Триод своими руками
Добавил пользователь Alex Обновлено: 19.09.2024
А теперь воспользуемся нашим самодельным диодом и поместим между его катодом и анодом сетку примерно в том виде, какой она была в первых конструкциях радиоламп (рис. 109). Получится триод. Присоединим к его электродам накальную и анодную батареи. В анодную цепь включим миллиамперметр, чтобы следить за всеми изменениями тока в этой цепи.
Сетку временно соединим проводником с катодом (рис. 109,а). В этом случае сетка, имея нулевое напряжение относительно катода, почти не оказывают влияния на анодный ток: анодный ток будет примерно таким же, как в случае с диодом.
Удалим проводник, замыкающий сетку на катод, и включим между ними батарею с небольшим напряжением, но так, чтобы ее отрицательный полюс был соединен с катодом, а положительный — с сеткой (рис. 109, б). Эту батарею назовем сеточной и обозначим Бс. Теперь сетка находится под положительным напряжением относительно катода. Она стала как бы вторым анодом. Образовалась новая цепь — сеточная, состоящая из участка сетка — катод, батареи Бс и соединительных проводов. Имея положительный заряд, сетка притягивает к себе электроны. Но набравшие скорость электроны будут перехвачены силой притяжения более высокого, чем на сетке, анодного напряжения. В результате анодный ток станет больше, чем тогда, когда сетка была соединена непосредственно с катодом. Такой же прирост анодного тока можно было бы получить за счет повышения анодного напряжения, но для этого пришлось бы в анодную батарею добавить в несколько раз больше элементов, чем имеет сеточная батарея.
С повышением положительного напряжения на сетке увеличивается анодный ток лампы, но одновременно растет и ток сетки. Может случиться, что при некотором довольно большом напряжении на сетке ток в ее цепи станет больше анодного. Это объясняется тем, что сетка, находясь ближе к нити накала, притягивает к себе электроны сильнее, чем удаленный анод. В этом случае вылетевшие из нити электроны так разделятся между сеткой и анодом, что большая часть их придется на долю сетки. Такое явление крайне нежелательно для работы лампы — она может испортиться.
Рис. 110. Триод-усилитель.
Сетка управляет потоком электронов, летящих от катода к аноду лампы. Поэтому сс называют управляющей. Это свойство триода и используется для усиления электрических колебаний.
Работу триода как усилителя можно иллюстрировать схемой и графиками, показанными на рис. 110. Здесь к участку сетка — катод лампы, т. е. в цепь сетки, подается переменное напряжение Uс, которое надо усилить. Источником этого напряжения может быть детекторный приемник, микрофон, звукосниматель. В анодную цепь лампы включена анодная нагрузка — резистор Ra. Пока в цепи сетки нет переменного напряжения (участок 0а на графиках), в анодной цепи течет не изменяющийся по величине ток Iа, соответствующий нулевому напряжению на сетке. Это среднее значение анодного тока — тек покоя. Но вот в цепи сетки начало действовать переменное напряжение (на графиках — участки аб). Теперь сетка периодически заряжается то положительно, то отрицательно, а анодный ток начинает колебаться: при положительном напряжении на сетке он возрастает, при отрицательном — уменьшается. Чем больше изменяется напряжение на сетке, тем значительнее амплитуда колебаний анодного тока. При этом на выводах анодной нагрузки Rd появляется переменная составляющая напряжения, которая может быть подана в цепь сетки другой такой же лампы и еще раз усилена ею. Если в цепь сетки подавать напряжение звуковой частоты, скажем, от детекторного приемника, а в анодную цепь вместо резистора Rа включить головные телефоны, то усиленное лампой напряжение заставит телефоны звучать во много раз громче, чем при подключении к детекторному приемнику.
Какое усиление может дать лампа? Это зависит от ее конструкции, в частности от густоты и расположения сетки относительно катода. Чем сетка гуще и ближе расположена к катоду, тем сильнее сказывается влияние ее напряжения на электронный поток внутри лампы, тем значительнее колебания анодного тока, тем, следовательно, лампа дает большее усиление. Выпускаемые нашей промышленностью триоды в зависимости от их назначения обладают различными усилительными свойствами. Одни из них могут дать двадцати-тридцатикратное усиление, другие позволяют усиливать напряжение в несколько сотен и даже тысячи раз.
Пока я здесь рассказывал о триоде, ты, вероятно, невольно сравнивал его с биполярным транзистором. В самом деле, катод лампы напоминает эмиттер, анод — коллектор, а управляющая сетка — базу транзистора. По своим функциям эти электроды очень схожи, но, как ты в этом убедился, физические процессы, происходящие в трехэлектродной лампе и транзисторе, никак нельзя назвать одинаковыми. Да, юный друг, в твердом теле биполярного транзистора работают отрицательные и положительные носители тока, а в вакууме электронной лампы только отрицательные — электроны. Иное дело — полевой транзистор, в канале, которого ток образуется только положительными зарядами (в канале p-типа) или только отрицательными зарядами (в канале n-типа). Полевой транзистор по своим свойствам близок к электронной лампе. Поэтому по функциональным обязанностям катод лампы можно сравнить с истоком, анод— со стоком, а сетку — с затвором полевого транзистора.
