Электроника:Эксперименты/Дискретные полупроводниковые схемы/Ламповый аудио усилитель

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Ламповый аудио усилитель[1]

Оборудование и материалы

Где взять лампу 12AX7, спросите вы? Так я отвечу: эти лампы очень популярны для использования в каскадах «предусилителя» многих профессиональных усилителей для электрогитар.

Зайдите в любой хороший музыкальный магазин, и вы найдёте их по скромной цене (12 долларов США, а то и меньше). Благодаря российскому производителю Sovtek всегда доступны новые лампы, так что вам не нужно полагаться на компоненты «New-Old-Stock» (NOS), оставшиеся от несуществующих американских производителей.

Эта модель лампы была очень популярна в своё время, и её можно найти в старых «ламповых» электронных контрольно-измерительных приборах (осциллографах, осцилляторах), если у вас есть доступ к таким устройствам. Тем не менее, я настоятельно рекомендую покупать новые лампы, а не рисковать с лампами, утилизированными от старинного оборудования.

Важно выбрать электролитический конденсатор с достаточным рабочим напряжением (WVDC), чтобы выдержать выходное напряжение цепи питания этого усилителя (около 170 вольт). Я настоятельно рекомендую выбирать конденсатор с номинальным напряжением, значительно превышающим ожидаемое рабочее напряжение, чтобы выдерживать неожиданные скачки напряжения или любые другие события, которые могут привести к перегрузке конденсатора.

Я купил набор электролитических конденсаторов Radio Shack (номер по каталогу 272-802), и он содержал два конденсатора по 47 мкФ, 250 В постоянного тока. Если вам не так повезло, вы можете построить эту схему, используя пять конденсаторов, каждый из которых рассчитан на 50 В постоянного тока, чтобы заменить один блок на 250 Вт постоянного тока:

Рис. 1. Конденсатор на 250 В можно заменить на 5 конденсаторов по 50 В каждый.
Рис. 1. Конденсатор на 250 В можно заменить на 5 конденсаторов по 50 В каждый.

Имейте в виду, что общая ёмкость для этой сети из пяти конденсаторов будет составлять ⅕, или 20%, от номинала каждого конденсатора. Кроме того, чтобы обеспечить равномерную зарядку конденсаторов в сети, убедитесь, что номиналы всех конденсаторов (в мкФ) и резисторов одинаковы.

Автомобильная катушка зажигания – это специальный высоковольтный трансформатор, используемый в автомобильных двигателях для выработки десятков тысяч вольт для «запуска» свечей зажигания. В этом эксперименте она используется (очень нестандартно, должен заметить!) в качестве согласующего импеданса трансформатора между вакуумной лампой и 8-омным аудио динамиком.

Конкретный выбор «катушки» не критичен, главное, чтобы она была в хорошем рабочем состоянии. Вот фотография катушки, которую я использовал для этого эксперимента:

Рис. 2. Эта катушка индуктивности знавала лучшие времена, но для эксперимента годится.
Рис. 2. Эта катушка индуктивности знавала лучшие времена, но для эксперимента годится.

Аудио динамик не обязательно должен быть экстравагантным. Для этого эксперимента я использовал небольшие полочные динамики, автомобильные (6 × 9 дюймов), а также большой (100 Вт) трёхполосный стереодинамик, и все они работают нормально.

Ни в коем случае не используйте комплект наушников, так как катушка зажигания не обеспечивает гальваническую развязку между 170 вольт постоянного тока «пластинчатого» источника питания и динамиком, тем самым повышая соединения динамика до этого напряжения по отношению к «земле». Поскольку очевидно, что размещение на голове проводов с высоким напряжением на «землю» было бы очень опасным, пожалуйста, не используйте наушники!

Вам понадобится источник переменного тока звуковой частоты в качестве входного сигнала для этой схемы усилителя. Я рекомендую небольшой радиоприёмник с батарейным питанием или музыкальный синтезатор с соответствующим кабелем, подключённым к разъёму «наушники» или «аудио выход» для передачи сигнала на ваш усилитель.

Ссылки по теме

Цели эксперимента

Принципиальные схемы

[[File:VI-5_19_3.png|400px|center|thumb|Рис. 3. Однотактный ламповый усилитель звука класса A.|alt=]Рис. 3. Однотактный ламповый усилитель звука класса A.]

Рис. 4. Схематическая диаграмма: ламповый аудио усилитель.
Рис. 4. Схематическая диаграмма: ламповый аудио усилитель.

Иллюстрации

Рис. 5. Иллюстрация: ламповый аудио усилитель.
Рис. 5. Иллюстрация: ламповый аудио усилитель.

Ход эксперимента

Добро пожаловать в мир ламповой электроники! Хотя это не совсем применение полупроводниковой технологии (за исключением выпрямителя источника питания), эта схема используется как введение в ламповые технологии и как интересное применение для трансформаторов согласования импеданса. Следует отметить, что построение и эксплуатация этой схемы требует работы со смертельными напряжениями!

Вы должны проявлять предельную осторожность при работе с этой цепью, так как 170 вольт постоянного тока могут убить вас электрическим током!!! Начинающим рекомендуется обратиться за квалифицированной помощью (к опытным электрикам, электронщикам или инженерам), если они пытаются собрать этот усилитель.

Внимание!

