o knjizi

akustika prostorija

zvučnici

pojačala

spojni kabeli

mjerenja

pitanja i odgovori

Links

Site Map

Pojačala snage

Feedback

Kondenzatori i zvuk

Ispravljači u Top-Endu

Cijevna pojačala

Cijevna pojačala 2

CIJEVNA POJAČALA I PRETPOJAČALA

Postupak pri projektiranju cijevnog pojačala pretpostavlja kako će korisnik koristiti točno određene zvučnike. To se u praksi ne događa, već je izbor zvučnika u potpunosti određen slučajem pa će se ovisno o modulu impedancije primijenjenog zvučnika dobiti različita reprodukcija najnižih frekvencija.

Izlazni transformatori

Izlazni transformator pojačala snage je po mnogo čemu ograničavajući faktor kvalitete cijevnog pojačala snage. Izlaz cijevnog pojačala snage projektiran je tako da se najbolji rezultati postižu pri teretima s optimalnim značajkama.

Osnovna zadaća izlaznog transformatora je transformiranje impedancije tereta cijevnog pojačala, a to je impedancija zvučnika, na optimalnu impedanciju koja je potrebna za pravilan rad izlazne elektronske cijevi. Optimalna impedancija izlazne elektronske cijevi je optimalni anodni otpor koji je definiran za svaku elektronsku cijev. Kod mrežnih transformatora gubici u željezu i bakru su osnovne veličine prema kojima se projektiraju. Međutim, kod audiofrekvencijskih izlaznih transformatora, to su potpuno nevažne veličine. Dopustiva linearna i nelinearna izobličenja, te prijenosni frekvencijski opseg, osnovni su čimbenici koji određuju dimenzioniranje izlaznih transformatora cijevnih pojačala.

Bez detaljnog izvođenja nabrojit ćemo najvažnije karakteristike izlaznih transformatora cijevnih pojačala snage. Gornja granična frekvencija izlaznog transformatora bit će to veća, što je veći unutarnji otpor elektronske cijevi i otpor tereta, a što je manji rasipni induktivitet. Za nižu donju graničnu frekvenciju primarni induktivitet treba biti što veći. Frekvencijsko područje transformatora bit će to više što je manje rasipanje i što je veći odnos sume otpora unutarnjeg otpora cijevi i otpora tereta prema njihovom paralelnom spoju. Ovdje je vrlo važno primijetiti kako manji unutarnji otpor cijevi više prigušuje rezonanciju primijenjenog zvučnika, a na unutarnji otpor elektronske cijevi može se djelovati iznosom primijenjene negativne reakcije. Dakle, optimalna reprodukcija basova cijevnim pojačalom je funkcija unutrašnjeg anodnog otpora elektronske cijevi, iznosa primijenjene negativne povratne reakcije i kvalitete izlaznog transformatora.

Posebnu pozornost izvedbi izlaznog transformatora treba posvetiti ako se sa sekundara uzima napon za negativnu povratnu reakciju. Rasipni induktivitet i parazitni kapacitet imaju za posljedicu zakretanje faze signala, te je u tom slučaju potrebno u potpunosti minimizirati sve štetne efekte.

 

Direktno spojeni teret

 

Ako otpor tereta ima vrijednost koja je jednaka ili bliska opteretnoj impedanciji elektronske cijevi, teret se može priključiti u anodni krug bez transformatora. Za odvajanje istosmjerne komponente koristi se kondenzator. Ovakav spoj poznat je kao OTL izvedba te ima izuzetno povoljnu visokofrekvencijsku karakteristiku i niskofrekvencijsku karakteristiku izuzetno osjetljivu na teret.