С Уйм де Джегером я сразу не согласился в вопросе смещения выходных ламп. При выбранном токе покоя каждого триода 70 мА четыре резистора автоматического смещения превращаются в адскую печку, поэтому смещение ламп выходного каскада было решено переделать в фиксированное. Кроме того, такой подход еще и улучшает звучание усилителя. Других разногласий с автором схемы не возникло, так что в остальном она осталась без изменений. В качестве входной лампы изначально планировалась 6Н2П, во второй каскад 6Н1П, а место в выходном каскаде, как я уже говорил, застолбила 6Н13С. Схему перерисовал на свой лад и предлагаю вашему вниманию.
После первого шока и более внимательного рассмотрения видим, что страшного ничего и нет. Три конденсатора в цепи первичной обмотки силового трансформатора Т1 образуют простейший фильтр сетевых помех, резистор R1 – разрядный. Обмотка 4-5 трансформатора – анодная для питания выходных триодов. Быстрые диоды в выпрямителях применены для уменьшения коммутационных помех. Выпрямленное напряжение сглаживается емкостным и электронным фильтрами, причем электронный фильтр имеет по отдельному активному элементу (транзистору) для каждого канала, что сделано для развязки стереоканалов по питанию. По аналогичной схеме собран источник анодного напряжения +270 В для первых двух каскадов. Электронные фильтры включаются электромагнитным реле К1 примерно через 45с после включения усилителя в сеть. То есть, сначала накалы ламп прогреваются без анодного напряжения, а потом это напряжение плавно нарастает в течение примерно 1 минуты.
Все постоянные резисторы собственно в усилителе – МЛТ указанной на схеме мощности. Было бы лучше подобрать углеродистые УЛМ или ВС, но, как говорится, имеем то, что имеем. Токоизмерительные R19 и R20 с допуском 1%. Регулятор громкости R1 желательно установить качественный, от него много зависит. У меня пока стоит китайский TOMY, полет нормальный. Электролитическим конденсаторам будет жарко, так что пришлось раскошелиться на 105-градусные. Требования к межкаскадным конденсаторам всем давно известны, я применил МКР Х2, которые при низкой цене показали себя с наилучшей стороны. С1, С8 и С9 – пленка. Выходными трансформаторами пока побудут накальные ТН33, если удастся найти человеческие – заменю. В блоке питания та же картина – резисторы МЛТ и 105-градусные электролиты. Причем емкости фильтров шунтированы пленкой, а емкости на выходах электронных фильтров – бумагой в масле. Собранный на скорую руку макет одного канала внушил некоторые надежды на успех моего предприятия.
Следующий шаг – крепление ламповых панелек и миллиамперметра, который предварительно разобрал и вклеил в него два желтых светодиода для подсветки шкалы.
Монтаж схемы усилителя у меня выполнен навесным способом, на лепестках ламповых панелек и общей шине, которая смонтирована над этими панельками. Подстроечные резисторы для регулировки смещения вынесены на дальнюю часть этой панели-шасси и позволяют при необходимости оперативно подстраивать ток покоя выходных триодов.
Теперь пришло время изготовления собственно корпуса. И сделать его решил из буковых разделочных досок, разделав их на заготовки нужного размера. Задняя стенка сделана из текстолита толщиной 6 мм и оклеена самоклейкой под бук. На ней размещены входные коннекторы и гнездо для сетевого кабеля, совмещенное с отсеком для предохранителя. В лицевой панели я просверлил крепежные отверстия под саморезы, а также отверстия для регулятора громкости и тумблеров – сетевого и отключаемой ООС. Деревянные детали задул глянцевым прозрачным лаком из баллончика.
Когда они высохли, при помощи жестяных скоб прикрепил к бортам бумажно-масляные конденсаторы. Установил регулятор громкости, также снабдив его желтым светодиодом и украсив двумя дисками из серой и черной пластмассы. Собрал все в кучу и увидел, что промахнулся с высотой бортов. Пришлось снизу прикрутить к ним по деревянной линейке,чтобы увеличить их высоту. Результат:
Наконец, обе части корпуса скручены друг с другом саморезами. Дальнейшая сборка теперь будет в полноценном корпусе.
Коробочка с четырьмя отверстиями за конденсатором и есть блок с подстроечными резисторами для регулировки смещения. Валы резисторов слегка утоплены в поверхность блока, чтобы случайное касание не нарушило регулировку. Далее устанавливаю выходные клеммы, выходные трансформаторы и соединяю по схеме. Подключаю сетевой тумблер, миллиамперметр с переключателем. Ну, и так далее.
Теперь блок питания. Собрал его на печатной плате и закрепил ее в подвале под одним из выходных трансформаторов, а силовой тор – под другим. Провода обрезаю до необходимой длины, чтобы не было петель, и стягиваю хомутами-стяжками.