Не прикасайтесь к проводам или клеммам, пока цепь усилителя находится под напряжением! Если вам необходимо установить контакт с цепью в любой точке, выключите «пластинчатый» выключатель питания и подождите, пока конденсатор фильтра разрядится ниже 30 вольт, прежде чем прикасаться к какой-либо части цепи. При проверке напряжения цепи при включённом питании используйте, по возможности, только одну руку, чтобы избежать возможности поражения электрическим током при контакте руки с рукой.

Создание высоковольтного источника питания: для эффективной работы вакуумных ламп требуется достаточно высокое постоянное напряжение, подаваемое между клеммами пластины и катода. Хотя схема усилителя, описанная в этом эксперименте, может работать даже при напряжении 24 В постоянного тока, выходная мощность будет незначительной, а качество звука — плохим.

Триод 12AX7 рассчитан на максимальное «напряжение пластины» (напряжение, приложенное между клеммами пластины и катода) 330 вольт, поэтому указанный здесь источник питания 170 вольт постоянного тока находится в пределах этого максимального предела. Я использовал этот усилитель при напряжении до 235 вольт постоянного тока и обнаружил, что как качество звука, так и интенсивность немного улучшились, но, по моему мнению, этого недостаточно, чтобы гарантировать дополнительную безопасность для экспериментаторов.

Блок питания на самом деле имеет два разных выхода мощности: выход постоянного тока «B+» для питания от пластины и источник питания «накаливания», который составляет всего 12 вольт переменного тока. Для работы ламп требуется питание, подаваемое на маленькую нить накала (иногда называемую нагревателем), поскольку катод должен быть достаточно горячим, чтобы термически испускать электроны, а этого не происходит при комнатной температуре!

Использование одного силового трансформатора для понижения домашнего напряжения переменного тока 120 вольт до 12 вольт переменного тока обеспечивает низкое напряжение для нитей накала, а другой трансформатор, подключённый в повышающем режиме, возвращает напряжение обратно до 120 вольт. Вы можете задаться вопросом: «Зачем повышать напряжение до 120 вольт с помощью другого трансформатора? Почему бы просто не отключить вилку от настенной розетки, чтобы напрямую получить 120 вольт переменного тока, а затем преобразовать его в 170 вольт постоянного тока?»

Ответ на этот вопрос двоякий: во-первых, прохождение мощности через два трансформатора по своей природе ограничивает величину тока, который может быть направлен на случайное короткое замыкание на стороне пластины схемы усилителя. Во-вторых, он электрически изолирует цепь пластины от электропроводки вашего дома. Если бы мы выпрямляли напряжение в настенной розетке с помощью диодного моста, это привело бы к повышенному напряжению на обеих клеммах постоянного тока (+ и -) от защитного заземления электрической системы вашего дома, тем самым увеличивая опасность поражения электрическим током.

Обратите внимание на тумблер, подключённый между 12-вольтовыми обмотками двух трансформаторов, с надписью «Переключатель питания пластин». Этот переключатель управляет питанием повышающего трансформатора, тем самым контролируя напряжение пластины в цепи усилителя. Почему бы просто не использовать основной переключатель питания, подключённый к 120-вольтовой вилке? Зачем нужен второй переключатель для отключения высокого напряжения постоянного тока, когда отключение одного основного переключателя приведёт к тому же самому?

Ответ заключается в правильной работе электронных ламп: как и лампы накаливания, электронные лампы «изнашиваются», когда их нити накала постоянно включаются и выключаются, поэтому наличие этого дополнительного переключателя в цепи позволяет отключать высокое напряжение постоянного тока (в целях безопасности, при изменении или регулировки схемы) без отключения нити накала. Кроме того, перед подачей анодного напряжения рекомендуется подождать, пока лампа не достигнет полной рабочей температуры, а этот второй переключатель позволяет отложить подачу анодного напряжения до тех пор, пока лампа не достигнет рабочей температуры.

Во время работы к выводу «B+» источника питания (между клеммой «B+» и «землёй») должен быть подключён вольтметр, непрерывно показывающий напряжение источника питания. Этот измеритель покажет вам, когда конденсатор фильтра разрядится ниже предела опасности поражения электрическим током (30 вольт), когда вы выключите «Переключатель питания пластины» для обслуживания схемы усилителя.

Клемму «земля», показанную на выходе постоянного тока цепи питания, не нужно подключать к заземлению. Скорее, это просто символ, показывающий общее соединение с соответствующим символом клеммы заземления в схеме усилителя. В схеме, которую вы строите, будет кусок провода, соединяющий эти две «заземляющие» точки вместе. Как всегда, обозначение некоторых общих точек в цепи с помощью общего символа является стандартной практикой в электронных схемах.

Вы заметите, что на принципиальной диаграмме резистор номиналом 100 кОм подключён параллельно конденсатору фильтра. Этот резистор совершенно необходим, так как он обеспечивает путь разряда конденсатора при отключении питания переменного тока. Без этого «стравливающего» резистора в цепи конденсатор, вероятно, будет сохранять опасный заряд в течение длительного времени после «отключения питания», создавая для вас дополнительную опасность поражения электрическим током.

В схеме, которую я построил – с конденсатором 47 мкФ и стабилизирующим резистором 100 кОм – постоянная времени этой RC-цепи составляла всего 4,7 секунды. Если вам посчастливилось найти большее значение конденсатора фильтра (хорошо для минимизации нежелательного «гула» источника питания в динамике), вам нужно будет использовать соответственно меньшее значение резистора разрядки или ждать дольше, пока напряжение не спадёт каждый раз, когда вы выключите «Переключатель питания пластин».

Прежде чем пытаться запитать с его помощью схему усилителя, убедитесь, что источник питания надёжно сконструирован и работает без проволочек. В целом это хорошая практика построения схемы: сначала соберите источник питания и устраните неполадки, а затем соберите схему, которую вы собираетесь питать от него. Если источник питания не работает должным образом, то и схема питания не будет работать, как бы хорошо она ни была спроектирована и построена.

Сборка усилителя: одна из проблем при сборке схем на электронных лампах в 21 веке заключается в том, что сложно найти разъёмы для подобных компонентов. Учитывая ограниченный срок службы большинства «приёмных» ламп (несколько лет), в большинстве «ламповых» электронных устройств использовались гнёзда для установки ламп, чтобы их можно было легко снимать и заменять.

Хотя лампы всё ещё можно относительно легко достать (в музыкальных магазинах), разъёмов, к которым они подключаются, значительно меньше — в вашем местном магазине Radio Shack их не будет! Как же тогда мы будем строить цепи из ламп, если у нас может не быть розеток для их подключения?

Для небольших трубок эту проблему можно обойти, напрямую припаяв короткие отрезки одножильного медного провода 22-го калибра к контактам трубки, что позволит вам «вставить» трубку в макетную плату без пайки. Вот фотография моего лампового усилителя, показывающая 12AX7 в перевёрнутом положении (выводами вверх).

Пожалуйста, не обращайте внимания на 10-сегментную светодиодную гистограмму слева и 8-позиционный DIP-переключатель справа на фотографии, так как это оставшиеся компоненты от эксперимента с цифровой схемой, собранного ранее на моей макетной плате.

Рис. 6. Ламповый усилитель, 12AX7 в перевёрнутом положении (выводами вверх).
Рис. 6. Ламповый усилитель, 12AX7 в перевёрнутом положении (выводами вверх).

Одним из преимуществ монтажа лампы в этом положении является простота идентификации контактов, поскольку большинство «схем соединений штырей» для трубок показаны в виде снизу:

Рис. 7. Схема лампы с двумя триодами 12AX7.
Рис. 7. Схема лампы с двумя триодами 12AX7.

Вы заметите на схеме усилителя, что оба элемента триода внутри стеклянной оболочки 12AX7 используются параллельно: пластина соединена с пластиной, сетка соединена с сеткой, а катод соединен с катодом. Это делается для максимизации выходной мощности лампы, но не обязательно для демонстрации основных операций. Вы можете использовать только один из триодов, для простоты, если хотите.

Конденсатор ёмкостью 0,1 мкФ, показанный на схеме, «соединяет» источник аудиосигнала (радио, музыкальный инструмент и т. д.) с сеткой (сетками) лампы, пропуская переменный ток, но блокируя постоянный ток. Резистор 100 кОм гарантирует, что среднее постоянное напряжение между сеткой и катодом равно нулю и не может «плавать» до какого-то высокого уровня. Как правило, схемы смещения используются для того, чтобы сетка оставалась слегка отрицательной по отношению к «земле», но для этой цели схема смещения представляет больше сложности, чем пользы.

Когда я тестировал свою схему усилителя, я использовал выход радиоприёмника, а затем выход проигрывателя компакт-дисков (CD) в качестве источника аудиосигнала. Используя удлинитель с разъёмом «моно» на «фоно», подключённый к разъёму для наушников ресивера/проигрывателя компакт-дисков, и соединительные провода типа «крокодил», соединяющие «моно» конец шнура с входными клеммами лампового усилителя, я смог легко отправить на усилитель звуковые сигналы различной амплитуды, чтобы проверить его работу в широком диапазоне условий:

Рис. 8. Отправка на усилитель звуковых сигналов различной амплитуды.
Рис. 8. Отправка на усилитель звуковых сигналов различной амплитуды.

Трансформатор необходим на выходе схемы усилителя для «согласования» импедансов электронной лампы и динамика. Поскольку вакуумная лампа является устройством с высоким напряжением и низким током, а большинство динамиков являются устройствами с низким напряжением и высоким током, несоответствие между ними привело бы к очень низкой выходной мощности звука, если бы они были подключены напрямую.

Чтобы успешно согласовать высоковольтный слаботочный источник с низковольтной сильноточной нагрузкой, мы должны использовать понижающий трансформатор. Так как сопротивление Тевенена цепи вакуумной лампы колеблется в десятки тысяч Ом, а сопротивление динамика составляет всего около 8 Ом, нам понадобится трансформатор с коэффициентом импеданса около 10000:1.

Поскольку коэффициент импеданса трансформатора равен квадрату коэффициента его витков (или коэффициента напряжения), мы ищем трансформатор с коэффициентом витков около 100:1. Типичная автомобильная катушка зажигания имеет примерно такое соотношение витков, и она также рассчитана на чрезвычайно высокое напряжение на высоковольтной обмотке, что делает её хорошо подходящей для этого применения.

Единственным плохим аспектом использования катушки зажигания является то, что она не обеспечивает гальваническую развязку между первичной и вторичной обмотками, поскольку устройство фактически представляет собой автотрансформатор, в котором каждая обмотка имеет общий вывод на одном конце. Это означает, что провода динамиков будут находиться под высоким постоянным напряжением по отношению к заземлению цепи.

Пока мы это знаем и не касаемся этих проводов во время работы, проблем не будет. В идеале, однако, трансформатор должен обеспечивать полную изоляцию, а также согласование импедансов, а к проводам динамиков можно совершенно безопасно прикасаться во время использования.

Помните, что все соединения в цепи следует выполнять при выключенном питании! После проверки соединений визуально и с помощью омметра, чтобы убедиться, что цепь построена в соответствии с принципиальной схемой, подайте питание на нити накала лампы и подождите около 30 секунд, чтобы она достигла рабочей температуры.

Обе нити должны излучать мягкое оранжевое свечение, видимое как сверху, так и снизу лампы. Установите регулятор громкости источника сигнала радио/проигрывателя компакт-дисков/музыкальной клавиатуры на минимум, затем включите переключатель питания пластины.

Вольтметр, подключённый между выходной клеммой «B+» источника питания и «землёй», должен регистрировать полное напряжение (около 170 вольт). Теперь увеличьте громкость на источнике сигнала и слушайте динамик. Если всё в порядке, вы должны чётко слышать правильные звуки через динамик.

Устранение неполадок в этой цепи: Лучше всего использовать чувствительный аудио детектор, описанный в главах «Постоянный ток» и «Переменный ток» этого тома «Эксперименты».

Подсоедините конденсатор ёмкостью 0,1 мкФ последовательно к каждому измерительному проводу, чтобы заблокировать постоянный ток от детектора, затем подключите один из измерительных проводов к «земле», а другой измерительный провод используйте для проверки аудиосигнала в различных точках цепи. Используйте конденсаторы с высоким номинальным напряжением, такие как тот, который используется на входе схемы усилителя:

Рис. 9. Использование конденсаторов с высоким номинальным напряжением.
Рис. 9. Использование конденсаторов с высоким номинальным напряжением.

Использование двух разделительных конденсаторов вместо одного добавляет дополнительную степень безопасности, помогая изолировать устройство от любого (высокого) напряжения постоянного тока. Однако даже без дополнительного конденсатора внутренний трансформатор детектора должен обеспечивать достаточную электрическую изоляцию для вашей безопасности при использовании его для проверки сигналов в такой высоковольтной цепи, как эта, особенно если вы построили свой детектор с использованием силового трансформатора на 120 вольт (вместо трансформатора «аудиовыхода»), как это было предложено.

Используйте его для проверки наличия хорошего сигнала на входе, затем на выводах сетки лампы, затем на пластине лампы и т. д., пока проблема не будет найдена. Имея ёмкостную «связь», детектор также может обнаруживать чрезмерное «гудение» источника питания: прикоснитесь свободным тестовым проводом к клемме «B+» источника питания и прислушайтесь к громкому гудящему шуму частотой 60 Гц.

Шум должен быть очень тихим, не громким. Если он громкий, блок питания не фильтруется должным образом и может потребоваться дополнительная ёмкость фильтра. После проверки точки в цепи усилителя с высоким постоянным напряжением относительно «земли», ёмкостная «связь» на детекторе может создать значительное напряжение.

Чтобы снять это напряжение, прикоснитесь свободным щупом к заземлённому щупу. В наушниках должен быть слышен «хлопок», когда разряжаются разделительные конденсаторы.

Если вы предпочитаете использовать вольтметр для проверки наличия аудиосигнала, вы можете сделать это, установив его в чувствительный диапазон переменного напряжения. Однако показания вольтметра ничего не говорят о качестве сигнала, а просто о его наличии.

Имейте в виду, что большинство вольтметров переменного тока будут регистрировать переходное напряжение при первоначальном подключении к источнику постоянного напряжения, поэтому не удивляйтесь, увидев «всплеск» (сильное, мгновенное показание напряжения) в тот самый момент, когда происходит контакт с датчика счётчика к цепи, быстро уменьшаясь до истинного значения сигнала переменного тока. Вы можете быть приятно удивлены качеством и глубиной тона этой маленькой схемы усилителя, особенно с учётом его низкой выходной мощности: менее 1 Вт звуковой мощности.

Конечно, схема довольно грубая и жертвует качеством ради простоты и доступности деталей, но она служит для демонстрации основного принципа лампового усиления. Продвинутые любители и студенты могут захотеть поэкспериментировать с цепями смещения, отрицательной обратной связью, разными выходными трансформаторами, разными напряжениями питания и даже разными лампами, чтобы получить большую мощность и/или лучшее качество звука.

Вот фотография очень похожей схемы усилителя, созданной командой мужа и жены Терри и Шерил Гетц, иллюстрирующая, что можно сделать, когда к такому проекту, как этот, применяются забота и мастерство.

Рис. 10. Конкретная реализация схемы усилителя.
Рис. 10. Конкретная реализация схемы усилителя.

См.также

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Внешние ссылки

  1. ↑ www.allaboutcircuits.com - Vacuum Tube Audio Amplifier
Теория по электронике
Постоянный ток
Основные концепты электричества • Статическое электричество • Проводники, диэлектрики и поток электронов • Что такое электрические цепи? • Напряжение и электроток • Сопротивление • Напряжение и электроток в реальной цепи • Условный ток и поток электронов
Закон Ома • Закон Ома – Как напряжение, сила тока и сопротивление связаны друг с другом • Аналогия для закона Ома • Мощность в электрических цепях • Расчёт электрической мощности • Резисторы • Нелинейная проводимость • Построение цепи • Полярность перепада напряжения • Компьютерная симуляция электрических цепей
Правила электробезопасности • Важность правил электробезопасности • Воздействие электричества на психологическое состояние • Путь, который ток проходит перед ударом • Закон Ома (снова!) • Техника безопасности • Первая медицинская помощь при ударе током • Распространённые источники опасности • Проектирование электроцепей с учётом требований безопасности • Безопасное использование приборов для измерения электрических показателей • Данные о влиянии удара током на тело человека
Экспоненциальная запись и метрические приставки • Экспоненциальная запись • Арифметические операции для экспоненциальной записи • Метрические обозначения • Преобразование метрических приставок • Используем ручной калькулятор • Экспоненциальная форма в программе SPICE
Последовательные и параллельные электрические цепи • Что такое «последовательные» и «параллельные» электрические цепи • Простая последовательная цепь • Простая параллельная цепь • Электропроводность • Рассчитываем мощность • Правильно используем закон Ома • Анализ отказов компонентов цепи • Строим простые резистивные цепи
Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа • Схемы с делителем напряжения • Правило напряжений Кирхгофа (ПНК) • Цепи – делители тока и формула делителя тока • Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)
Комбинированные последовательно-параллельные схемы • Что такое последовательно-параллельная цепь • Методы анализа последовательно-параллельных резисторных цепей • Перерисовываем избыточно усложнённые схемы • Анализ отказов компонентов (продолжение) • Построение простых резисторных цепей
Измерения в электрических цепях постоянного тока • Что такое измеритель? • Как устроен вольтметр • Как вольтметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен амперметр • Как амперметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен омметр • Высоковольтный омметр • Мультиметры • Кельвиновское 4-проводное измерение сопротивления • Мостовые схемы • Как устроен ваттметр • Как самостоятельно сделать ручной калибратор
Сигналы электрического оборудования • Аналоговые и цифровые сигналы • Системы сигналов напряжения • Системы сигналов силы тока • Тахогенераторы • Теромопары • Измерения pH • Тензодатчики
Анализ сети постоянного тока • Что такое сетевой анализ? • Метод токов ветвей • Аналитический метод контурных токов • Метод узловых потенциалов • Введение в сетевые теоремы • Теорема Миллмана • Теорема о суперпозиции • Теорема Тевенена • Теорема Нортона • Эквивалентность схем Тевенена и Нортона • И вновь о теореме Миллмана • Теорема о передаче максимальной мощности • Δ-Y и Y-Δ преобразования
Батареи и системы питания • Поведение электронов при химических реакциях • Батарейные конструкции • Рейтинг батарей • Батареи специального назначения • Практические рекомендации при использовании батарей
Физика проводников и диэлектриков • Введение в физику проводников и диэлектриков • Размеры проводов• Допустимые токовые нагрузки на провода • Предохранители • Удельное сопротивление • Температурный коэффициент сопротивления • Сверхпроводимость • Пробивное напряжение диэлектрика
Конденсаторы • Электрическое поле и ёмкость • Конденсаторы и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на ёмкость конденсатора • Последовательное и параллельное соединение конденсаторов • Практические соображения - Конденсаторы
Магнетизм и электромагнетизм • Постоянные магниты • Электромангетизм • Единицы измерения магнитных величин • Магнитная проницаемость и насыщение • Электромагнитная индукция • Взаимная индукция
Катушки индуктивности • Магнитные поля и индуктивность • Катушки индуктивности и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на индуктивность • Катушки индуктивности в последовательных и параллельных соединениях • Практические соображения – Катушки индуктивности
Постоянные времени в RC и L/R цепях • Переходные процессы в электрических цепях • Переходные процессы в цепях с конденсатором • Переходные процессы в цепях с катушкой индуктивности • Расчёт напряжения и силы тока • Почему L/R, а не LR? • Комплексные расчёты напряжения и тока • Сложные схемы • Расчёт неизвестного времени
Переменный ток
Основы теории переменного тока • Что такое переменный ток? • Формы волн переменного тока • Измерение величин переменного тока • Расчёт простейшей цепи переменного тока • Фаза переменного тока • Принципы радио
Комплексные числа • Введение в комплексные числа • Векторы и волны переменного тока • Сложение простых векторов • Сложение сложных векторов • Полярная и алгебраическая запись комплексных чисел • Арифметика комплексных чисел • И ещё по поводу полярности переменного тока • Несколько примеров с цепями переменного тока
Реактанс и импеданс – Индуктивность • Резистор в цепи переменного тока (Индуктивность) • Катушка индуктивности в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-индуктивные цепи • Параллельные резистивно-индуктивные цепи • Особенности катушек индуктивности • Что такое «скин-эффект»?
Реактанс и импеданс – Ёмкость • Резистор в цепи переменного тока (Ёмкость) • Конденсатор в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-ёмкостные цепи • Параллельные резистивно-ёмкостные цепи • Особенности конденсаторов
Реактанс и импеданс – R/L/C-цепи • Обзор R, X и Z (сопротивление, реактанс и импеданс) • Последовательные R/L/C-цепи • Параллельные R/L/C-цепи • Последовательно-параллельные R/L/C-цепи • Реактивная проводимость и адмиттанс • R/L/C-цепи – что в итоге?
Резонанс • Электрический маятник • Простой параллельный резонанс (колебательный контур) • Простой последовательный резонанс • Применение резонанса • Резонанс в последовательно-параллельных цепях • Добротность и полоса пропускания резонансной цепи
Сигналы переменного тока смешанной частоты • Сигналы переменного тока смешанной частоты - Введение • Прямоугольные волновые сигналы • Другие волновые формы • Подробнее о спектральном анализе • Эффекты в электрических цепях
Фильтры • Что такое фильтр? • Низкочастотные фильтры • Высокочастотные фильтры • Полосовые фильтры • Полосно-заграждающие фильтры • Резонансные фильтры • Подводя итоги по фильтрам
Трансформаторы • Взаимная индуктивность и основные операции • Повышающие и понижающие трансформаторы • Электрическая изоляция • Фазировка • Конфигурации обмотки • Регулировка напряжения • Специальные трансформаторы и приложения • Практические соображения – Трансформаторы
Многофазные цепи переменного тока • Однофазные системы питания • Трёхфазные системы питания • Чередование фаз • Устройство многофазного двигателя • Трёхфазные Y- и дельта-конфигурации • Трёхфазные цепи с трансформатором • Гармоники в многофазных энергосистемах • Гармонические фазовые последовательности
Коэффициент мощности • Мощность в резистивных и реактивных цепях переменного тока • Истинная, реактивная и полная мощность • Расчёт коэффициента мощности • Практическая коррекция коэффициента мощности
Измерение цепей переменного тока • Вольтметры и амперметры переменного тока • Измерение частоты и фазы • Измерение мощности • Измерение качества электроэнергии • Мостовые схемы переменного тока • Измерительные преобразователи переменного тока
Двигатели переменного тока • Введение в двигатели переменного тока • Синхронные двигатели • Синхронный конденсатор • Двигатель с магнитным сопротивлением • Шаговые двигатели • Бесщёточный двигатель постоянного тока • Многофазные асинхронные двигатели Теслы • Асинхронные двигатели с фазным ротором • Однофазные асинхронные двигатели • Прочие специализированные двигатели • Сельсин-двигатели (синхронизированные двигатели) • Коллекторные двигатели переменного тока
Линии передачи • Кабель на 50 Ом? • Электрические цепи и скорость света • Характеристический импеданс • Линии передачи конечной длины • «Длинные» и «короткие» линии передачи • Стоячие волны и резонанс • Преобразование импеданса • Волноводы
Полупроводники
Усилители и активные устройства • От электрики к электронике • Активные и пассивные устройства • Усилители • Коэффициент усиления • Децибелы • Абсолютные дБ-шкалы • Аттенюаторы
Теория твердотельных приборов • Введение в теорию твердотельных устройств • Квантовая физика • Валентность и кристаллическая структура • Зонная теория твёрдых тел • Электроны и «дырки» • P-N-переход • Полупроводниковые диоды • Транзисторы с биполярным переходом • Полевые транзисторы • Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) • Тиристоры • Методы производства полупроводников • Сверхпроводящие устройства • Квантовые устройства • Полупроводниковые приборы в SPICE
Диоды и выпрямители • Диоды и выпрямители – Введение • Проверка диодов мультиметром • Номинальные характеристики диодов • Схемы выпрямителей • Пиковый детектор • Схемы ограничителей напряжения • Схемы фиксаторов уровня • Умножители напряжения (удвоители, утроители, учетверители и т.д.) • Схемы коммутации индуктивных нагрузок • Диодные схемы коммутации • Что такое диод Зенера (стабилитрон)? • Диоды специального назначения • Прочие диодные технологии • Модели диодов в SPICE
Биполярные транзисторы • Транзисторы с биполярным переходом (ТБП) – Введение • Транзистор с биполярным переходом (ТБП) как переключатель • Проверка транзистора с биполярным переходом (ТБП) с помощью мультиметра • Активный режим работы транзистора с биполярным переходом (ТБП) • Усилительный каскад с общим эмиттером • Усилительный каскад с общим коллектором • Усилительный каскад с общей базой • Каскодный усилитель • Методы смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Расчёт смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Взаимодействие входа и выхода в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Обратная связь в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Импеданс усилителя • Токовые зеркала в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Параметры и корпуса транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Особенности транзисторов с биполярным переходом (ТБП)
Полевые транзисторы • Полевые транзисторы (JFET) – Введение • Полевой транзистор (JFET) как переключатель • Проверка полевого транзистора (JFET) с помощью мультиметра • Активный режим работы полевого транзистора (JFET)
Полевые транзисторы с изолированным затвором • Полевые транзисторы с изолированным затвором – Введение • Обедняющие полевые транзисторы с изолированным затвором • Биполярные транзисторы с изолированным затвором
Тиристоры • Гистерезис • Газоразрядные лампы • Диод Шокли (динистор) • DIAC (симметричный динистор) • Управляемый кремниевый выпрямитель (SCR-тиристор) • TRIAC (симметричный тринистор, триак) • Оптотиристоры • Однопереходной транзистор • Управляемый кремниевый коммутатор (SCS-тиристор) • Тиристоры с полевым управлением
Операционные усилители • Операционные усилители (ОУ) – Введение • Несимметричные и дифференциальные усилители • «Операционный» усилитель • Отрицательная обратная связь • Делитель напряжения в цепи обратной связи • Аналогия для делителя напряжения в цепи обратной связи • Преобразование сигнала напряжения в сигнал тока • Схемы усреднителя и сумматора • Построение дифференциальных усилителей • Инструментальный (измерительный) усилитель • Схемы дифференциатора и интегратора • Положительная обратная связь • Практические аспекты ОУ • Модели операционных усилителей
Практические аналоговые полупроводниковые схемы • Электростатический разряд • Схемы источников питания • Схемы усилителей • Осцилляторные схемы • Радиосхемы • Вычислительные схемы • Измерительные схемы
Приводы двигателей постоянного тока • Широтно-импульсная модуляция
Электронные лампы • Электронные лампы – Введение • История электронных ламп – с чего всё началось • Триод • Тетрод • Силовой лучевой тетрод • Пентод • Комбинированные электронные лампы • Характеристики электронных ламп • Ионизированные (газовые) электронные лампы • Индикаторные электронные лампы • Микроволновые электронные лампы • Сравниваем электронные лампы и полупроводники
Цифровая электроника
Системы счисления • Числа и способы их выражения • Системы счисления • Сравниваем десятеричные и двоичные числа • Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления • Восьмеричные и шестнадцатеричные числа преобразовываем в десятеричные • Преобразование из десятеричной системы счисления
Двоичная арифметика • Числа и системы счисления • Двоичное сложение • Отрицательные двоичные числа • Двоичное вычитание • Двоичное переполнение • Наборы битов
Логические вентили • Цифровые сигналы и вентили • Вентили «НЕ» • «Буферные» вентили • Вентили с более чем одним входом • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «И-НЕ» и «И» • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «ИЛИ-НЕ» и «ИЛИ» • Схемы КМОП-вентилей • Специальные выходы в вентилях • Универсальность вентилей «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» • Уровни напряжения для «высоких» и «низких» логических сигналов • Вентильные DIP корпусы
Переключатели • Типы переключателей • Как устроены контакты переключателей • «Нормальное» состояние контакта и последовательное замыкание/размыкание • «Дребезжание» контактов
Электромеханические реле • Устройство реле • Контакторы • Реле с задержкой времени • Защитные реле • Твердотельные реле
Релейная логика • «Лестничные» диаграммы • Функции цифровой логики • Разрешающие и блокирующие схемы • Схемы управления двигателем • Отказоустойчивость • Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
Булева алгебра • Булева алгебра – Введение • Логическая арифметика • Булевы алгебраические тождества • Булевы алгебраические свойства • Логические правила для упрощения • Примеры упрощения схем • Функция «Исключающее ИЛИ»: вентиль XOR • Законы де Моргана • Преобразование таблиц истинности в логические выражения
Карты Карно • Карты Карно – Введение • Диаграммы Венна и множества • Булевы соотношения на диаграммах Венна • Преобразование диаграмм Венна в карты Карно • Карты Карно, таблицы истинности и логические выражения • Упрощение логики с помощью карт Карно • Бо́льшие карты Карно с 4-мя переменными • Минтермы и макстермы в реализациях • Обозначения сумм и произведений • Поля «безразличия» на картах Карно • Бо́льшие карты Карно с 5-ю и 6-ю переменными
Функции комбинационной логики • Функции комбинационной логики – Введение • Неполный сумматор • Полный сумматор • Декодер • Кодер • Демультиплексоры • Мультиплексоры • Совместное использование множественных комбинационных схем
Мультивибраторы • Цифровая логика с обратной связью • SR-защёлка • Вентильная SR-защёлка • D-защёлка • Защёлки с запуском по фронту сигнала: триггеры • JK-триггер • Триггеры с асинхронными входами • Моностабильные мультивибраторы
Схемы последовательностей • Двоичная счётная последовательность • Асинхронные счётчики • Синхронные счётчики • Конечные автоматы
Сдвиговые регистры • Сдвиговые регистры – Введение • Сдвиговые регистры: последовательный вход, последовательный выход (SISO) • Сдвиговые регистры: параллельный вход, последовательный выход (PISO) • Сдвиговые регистры: последовательный вход, параллельный выход (SIPO) • Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO) • Кольцевые счётчики
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования • Цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразования – Введение • ЦАП R/2nR: цифро-аналоговый преобразователь с двоично-взвешенным входом • ЦАП R/2R: (цифро-аналоговый преобразователь) • Параллельные АЦП • Цифровые ступенчатые АЦП • АЦП с последовательным приближением • Отслеживающий АЦП • Скатные (интегрирующие) АЦП • Дельта-сигма АЦП • Практические аспекты схем АЦП
Цифровая связь • Цифровая связь – Введение • Сети и шины • Потоки данных • Типы электрических сигналов • Оптическая передача данных • Топология сети • Сетевые протоколы • Практические аспекты цифровой связи
Цифровое хранилище (память) • Почему «цифровое»? • Понятия и концепции цифровой памяти • Современная немеханическая память • Устаревшие немеханические технологии памяти • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) • Память с движущимися частями: «Приводы»
Принципы цифровых вычислений • Двоичный сумматор • Таблицы поиска • Конечные автоматы • Микропроцессоры • Микропроцессорное программирование
Справочные материалы
Полезные уравнения и коэффициенты пересчёта • Уравнения и законы для цепей постоянного тока • Правила последовательных цепей • Правила параллельных цепей • Эквивалентные значения компонентов в последовательных и параллельных цепях • Уравнение ёмкости конденсатора • Уравнение катушки индуктивности • Уравнения постоянной времени • Уравнения цепей переменного тока • Уравнения для децибел • Метрические приставки и преобразования единиц измерения
Цветовая маркировка • Цветовая маркировка резисторов • Цветовая маркировка проводки • Инфографика цветовой маркировки проводки
Таблицы проводников и диэлектриков • Таблица калибров медной проволоки • Таблица допустимых нагрузок для медного провода • Коэффициенты удельного сопротивления • Таблица температурных коэффициентов сопротивления • Критические температуры для сверхпроводников • Диэлектрическая прочность изоляторов
Справочник по алгебре • Основные алгебраические тождества • Основные свойства арифметики • Свойства степеней • Извлечение корней • Важные константы • Логарифмы • Формулы сокращённого умножения • Квадратное уравнение • Прогрессии • Факториалы • Решение систем уравнений: метод подстановки и метод сложения
Справочник по тригонометрии • Тригонометрия прямоугольного треугольника • Тригонометрия произвольного треугольника • Тригонометрические формулы • Гиперболические функции
Справочник по исчислению • Формулы вычисления пределов • Производная числа • Общие производные • Производные показательных функций с основанием e • Производные простых тригонометрических функций • Правила вычисления производных • Первообразная (неопределённый интеграл) • Общие первообразные • Первообразные показательных функций от числа e • Правила вычисления первообразных • Определённые интегралы и основная теорема исчисления • Дифференциальные уравнения
Использование программы SPICE для моделирования электрических схем • Программа моделирования электрических цепей SPICE — Введение • История программы SPICE • Основы программирования в SPICE • Интерфейс командной строки • Компоненты электрических схем • Опции для проведения анализа • Странные особенности программы SPICE • Примеры электрических цепей и списков связей
Устранение неполадок – теория и практика • Вопросы, которые следует задать, прежде чем продолжить • Общие советы по устранению неполадок • Конкретные методы устранения неполадок • Вероятные сбои в проверенных системах • Вероятные сбои в непроверенных системах • Возможные ментальные ловушки
Схематические обозначения элементов цепи • Провода и соединения • Источники питания • Типы резисторов • Типы конденсаторов • Катушки индуктивности • Взаимные катушки индуктивности • Переключатели с ручным управлением • Управляемые процессом переключатели • Переключатели с электрическим приводом (реле) • Соединители • Диоды • Биполярные транзисторы • Переходные транзисторы с полевым эффектом (JFET) • Транзисторы с полевым эффектом с изолированным затвором (IGFET или MOSFET) • Гибридные транзисторы • Тиристоры • Интегральные схемы • Электронные лампы
Периодическая таблица химических элементов • Таблица Менделеева
Эксперименты
Введение • Электроника как точная наука • Обустраиваем домашнюю лабораторию
Основные концепции и испытательное оборудование • Использование вольтметра • Использование омметра • Очень простая схема • Использование амперметра при измерении силы тока • Закон Ома • Нелинейное сопротивление • Рассеяние мощности • Цепь с переключателем • Эксперимент по электромагнетизму • Эксперимент с электромагнитной индукцией
Электрические цепи постоянного тока • Электрические цепи постоянного тока – Введение • Последовательные источники питания • Параллельные источники питания • Делитель напряжения • Делитель тока • Потенциометр как делитель напряжения • Потенциометр как реостат • Прецизионный потенциометр • Ограничение диапазона реостата • Термоэлектричество • Мультиметр своими руками • Чувствительный детектор напряжения • Потенциометрический вольтметр • 4-проводное измерение сопротивления • Простейший компьютер • Картошка-батарейка • Зарядка и разрядка конденсатора • Индикатор скорости изменения
Электрические цепи переменного тока • Электрические цепи переменного тока – Введение • Трансформатор – блок питания • Сборка трансформатора • Переменный индуктор • Чувствительный аудиодетектор • Обнаружение магнитных полей переменного тока • Обнаружение электрических полей переменного тока • Альтернатор – автомобильный генератор • Асинхронный двигатель • Асинхронный двигатель побольше • Фазовый сдвиг • Погашение звука • Музыкальный синтезатор как генератор сигналов • ПК-осциллограф • Анализ волновых сигналов • Колебательный контур • Сигнальная связь
Дискретные полупроводниковые схемы • Дискретные полупроводниковые схемы – Введение • Коммутирующий диод • Полупериодный выпрямитель • Двухполупериодный мостовой выпрямитель • Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом • Цепь «выпрямитель/фильтр» • Регулятор напряжения • Транзистор как переключатель • Датчик статического электричества • Датчик импульсного света • Повторитель напряжения • Усилитель с общим эмиттером • Многокаскадный усилитель • Как построить схему токового зеркала • JFET – регулятор тока • Дифференциальный усилитель • Простой операционный усилитель • Аудио осциллограф • Ламповый аудио усилитель
Аналоговые интегральные схемы • Аналоговые интегральные схемы – Введение • Компаратор напряжения • Прецизионный повторитель напряжения • Неинвертирующий усилитель • Высокоимпедансный вольтметр • Интегратор • Аудио осциллограф на таймерной схеме 555 • Наклонный генератор на таймерной схеме 555 • ШИМ-контроллер мощности • Аудиоусилитель класса B
Цифровые интегральные схемы • Цифровые интегральные схемы – Введение • Основная функция вентилей • SR-защёлка на основе вентилей «ИЛИ-НЕ» • SR-защёлка на основе вентиля «И-НЕ» с входом разрешения • SR-триггер на основе вентиля «И-НЕ» • Светодиодный секвенсор • Простейший кодовый замок • 3-битный двоичный счётчик • 7-сегментный дисплей
Таймерные схемы 555 • Интегральный таймер 555 • Триггер Шмитта на интегральном таймере 555 • Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555 • Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555 • Минимальное количество комплектующих для КМОП-схемы 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Электроника:Эксперименты/Дискретные_полупроводниковые_схемы/Ламповый_аудио_усилитель&oldid=2301514