Gornja granična frekvencija nalazi se na onoj frekvenciji pri kojoj je otpor kapaciteta sastavljen od izlaznog kapaciteta elektronske cijevi i kapaciteta spojnih vodova izjednačen s otporom paralelnog spoja tereta i unutrašnjeg otpora cijevi. U području niskih frekvencija oblik prigušne karakteristike određuje kapacitet kondenzatora i induktivitet prigušnice, te odnos unutrašnjeg otpora elektronske cijevi i otpora tereta. Ako je kapacitet kondenzatora vrlo velik, onda će donja granična frekvencija biti određena na onoj frekvenciji pri kojoj je induktivni otpor prigušnice jednak otporu paralelne kombinacije unutrašnjeg i opteretnog otpora. Ako je otpor elektronske cijevi manji od opteretnog otpora, sklop će se na niskim frekvencijama ponašati tako kao da je kapacitet kondenzatora vrlo velik. To je slučaj koji nastaje s triodama. Ako je na izlazu pentoda, njen unutrašnji otpor je vrlo velik, mnogo veći od opteretnog otpora, pa će frekvencijska karakteristika biti linearna sve do frekvencije pri kojoj će induktivni otpor prigušnice biti jedna

Ako cijevno pojačalo ima izlazni transformator, opteretni otpor izlaznog transformatora transformiran na stranu primara paralelno se dodaje unutrašnjem otporu elektronske cijevi. Ako je transformator zaključen zvučnikom, impedancija tereta (zvučnika) bit će mnogostruko veća na frekvenciji rezonancije sustava nego na srednjim frekvencijama. Npr. ako je na srednjim frekvencijama nazivna i stvarna vrijednost impedancije zvučnika oko 6 + , na rezonanciji zvučnika impedancija može biti i 40 + , što je približno 6 puta veća vrijednost. Kod izlaznih trioda otpor tereta je obično 2 – 3 puta veći od unutrašnjeg otpora pa će na rezonanciji zvučničkog sustava impedancija tereta biti 12 – 18 puta veća od unutrašnjeg otpora elektronske cijevi. Tako veliki otpor, dodan u paralelu unutrašnjem otporu cijevi daje vrijednost koja se neće mnogo razlikovati od unutrašnjeg otpora. Prema tome, pri određivanju induktiviteta izlaznih transformatora spojenih iza triodnog izlaza, postiže se dovoljna točnost uzimanjem u obzir samog unutrašnjeg otpora cijevi. Kod tetroda i pentoda situacija je još povoljnija jer im je unutrašnji otpor daleko veći, nego kod trioda. Međutim, na rezonanciji zvučničkog sustava, modul impedancije toliko poraste da to područje može biti neprirodno istaknuto. Kako se to ne bi dogodilo na izlaznom transformatoru, uzima se takav induktivitet pri kojem je na rezonanciji zvučničkog sustava, elektronska cijev opterećena svojim normalnim otporom. Ovaj postupak pri projektiranju pretpostavlja kako će korisnik cijevnog pojačala koristiti točno određene zvučnike. To se u praksi ne događa, već je izbor zvučnika u potpunosti određen slučajem pa će se ovisno o modulu impedancije primijenjenog zvučnika dobiti različita reprodukcija najnižih frekvencija.

Rasipno polje mrežnog transformatora može u izlaznom transformatoru inducirati napon brujanja. Kako se to ne bi dogodilo, audiofrekvencijski transformator treba što više udaljiti od mrežnog. Osim udaljavanja, pomaže i oklapanje transformatora. Transformatori se mogu oklopiti materijalima koji imaju magnetska svojstva i materijalima koji imaju veliku električku vodljivost. Izbor tipa zaštite ovisi o frekvenciji smetnje jer je djelovanje magnetskih materijala neovisno o frekvenciji, a nemagnetični oklopi, koji djeluju na principu indukcije, bolje djeluju na niskim frekvencijama. Osim oklopima, utjecaj na smetnje može se smanjiti i astatičkim namatanjem kojim se poništavaju inducirane struje smetnje, kao i izborom toroidnih jezgri koje su daleko otpornije na smetnje. Zaštita od električkih polja postiže se elektrostatskim oklapanjem npr. aluminijskom folijom između svitaka.

Na izlaznim transformatorima nastaju i linearna i nelinearna izobličenja. Da bi izobličenja na nekoj frekvenciji bila što manja, potrebno je donju graničnu frekvenciju izlaznog transformatora napraviti što nižom. Pri poduzimanju mjera smanjenja izobličenja, osnovni zahtjev je da izobličenja budu nečujna ljudskom uhu. Uzmimo primjer pri kojem osnovni ton na 50 Hz sadržava 2% sedmog harmonika. Kako je sedmi harmonik 350 Hz, pri kojemu je ljudsko uho 50 puta osjetljivije, nego na 50 Hz, osoba koja sluša takvi ton čut će podjednako glasno i 50 Hz i 350 Hz. Ako primijenjeni zvučnik ima pad odziva na 50Hz, situacija će biti daleko nepovoljnija. Očito je da izobličenja treba smanjiti na najmanju mjeru. To se postiže različitim načinima.

U zadanom sustavu cijevnog pojačala snage poznat nam je unutrašnji anodni otpor elektronske cijevi, kao i odnos zavoja transformatora na primaru i sekundaru. Odnos zavoja nam je poznat iz omjera impedancije tereta i optimalnog tereta cijevi. Na vrijednost ovih otpora ne možemo nikako djelovati. Jedino što ostaje je maksimalno povisiti primarni induktivitet. Za zadanu jezgru transformatora, povećanje broja namotaja jednako je povećanju induktiviteta. To ujedno znači i smanjenje presjeka žice kako bi se više namotaja moglo staviti u postojeći presjek jezgre. Tanja žica i njena povećana dužina daju veće gubitke u bakru, a povećani broj namotaja daje povećani rasipni induktivitet. Primarni induktivitet može se povećati i povećanjem jezgre. Međutim, izobličenje se može smanjiti i povećanjem zračnog raspora transformatora. Ali povećanje zračnog raspora smanjuje induktivitet. Dakle, u svakom slučaju, sve mjere smanjenja izobličenja vode na povećanje jezgre. Odatle izlazi poznati zaključak: kvalitetan izlazni transformator je masivan, što znači i skup.

Pri proračunu transformatora potrebno je poznavati:

- snagu izlaznog stupnja P u vatima

- unutrašnji anodni otpor Ri elektronske cijevi u omima

- optimalnu impedanciju tereta elektronske cijevi Ra u omima

- otpor tereta Rt u omima na sekundaru izlaznog transformatora

- najnižu fmin i najvišu frekvenciju fmax prijenosnog frekvencijskog pojasa

- faktor gubitaka napona x pri fmin i fmax što se određuje iz dijagrama

- svojstva lima transformatora i njegove dimenzije

- ako se transformator predmagnetizira, potrebno je poznavati struju Ip (A)

Vrste transformatorskih željeza

Najveći broj proizvođača i danas koristi materijale za jezgre koji su razvijeni prije 1940 godine, a vrlo mali broj koristi najnovije materijale koji imaju izuzetna magnetska svojstva. O magnetskim svojstvima limova transformatora u najvećoj mjeri ovisit će i konačni rezultat. Za gradnju izlaznih audiofrekvencijskih transformatora najčešće se koriste limovi željeza legiranog silicijem. U posebne svrhe koriste se i limovi željeza legirani niklom. Osim njih postoje i tzv. visokopermeabilne legure. Osnovna svrha dodavanja raznih materijala željezu je smanjenje vodljivosti i smanjenje histereznih gubitaka. Najpoznatija visokopermeabilna legura je tzv. Mumetal koji se sastoji od 76% Ni, 17% Fe, 5% Cu, i 2% Cr i koja ima 3 puta veći otpor od legure nikla i željeza uz veliko povećanje početne permeabilnosti. Važno je primijetiti kako kod svih visokopermeabilnih materijala dinamička svojstva naglo opadaju sa strujama predmagnetizacije pa se ne smiju uključivati u strujne krugove istosmjerne struje. Debljina limova je od 0.5 mm do 0.005 mm. Za smanjenje utjecaja vrtložnih magnetskih struja uvijek su listići transformatora međusobno izolirani.

Za najbolje rezultate pri reduciranju rasipnog induktiviteta i kapaciteta među namotajima izlaznog transformatora, izlazni transformatori motaju se ekstremno složenim rasporedom namotaja primara i sekundara. Pored toga, vrlo je važna i kvaliteta jezgre te postotak silicija u lamelama transformatora. Pri trenutnom stanju tehnike, izlazni transformatori su najveći ograničavajući faktor kvalitete pojačala snage, realiziranih elektronskim cijevima kao aktivnim elementima.

Transformatori

Najopćenitije, transformator sačinjavaju dva svitka, primarni i sekundarni, koji su međusobno magnetski spregnuti. Za što potpuniji prijenos energije između svitaka potrebno je da magnetska veza između svitaka bude što čvršća. To se postiže zatvorenom željeznom jezgrom jer željezo ima na tisuće puta bolju magnetsku vodljivost, nego zrak. Izmjenični magnetski tok koji stvara struja primarnog svitka inducira elektromotornu silu u svakom zavoju svitka. Elektromotorna sila je upravo tolika da pomnožena brojem zavoja daje napon jednak naponu na primaru svitka. Isti magnetski tok koji prolazi kroz primarni svitak prolazi i kroz sekundarni svitak te i na krajevima ovog svitka vlada napon. Ovaj napon je jednak iznosu elektromotorne sile svakog zavoja sekundarnog svitka, pomnoženog brojem zavoja. Iz toga slijedi da se primarni napon prema sekundarnom naponu odnosi kao broj primarnih zavoja prema broju sekundarnih zavoja.

U1/U2=N1/N2

Transformator ćemo opteretiti teretom kad na sekundarni svitak priključimo otpor. Kroz sekundarni svitak poteći će struja. Ovu struju tjera inducirana elektromotorna sila koja ima isti smjer kao i elektromotorna sila koja drži ravnotežu primarnom naponu, a primarnu struju tjera priključen napon pa će primarna struja i sekundarna struja imati različite smjerove, tj. one su u protufazi. Prema tome u željeznoj jezgri transformatora postoje dva različita magnetska toka: onaj od struje magnetiziranja i onaj od sekundarne struje, koji su suprotnog smjera te se međusobno oduzimaju, tvoreći jedan koji je jednak vektorskoj razlici. Protuelektromotorna sila koja drži ravnotežu priključenom naponu može inducirati samo magnetski tok prijašnje veličine i faze pa će sada ravnoteža biti poremećena. Zato će kroz primarni svitak poteći takva struja koja će poništiti promjenu magnetskog toka nastalu od sekundarne struje. Zaključak: magnetski tok se ne mijenja opterećenjem sekundara. Mijenja se samo primarna struja koja je to jača, što veću struju crpimo iz sekundarnog kruga. Zaključujemo kako je snaga koju daje primar jednaka snazi koju uzima sekundar. Snaga je produkt struje i napona pa vrijedi:

U1I1 = U2I2

Usporedimo li s prijašnjom jednadžbom slijedi:

I1/I2 = N2/N1

Struje transformatora obrnuto su razmjerne naponima. Naponi su razmjerni broju zavoja, slijedi da su struje obrnuto razmjerne broju zavoja. Iako je vrlo lako izračunati potrebne omjere namotaja primara i sekundara idealnog transformatora, praktični transformatori, koje susrećemo pri radu, daleko su od idealnih.

Ti gubici obuhvaćaju otpor namotaja u primaru i sekundaru, gubitke u jezgri, rasipni induktivitet primara i sekundara te razne štetne kapacitivnosti. Ovi štetni utjecaji mogu se predvidjeti za vrijeme proračuna velikim stupnjem točnosti; međutim, to zahtjeva poznavanje svih karakteristika primijenjenih materijala. Ovi štetni utjecaji i gubici nisu konstantni, što dodatno otežava postupak analize.

| Home Hr | Site Map Hr | English | Contact Us |