Первое включение! Искр и дыма нет, лампы прогреваются, анодное напряжение нарастает… елки-иголки! Вместо 270 В анодного вижу 340, а вместо 180 В – 210! Промашка досадная! Измеряю режимы ламп – в первых двух каскадах рассеиваемые мощности на анодах не выходят за пределы максимально допустимых, в выходных каскадах превышение на 1 Вт. Что ж, увеличение напряжения питания делает драйвер линейнее, это даже лучше. А токи выходных ламп немного уменьшу, хотя это делать и не обязательно. Теперь можно переходить к измерениям параметров усилителя. Интересно, что за зверь получился.
Возвращаюсь теперь к теме измерений. Проводил я их в двух режимах – с разомкнутой ООС и с замкнутой при одинаковой выходной мощности – 10 Вт. В первом случае чувствительность была 0,2 В, во втором 0,45 В. Результаты тестов в табличке:
Снятые АЧХ для режимов с разомкнутой ООС и замкнутой соответственно:
Осталось закрыть усилитель снизу крышкой с отверстиями для вентиляции, прикрутить ножки, одеть выходные трансформаторы в нержавеющие крУжки и заклеить декоративными накладками крепежные отверстия на лицевой панели, что и было сделано. Вот теперь, наконец, готово!
Приглашаю к разработке плана компьютера из самых простых вещей, которые могут валяться дома у каждого. В итоге должны получиться схемы для сборки и какая-то общая для всех архитектура, чтобы программы были совместимы. Каждый должен понимать как всё работает, знать как собрать простейший компьютер без помощи сложных (и невозможных в домашних условиях) в изготовлении деталей типа микропроцессоров. Это пригодится, когда придёт война, инопланетяне разрушат все компьютеры ударит метеорит всех перенесёт в средние века или магнитная буря уничтожит всю технику и заводы или что-нибудь такое. Кроме того, лишь на таком компьютере можно делать по-настоящему тръ indiё games. Ну и вообще интересно.
Кое-какие наброски, это не совсем оно, но чтобы вы понимали о чём речь:
Какие это могут быть детали:
что-то простое и многофункциональное: всевозможные провода, железки, картон, жесть, глина, вода, соль, мука, может что ещё
то есть, транзистор заводского изготовления или лампа из старого телевизора или какой-то редкий химикат или сплав - это уже неприемлемо
Предлагаю обсудить
- аналог транзистора (изготовление из подручных средств)
- аналог конденсатора
- аналог резистора
- источники питания
- генератор тактов
- индикация (по поводу индикации и логических элементов уже есть некоторые идеи (см. картинку). а ещё где-то в ютубе есть видео компьютера на катушках, я потерял)
- архитектуру/узлы компьютера, языка (тоже желательно что-то простое а не копию 8086, например, brainfuck-компьютер
- средства ввода программ, хранения и передачи данных
- аналог интернета через любительские радиочастоты и самодельные аппараты для этих целей
Аудиофилы любят триоды. И, признаться, у них есть для этого некоторые основания. Спектр нелинейных искажений триода относительно короткий и содержит в основном четные гармоники, которые на слух воспринимаются приятнее нечетных, характерных для тетродов и пентодов в классическом включении. Правда, триод вчистую проигрывает своим многосеточным собратьям по КПД, но для современного хайэнда экономичность никогда не стояла на первом смысле. Во всех смыслах — как в электрическом, так и в финансовом.
Но есть одна небольшая проблема. Мощных триодов, способных работать в оконечных каскадах усилителей НЧ — раз два и обчелся. Потому что наши отцы и деды, в отличие от современных аудиофилов, отлично умели считать и рубли, и ватты. Что же делать, если позарез нужен триод, а под рукой его нет? Очень просто — берем подходящий по мощности тетрод или пентод и включаем его по триодной схеме.
Вот классическая схема включения пентода в реостатном каскаде:
Экранирующая сетка по постоянному току подключена к источнику питания через резистор Rэ , а по переменному — зашунтирована на землю через конденсатор Cэ .
А теперь изменим схему включения экранирующей сетки и легким движением руки наш пентод превращается в триод:
Собственно, экранирующей сетки у лампы больше нет — она стала частью анода. Антидинатронная сетка осталась на своем месте но ее существование отныне потеряло всякий смысл, ведь триоды, как известно, не страдают динатронным эффектом. Лампа теперь ведет себя как самый настоящий триод: низкое внутреннее сопротивление, высокое значение емкость Миллера, анодная характеристика — напряжение пропорционально корню третьей степени тока.
Номинал резистора Rэ выбирают небольшим, от 10 Ом до 1 кОм, типичное значение — 100 Ом. Его единственная функция в такой схеме — предотвращение самовозбуждения на ВЧ. Вполне можно заменить его закороткой, но с ним как-то спокойнее жить. Аналогичную функцию, только для управляющей сетки, выполняет резистор Rc2 .
Читайте также: