Источники и потребители (приемники) энергии: определения (стр. 1 )

Смещение

Источники и потребители (приемники) энергии: определения

Для того, чтобы понять принцип работы каскадов-повторителей с активной нагрузкой (которые будут рассмотрены ниже), необходимо ввести определения источников и приемников энергии.

Источник напряжения или тока (например, аккумулятор) способен обеспечить энергией нагрузку, второй вывод которой подсоединен к земле, тогда как потребитель (приемник) энергии может управлять характеристиками любого внешнего источника энергии, но сам не ее производит. В аудиоэлектронике часто необходимы приближения к реальным условиям этих гипотетических устройств для того, чтобы улучшить характеристики внешних цепей каскада по переменному току. Итак, нижеследующие определения идеальных источников и потребителей энергии сформулированы исходя из их воздействия на свойства цепей переменного тока, однако они будут верны и для определения режимов этих устройств по постоянному току.

Идеальным источником/приемником неизменяемого напряжения является короткое замыкание (нулевое сопротивление) для переменного тока. Следовательно, по закону Ома, даже бесконечный переменный ток, проходящий через него, вызывает на нем нулевое падение напряжения. Хотя активные устройства, такие как регулятор напряжения зачастую лучше соответствуют этому определению, но соответствующим образом подобранные конденсаторы часто неизбежно используется как реализация по переменному току источника/приемника неизменяемого напряжения. Распространенным примером служит накопительный конденсатор в конденсаторных источниках питания (источник) или развязывающий конденсатор катодной цепи (приемник).

И наоборот, идеальный источник/приемник неизменяемого тока – это разомкнутая цепь (бесконечное сопротивление) по переменному току, и даже бесконечное напряжение переменного тока на нем неспособно вызывать ток через него. Наиболее распространены активные источники/приемники постоянного тока, но также в качестве простейшей реализации по переменному используются и катушки индуктивности. Основные примеры – дроссель в дроссельном источнике питания (источник) или первичная обмотка любого выходного трансформатора (приемник).

Хотя и сделано предположение, что конденсаторы и катушки индуктивности могут использоваться в качестве приближения идеальных источников или потребителей энергии, тенденции таковы, что в схемах, где они традиционно используются, их все чаще заменяют на активные устройства, которые более близки к идеальным.

Вероятно, недалеко от истины то, что основное различие между ламповыми усилителями, разработанными в «золотом веке» и современными разработками – это возможность замены пассивных компонентов на активные устройства, чтобы более точно приблизить эквивалентные источники и приемники энергии к идеальным.

Источники/потребители постоянного тока

Использование источников/потребителей постоянного тока (CCS) в настоящее время является распространенной практикой в схемотехнике Hi-Fi.

CCS имеет множество применений, большинство из которых предназначено для того, чтобы заставить лампы в усилителе работать в более линейном режиме или получить от них максимальное усиление. Основной недостаток CSS в том, что они требуют дополнительного места в корпусе и увеличивают потребление тока от силового трансформатора.

Они работают, составляя низкое (в идеале постоянное) сопротивление постоянному току и высокое сопротивление для переменного тока. Это дает эффект использования очень высокого сопротивления (например, для максимизации усиления) без высокого падения напряжения или низкого КПД.

Практически любая лампа или транзистор может служить источником или потребителем тока, однако некоторые подходят для этих целей лучше других. Тетроды и пентоды работают в качестве CCS лучше триодов, но требуют больше деталей для реализации. На транзисторах можно сделать практически идеальные CCS, но их нельзя размещать в тпичной для ламповых усилителях схеме точка-точка.

При проектировании лампового CCS прежде всего необходимо знать, какой ток Вы желаете получить и какое падение напряжения на лампе Вы готовы принять (обычно не менее 70В, т. к. при меньшем напряжении ламповый CCS предсказуемо прекратит работать). В этом случае выбирается лампа, чьи характеристики более линейны при прочих равных условиях. Линейность CCS важна, т. к. любое изменение в его работе скажется на токе и линейности контролируемого прибора.

После того, как будет выбрана подходящая лампа, это просто вопрос выбора рабочей точки для достижения требуемого тока при выбранном анодном напряжении. Если оставить катод «необойденным», то из-за внутренней ОС внутреннее сопротивлении лампы увеличивается, что дает высокое сопротивление по переменному току.

Из всего множества возможных применений CCS наиболее выигрывают от их применения две схемы – катодный повторитель и «длиннохвостая» пара.

«Электронный резистор» L0ki

http:///showthread. php/4614-Система-Ю-А-Макарова/page29

Динамическое сопротивление "этого" - доли ома. Дросселек небольшой - он собственно "для очистки совести", т. е. для частот выше звукового диапазона. Это работает лучше, чем просто резистор, через который идёт большой ток. А при использовании СВЧ транзистора средней мощности, (например, 2Т907, 2Т610, 2Т922...) - вообще все замечательно

Напряжение схемки задается стабилитроном. Единственное что развязывает руки - их бОльший выбор, т. к. они маломощные. Imho думаю, что можно к так сказать основному стабилитрону цепочку низковольтных, и напряжение регулировать закорачиванием отдельных стабилитронов. Даже учитывая то, что их суммарное динамическое будет больше, оно в результате уменьшится в коэф. усиления транзистора раз.

