą varžą tik anodo srovės kintamajai dedamajai. Pastoviajai dedamajai transformatoriaus varža nedidelė ir praktiškai neturi didelės reikšmės (iš esmės turi tik patiems žemiesiems dažniams). Todėl transformatorinio stiprintuvo darbo taškas sutampa su lempos anodo įtampa ramybės būklėje, t.y. praktiškai lygus anodinei maitinimo įtampai Ea (o ne apytikriai Ea/2 kaip varžiniuose stiprintuvuose). Darbo taškų faktiškai yra daug. Lempa gali dirbti su įvairiomis maitinimo įtampomis, prie įvairių pradinių srovių, bet faktiškai yra šeima optimalių darbo taškų, priklausančių nuo pradinių lempos darbo sąlygų. Praktiškai beveik neapsiriksime, jei pradinį darbo tašką pasirinksime iš nagrinėjamos lempos duomenų, rekomenduojamų gamintojo.

Panagrinėkime gerai žinomą lempą 807 triodiniame jungime, pasinaudodami jos anodinių charakteristikų šeima. Turime eilę kreivių, kurios gautos padavus pastovią įtampą į lempos valdantįjį tinklelį (Eg) ir keičiant anodo įtampą Ua. Prie skirtingų pastovių tinklelio įtampų gauname skirtingas kreives, t.y. skirtingą lempos srovės priklausomybę nuo anodo įtampos.

s

Anodinės dinaminės charakteristikos nustatymui pradžioje pasirenkame darbo tašką A. Galima pasirinkti pagal gamintojo duomenis arba artimą. Pasirenkant darbo tašką, reikia žiūrėti, kad nebūtų viršijamas leidžiamas tai lempai anodo galingumas, t.y. Ea*Ia0 būtų mažiau, nei leidžia lempos gamintojas. Kitaip turėsime raustantį anodą ir trumpą lempos darbo laiką ar net visai sudeginsime. Mūsų atveju tai būtų toks lempos režimas: valdančiojo tinklelio įtampa Eg=-24V, anodinė (maitinimo) įtampa Ea=320V ir iš susikirtimo su grafiku matome, kad lempos rimties srovė Ia0 šiuo atveju bus 70mA. Antrą dinaminės charakteristikos tašką galime rasti iš lygties Ua=Ea-ΔIa*Ra. Jame Ra yra transformuotoji į pirminę apviją apkrovos varža, t.y. Ra=Rapkr*n*n, kur ΔIa yra anodinės srovės pokytis, o n yra transformatoriaus transformacijos koeficientas. Skirtingai nei stiprintuvuose su varžiniu apkrovimu, čia įtampos kritimas anodo apkrovoje Ra sukuriamas tiktai kintamos dedamosios, todėl į lygtį įeina ne anodo srovė Ia, bet jos pokytis ΔIa.

Toliau, kai Ua=0, iš šios lygties randame ΔIa=Ea/Ra. Šį dydį reikia pridėti prie lempos rimties srovės Ia ir taip gauname tašką M. Per taškus M ir A vedame tiesę iki susikirtimo su įtampų ašimi. Ši tiesė ir yra turimos lempos dinaminė charakteristika pasirinktame darbo taške A. Taigi, skirtingai nei varžiniame stiprintuve, dydis Ea/Ra atidedamas ne nuo nulio, bet nuo lempos rimties srovės Ia0.

Į lempą paduodamas maksimalus signalo lygis mūsų atveju yra tarp taškų A ir C, t.y. nuo nulio iki -48V. Jei pereisime nulį, t.y. pereisime į teigiamas valdančiojo tinklelio įtampas, atsiras tinklelio srovė, kas reikalauja šios lempos draiverio tam tikrų savybių. Jų čia nenagrinėsime.

Gautos tiesės MN pasvirimas faktiškai reiškia lempos apkrovimo varžos dydį. Kuo tiesė gulstesnė, tuo apkrovos varža yra didesnė. Nuo to priklauso stiprintuvo atiduodama galia ir iškraipymų dydis. Galią apibūdina geltono trikampio plotas, t.y. P=0,5*Ima*Uma. Kuo jis didesnis, tuo lempa atiduos daugiau galios į apkrovą. Iškraipymų dydis priklauso nuo to, kiek vienodo ilgio gauname dinaminės charakteristikos atkarpas AB ir AC. Matome, kad dalis AC yra kiek trumpesnė, reiškia iškraipymų šiek tiek bus. Jei pažvelgsime į lempos 300B charakteristikas (dešinėje), tai pamatysime, kad pravestos tiesės atkarpos būtų gerokai vienodesnės. Darosi aišku, kodėl ši lempa yra taip mėgstama. Žodžiu, pridėjus prie turimos lempos anodinių charakteristikų liniuotę ir ją sukiojant, galime rasti tokį tiesės pasvirimą, kai iškraipymai bus maži ir galia pakankama, t.y. randame optimalią apkrovos varžą Ra.

Transformatorinio stiprintuvo įdomi savybė yra ta, kad mažinant lempos srovę nuo reikšmės Ia0 į mažėjimo pusę, lempos anodo įtampa tampa didesnė nei maitinimo įtampa Ea (!). Tai charakteristikos dalis AN. Tas neįtikėtinas dalykas paaiškinamas tuo, kad transformatorius yra induktyvinis elementas ir mažinant srovę gauname saviindukcijos įtampą kuri sumuojasi su maitinimo įtampa Ea. Mūsų atveju, esant maitinimo įtampai 320V, ant anodo įtampos pikai gali būti iki 450V.

Dar reiktų atkreipti dėmesį, jog mūsų grafike taškas M nėra realus lempos darbo taškas, nes esant Ua=0 anodo srovė negali pasiekti maksimalios reikšmės. Jis tėra pagalbinis grafikui nubraižyti. Bet taškas N yra realus, jis atitinka režimą, kai lempa uždaroma didele neigiama valdančiojo tinklelio įtampa.

p
SE transformatorinė schema
s
300B lempos charakteristikos