P. S.

Сюда в качестве "высоковольтного" транзистора просится, например, КТ940, или что-то подобное применяемое в видеоусилителях.

P. P.S.

На схеме не показано, у меня (тоже как превентивная мера "для очистки совести") на базовом выводе СВЧ транзистора, у самого его выхода из корпуса, намазан шарик из пасты, состоящей из: графита + клей + карбонильное железо.

Получить большой ток тут как раз не проблема (хоть амперы), а вот граница снизу (стабилитрон КС133) будет где-то в районе 4v.

Ток обычно стараюсь сделать побольше (но без фанатизма) в районе 0,5-1A.

По сути это параллельный стабилизатор напряжения, в котором вместо токограничительного резистора применен стабилизатор тока на LM317, а вместо стабилитрона применен его аналог на транзисторе.

Расчет схемки сводится собственно к расчету номиналов двух резисторов.

R2 - определяет ток, задаваемый стабилизатором тока на LM317 (выбираем его величину порядка 0,5А) следующим образом Iстаб = (1.2-1.25v)/R2 - по сути ф-ла закона Ома. (У меня, например, R2 был равен 2.2 Ом)

Теперь зная ток, протекающий через аналог стабилитрона (на R1, D1, Q1) рассчитаем этот узел.

Тут все достаточно просто, ток через стабилитрон меньше тока коллектора в коэффициент усиления транзистора Q1 раз (h21э). Т. е. ток стабилитрона Id1 = Iстаб/h21э Напряжение на база-эмиттерном переходе Q1 (для кремниевых транзисторов) имеет величину примерно 0.7v. Т. е. это падение напряжения на R1.

Теперь, зная величину падения напряжения на R1 и протекающий через него ток, опять же по закону Ома вычисляем его величину.

R1 = 0,7v/Id1

Поскольку значения коэффициента усиления Q1 и напряжение на Б-Э переходе величины имеющие значительный разброс, то расчетный номинал R1 - цифра весьма прикидочная, и требующая уточнения в каждом конкретном практическом случае.

Типичный порядок номинала - сотни Ом.

Из того факта что на R1 падает небольшое напряжение, вытекает то, что напряжение стабилизации этого узла примерно будет равно напряжению стабилизации D1 плюс 0,7v падения напряжения на R1.

--------------------------------------------

Alex Torres: Ээээээ...... Тут есть возражающие….

Алекс согласен, если быть точным, то ток стабилитрона - это сумма базового тока и тока через R1.

Упрощение было сделано намеренно, ибо коэф. усиления величина весьма "гуляющая" как от рабочей точки, так и от конкретного экз. транзистора.

P. S. я как правило не заморачиваюсь особо высокоточными расчетами, просто прикидываю примерный номинал чего-то, макетирую "живьем", и смотрю/измеряю что получилось (у савейских транзисторов разброс просто чудовищный, посему и не вижу особого смысла в точных расчетах).

Oleg_s: Тогда можно мыслить так? Базовым является значение 0.7В затем хотим рабочий ток стабилитрона допустим Io, из оного вычитаем ток базы - Iб=Iколлектора/h21, вот этот остаток и есть величина для определения R1: R1 = 0.7/(Io-Ik/h21)

--------------------------------------------

Игорь Гапонов: Loki! Катод к земле надо прибивать

Игорь, динамическое сопротивление "этого" - доли ома так шта катод можно сказать ходит по земле.

Wizard: 2 L0ki. Шесть элементов, среди которых дроссель, вместо одного небольшого конденсаторчика.

Дросселек небольшой - он собственно "для очистки совести", т. е. для частот выше звукового диапазона. Эти 6 деталей будут по объему меньше чем одна банка что на фото

Wizard: Это работает лучше, чем просто резистор, через который идёт большой ток?

Лучше, а при использовании СВЧ транзистора средней мощности, (например 2Т907, 2Т610, 2Т922...) - вообще все замечательно.

Кстати попробуйте заменить у себя на подобное (транзистор + стабилитрон + резистор) тот стабилитрон, который у вас задает напряжение смещения выходного каскада т. е. разность между источниками питания драйвера и выхода.

Wizard: Понял, в новом аппарате уже хотел поставить аж регулируемый стабилизатор, а то подбор стабилитронов...

А по любому будет подбор - напряжение схемки-то задается стабилитроном. Единственное что развязывает руки - их бОльший выбор, т. к. они маломощные. Imho думаю, что можно к так сказать основному стабилитрону цепочку низковольтных, и напряжение регулировать закорачиванием отдельных стабилитронов. Даже учитывая то, что их суммарное динамическое будет больше, оно в результате уменьшится в коэф. усиления транзистора раз.

P. S. Сюда в качестве "высоковольтного" транзистора просится, например, КТ940, или что-то подобное применяемое в видеоусилителях.