Меню

Ток смещения в ламповом усилителе что это такое

О настройке смещения

Юрий Болотов, инженер

Вопросы, связанные с настройкой смещения выходных ламп в усилителях и необходимостью проведения этой процедуры при замене ламп, задаются постоянно. Кому-то действительно интересно, чтобы его аппарат работал надлежащим образом, кто-то считает техобслуживание сплошным «разводом». Каждому свое, так и будет.

Не удивительно, что существует большое количество пользователей, которые вообще не представляют себе что это за смещение такое, где оно живет и зачем вообще нужно. Поэтому можно было бы начать издалека. Я же считаю, что важнее обозначить проблему, обратить на нее внимание. А потом можно и ликбез некоторый дать тем, у кого возникают соответствующие вопросы.

Со времен «золотой эры» ламповой техники пошло мнение, подкрепляемое воспоминаниями старшего поколения, что в ламповом усилителе ничего настраивать якобы не требуется, просто заменил выходные лампы на новые и все отлично работает. Причина, по которой это «канало», проста – консистентность ламп, которая была следствием высокой культуры их производства в те годы. То есть, на заводе усилитель был настроен под определенные лампы с некоторым запасом, необходимым для обеспечения надежной работы, и купленные новые лампы подходили как «родные». На чем основана уверенность, что сегодня это непременно «проканает»?

Давайте проанализируем возможные варианты.

Допустим, в усилителе смещение настроено достаточно «холодно», тогда любая годная лампа соответствующего типа в этом усилителе окажется в допустимом режиме. Просто устанавливаем точно подобранную пару новых ламп вместо старых. Хорошо? Не всегда. Если лампы окажутся в слишком облегченном, обедненном режиме, то усилитель не реализует свой звуковой потенциал. Особенно это заметно на маленькой громкости, звук тонкий, зудящий, вялый.

Или допустим иной вариант, что смещение было настроено конкретно под предыдущую пару ламп. Тогда в случае простой замены возможен как слишком облегченный режим работы новых ламп (см. выше), так и слишком «горячий», тяжелый режим, что, скорее всего, закончится аварией.

Это наиболее типичные случаи (при в общем-то годных лампах), наблюдающиеся у большинства поступающих на обслуживание гитарных усилителей.

Очень часто о звучании ламп различных марок судят по результатам прослушивания, при котором лампы просто перетыкают без надлежащей настройки смещения. Видимо, слушают насколько конкретный комплект ламп подходит к случайной настройке или насколько данный комплект «косячный». Очевидно, что ценность таких «прослушиваний» весьма сомнительна.

Ни в коем случае не пытайтесь настраивать смещение «на слух»!

Какая настройка смещения выходных ламп требуется для правильной работы усилителя? Необходимо установить такой ток покоя, при котором лампа рассеивает половину максимально допустимой для нее мощности. Теоретически можно «высадить» на лампе до 70% допустимой мощности, и так даже будет лучше для звука, особенно на малой громкости… но практически следует ограничиться 50%.

Теперь о том, в каких случаях можно самостоятельно пытаться настраивать смещение.

Если аппарат имеет выведенный наружу шасси регулятор смещения и контрольные точки, если в предоставляемом производителем усилителя руководстве пользователя есть пошаговое описание этой процедуры, тогда это можно делать самостоятельно. Даже наличие контрольных точек необязательно, можно специальным воспользоваться зондом-переходником вроде этого: www.tube-town.net/.

Если же снаружи шасси нет доступа к регулятору смещения и вы не являетесь квалифицированным специалистом (или хотя бы достаточно опытным радиолюбителем) – лучше не суйтесь внутрь аппарата. Например, у «классических» усилителей Marshall 2203 и SuperLead регулятор смещения расположен внутри шасси, причем так, что при его вращении отверткой легко по неосторожности угодить рукой в анодный выпрямитель, а там ни много ни мало 460В.

Ликбез

Лампа рассеивает (превращает в тепло) мощность, равную сумме произведений токов, протекающих в цепи каждого электрода, на напряжения на соответствующих электродах. Сюда же можно добавить мощность, потребляемую подогревателем (нитью накала). Обычно при настройке аппарата учитывается только мощность, рассеиваемая анодом лампы. Чем больший ток протекает в цепи анода лампы при заданном напряжении на нем и остальных электродах, тем большая мощность рассеивается на аноде, превращаясь в тепло, и тем лампа горячее, соответственно, режим тяжелее.

Смещение это напряжение на управляющей сетке относительно катода лампы, с помощью которого задается режим работы лампы. В гитарных усилителях (и вообще большинстве ламповых звуковых усилителей) это напряжение отрицательное. Способы получения и подачи этого напряжения могут быть разными, наибольшее применение нашли так называемое «автоматическое» смещение (автосмещение, «катодное» смещение) и фиксированное смещение.

Автоматическое смещение обычно получается в результате протекания тока через резистор, включенный между катодом лампы и общим проводником схемы (т. н. «землей»). Примеры такого решения: VOX AC30, Laney LC30, Peavey Classic 20, Kustom Coupe’72, Matchless Chieftain (также Clubman, DC30) и т. д. Фиксированное смещение подается непосредственно на управляющую сетку. В большинстве гитарных усилителей это напряжение может настраиваться, исключением являются все модели Mesa/Boogie, Fender ProJunior, Marshall JTM30, Peavey Classic 30 и другие.

Источник

Смещение ламп. фиксированное или автоматическое?

Опубликовано: 4 октября, 2013 • Рубрика: Лампы, Разное, Усилители мощности

Автор: A. J. van Doorn

смещение ламп выходного каскада

В выходных каскадах лампового усилителя в случае использования автосмещения ламп на катодном резисторе при большом его номинале или при большой выходной мощности может рассеиваться относительно большая мощность, которая могла бы быть отдана в нагрузку. Часто в таких случаях для получения заданной выходной мощности приходится увеличивать напряжение питания выходного каскада, что не лучшим образом отображается на КПД усилителя.

Читайте также:  Какая должна быть сила тока возбуждения

Этого можно избежать при использовании фиксированного смещения ламп. Но, к сожалению, не всегда в готовом (а тем более промышленном) аппарате можно просто заменить автосмещение на фиксированное.

Между тем автосмещение имеет и некоторые положительные стороны по сравнению с фиксированным. Оно позволяет в некоторых пределах компенсировать неидентичность характеристик ламп в плечах двухтактного усилителя. Именно поэтому в последнее время стали появляться ламповые усилителя с автоматическим смещением выходного каскада, но со следящим управлением.

Сочетать преимущества обоих вариантов смещения (в разумных пределах) и немного повысить выходную мощность лампового усилителя можно с помощью схемы, показанной на рисунке:

Смещение ламп

Чтобы снизить увеличение рассеиваемой мощности на катодном резисторе при возрастании тока через лампу, катодный резистор шунтируется транзистором, который обеспечивает обходной путь для большого тока.

Транзистор начинает пропускать через себя ток, как только напряжение смещения превысит напряжение стабилизации.

Падение напряжения на цепи автосмещения в такой схеме практически не оказывает влияния на выходную мощность и соответственно позволяет увеличить номинал R1 до напряжения стабилитрона (до порога открывания транзистора). Для снижения тока управления рекомендуется в качестве транзистора использовать составной транзистор Дарлингтона.

Средний ток в выходном каскаде может достигать 100-250мА, поэтому шунтирующий транзистор необходимо установить на радиатор.

Чем выше будет напряжение смещения ламп, тем меньше будет рассеиваемая мощность самой лампы, но это не снизит выходную мощность усилителя.

Конденсатор необходим для устранения искажений.

Только не стоит ждать от этой схемы чудес, особенно если блок питания вашего усилителя и выходной трансформатор работают на пределе своих мощностей. В этом случае новый выходной трансформатор с более мощным сердечником даст больший прирост выходной мощности, чем предлагаемая схема.

Статья подготовлена по материалам издания «AudioXpress»

Примечание главного редактора РадиоГазеты: на схеме не указаны номиналы элементов, так как они выбираются под конкретный ток и напряжение смещения.

Источник

Настройка BIAS в ламповом усилителе.

Настройка BIAS в ламповом усилителе. 04.04.2016 18:35

Что такое BIAS и как его настроить? 05.04.2016 03:19

Настройка BIAS в ламповом усилителе.

Превью топика

Многие владельцы ламповых усилителей рано или поздно приходят к моменту замены ламп. Все бы ничего — очень многие производители строят свои ампы на лампах EL-34, позволяющих производить замену легко и без ковыряния внутри. Однако есть любители усилителей типично американского происхождения (Blues/Hot Rod Deville/Deluxe, Bassman, Princeton и иже с ними), в которых в качестве выходных ламп мощника стоятрадиолампы 6L6. В их числе и ваш покорный слуга. Как быть нам? Попробуем разобраться…

Компания Mesa Engineering, к примеру, избавляет своих пользователей от необходимости настройки усилителя после замены ламп — они просто продают подобранные и промаркированные фирмой именно к их усилителям лампы, но за это удобство вы платите дороговизной. Тоже вариант решения проблемы для конечного пользователя-музыканта, и неплохой.

Определение

Теперь разберёмся в том, как работают лампы в усилителе. У каждой лампы есть катод, сделанный из материала, который отдаёт электроны при нагревании. Эти электроны с отрицательным зарядом «минус», не сидят на месте и начинают толкаться, при этом распихивая друг друга. И вот на нашем нагретом катоде уже закипают электроны. Для них у лампы есть анод — это пластина с зарядом «+», она притягивает к себе электроны. Электроны летят в эту пластину и становятся частью движущегося напряжения в проводах и проводниках.

Если мы хотим, чтобы наша лампа усиливала напряжение переменного тока, а не выпрямляла его, превращая в постоянный, нам нужно контролировать число электронов, которые проходят через пластину. Для этого в лампе есть специальная решетка-электрод. Она из себя представляет небольшое сплетение проводов, обвитых вокруг катода, но при этом не прикасающихся к нему. Меняя напряжение на этой решетка, мы можем изменять её заряд. Таким образом, она либо притягивает их, либо не даёт электронам проскочить (зависит от напряжения на решетке). Итак, меняя напряжение на этой маленькой решетке, мы меняем напряжение на выходе. Маленькое изменение на входе даёт очень большое изменение на выходе. Вот так работает ваш усилитель.

Итак, с электронами и лампами мы разобрались. Теперь непосредственно к bias’у. По словарю:
Bias — напряжение смещения, (электрическое) смещение || подавать напряжение смещения, подавать смещение

Двигаясь через решётку, электроны её нагревают. Если число электронов, которые проходят через решетку, достигает определенного уровня, она перегревается и разрушается. Нашей лампе приходит конец. Если мы не хотим этого допусить, (а мы, конечно же, не хотим), существует такая вещь как настройка bias’а. Вот это-то и есть подстройка напряжения на той самой решетке. Напряжение смещения (bias voltage) — это источник равномерного напряжения, подаваемого на решетку с целью того, чтобы она отталкивала электроды, то есть она должна быть более отрицательная, чем катод. Таким образом регулируется число электронов, которые проникают сквозь решетку. Напряжение смещения настраивается для того, чтобы лампы работали в оптимальном режиме. Величина этого напряжения зависит от ваших новых ламп и от схемы усилителя. Таким образом, настройка биаса означает, что ваш усилитель работает в оптимальном режиме, что касается как и ламп, так и самой схемы усилителя.

Читайте также:  Apple watch ток зарядки

Типы настройки BIAS

Еще один способ настройки — это катодный биас. Его принцип заключается не в постоянном напряжении, подаваемом на решетку. Вместо этого между катодом и землёй помещается резистор с большим сопротивлением. Это позволяет стабилизировать напряжение в лампе. Сама схема довольно сложная, поэтому описывать мы ее не будем. Но если вам интересно, можете поискать в сети статьи про «Cathode bias».

Фиксированный биас, как правило, используется в мощных усилителях, а катодный — в маломощных.

Автоматическое смещение обычно получается в результате протекания тока через резистор, включенный между катодом лампы и общим проводником схемы (т. н. «землей»). Примерами такого решения можно назвать VOX AC30, Laney LC30, Peavey Classic 20, Kustom Coupe’72, Matchless Chieftain (также Clubman, DC30) и т. д. Мой второй усилитель, Fender Blues Deluxe’90 также построен по такой схеме биаса.

Настройка тока смещения необходима для правильной работы усилителя с теми параметрами, которые задал для него производитель. Именно его правильная работа и даст вам тот самый звук, ради которого вы амп и покупали. Вдобавок ко всему, правильный режим работы ламп продлевает им жизнь.

Лампы

Многие известные гитаристы прошлого сознательно разгоняли свои ампы до пределов, лампы в загнанном режиме работали по 6-7 часов и умирали — но благодаря этому мы слышим звуки их гитар, которые стали легендой. Увы, не всем такая роскошь в экспериментах не по карману. Вслед за умершими лампами вполне может слететь и еще N-ное количество элементов схемы. Обилие всевозможных примочек также избавляет вас от необходимости насиловать усилитель для получения нужного звука. Если вы не являетесь квалифицированным электронщиком, такие эксперименты стоит забыть — напряжение анода на лампах как правило выше 300 вольт, и вы рискуете как минимум (если вы достаточно везучи) испортить свое здоровье, а как максимум — усилитель вас просто убьет, и поставят вам его вместо памятника. У «классических» усилителей Marshall 2203 и SuperLead регулятор смещения расположен внутри шасси, причем так, что при его вращении отверткой легко по неосторожности угодить рукой в анодный выпрямитель — а там ни много ни мало, 460 вольт.

Поэтому если ваш усилитель звучит недостаточно объёмно или слишком трудно перегружается, смена ламп и настройка биаса в принципе могут помочь. Однако, если этого не произошло, вместо того, чтобы разгонять усилитель при помощи экстремальных режимов стоит подумать о том, чтобы купить другой усилитель, который изначально вам будет нравиться без всяких настроек. Если же вы техник-маньяк, помните. что производители не просто так проектируют свои усилители. Есть причины, почему они должны работать с определенными параметрами.

Конкретный пример

Далее работу производим в следующем порядке:
1. Выключаем усилитель, вынимаем кабель питания из розетки. Если вы пользовались усилителем, то оставьте его на 10 минут, чтобы лампы остыли, а также уничтожилось остаточное напряжение. Во избежание повреждения ламп, нельзя проводить дальнейшие действия, пока они не остыли.

2. Откручиваем заднюю панель усилителя. Откручиваем винты на верхней и нижней панелях усилителя, соединяющие кабинет и шасси. Отсоединяем кабель, соединяющий усилитель и динамик; это нужно для предотвращения повреждения кабеля пока вы двигаете шасси. Затем вытаскиваем шасси усилителя, двигая его к себе. Некоторые усилители имеют вынесенный наружу подстроечный потенциометр, который облегчает настройку смещения. В Fender Super Champ потенциометр настройки смещения (BIAS) находится на шасси.

3. Подключаем спикерный кабель сразу после того, как получите доступ к шасси. Для замера смещения необходимо, чтобы все было подключено к усилителю (да и ко всему, амп без нагрузки включать нельзя во избежание перегрева выходного трансформатора и выхода его из строя).
4. Включите питание усилителя. Для настройки тока смещения необходимо, чтобы питание шло по усилителю. На этой стадии необходимо проявлять крайнюю осторожность.
5. Подсоединяем черный щуп вашего мультиметра к шасси усилителя. Шасси – это самое безопасное место для заземления. В случае с Super-Champ так называемый bias test-point находится на ножке резистора R20 (к примеру, в ампах Hot Rod Deville/Deluxe или Blues Delux Reissue тест-пойнт так и подписан: BIAS Test point, так что не ошибетесь).

6. Проверяем показания мультиметра. Правильно отстроенный Fender Super Champ должен показывать 40 милливольт.

Вручную отрегулируем синий потенциометр смещения, расположенный справа на шасси для настройки смещения ламп, и заново проверим показания мультиметра. Это непростой процесс, и обычно на это необходимо несколько попыток. Подстроечный потенциометр сбалансирует ток на каждой лампе, чтобы они получали равную нагрузку. Если вы не можете настроить смещение в 40 милливольт, значит вам попалась бракованная лампа. В этом случае отключите питание, замените все лампы, и попробуйте снова. Важным уточнением является следующее: в рамках гарантийной договорённости разрешается использовать только типы ламп, разрешенные производителем устройства. Если количество выходных ламп больше 1, разрешается использовать только подобранные (matched) комплекты!

Для тех, кто планирует частую смену ламп и хочет экспериментировать с лампами разных производителей, будет удобен вот такой зонд-переходник:

Читайте также:  Ток превращенный в движение

7. Отсоединяем контакты мультиметра от шасси, отключим питание и отсоединим спикерный кабель. Задвигаем шасси на место и заново подключаем спикерный кабель. Закручиваем 4 винта на верхней панели кабинета. Работа окончена! Let the guitar ring!

Возможные проблемы, связанные с неисправностью ламп в усилителе, описаны в этой статье. Также приведены методы диагностики конкретных вакуумных элементов, рекомендуемые Mesa Engineering.

Источник



Автоматическое смещение

Для электронной лампы, выполняющей роль усилителя, как и для тран­зистора, важнейшим условием для работы без искажения сигнала является смещение. Для этого на ее управляющую сетку вместе с напряжением уси­ливаемого сигнала подают некоторое постоянное отрицательное напря­жение относительно катода. Напряжение смещения предупреждает появление сеточных токов, что может вызвать искажение сигнала, влияет на режим работы лампы в целом.

Напряжение смещения для всех маломощных биполярных транзисторов одинаково и равно: для германиевых транзисторов 0,1—0,2 В, для кремние­вых—примерно 0,5 — 0,7 В. Для электронных же ламп оно определяется свойствами каждой конкретной лампы и ука­зывается в паспортах ламп и справочных таблицах. Так, например, для лампы 6П1П при напряжении на аноде и экранирующей сетке 250 В на ее управляющую сетку долж­но подаваться смещение минус 12,5 В, а на управляющую сетку лампы 6ЖЗП при том же напряжении на аноде и напряжении на экранирующей сетке 150 В — минус 1,7 В.

В принципе, смещение на управляющую сетку можно подавать от специальной ба­тареи с соответствующим напряжением. Так иногда делали в батарейных ламповых прием­никах. В сетевых же приемниках обычно применяют так называемое автоматиче­ское смещение, не требующее специаль­ной батареи. Схему усилителя с таким спо­собом смещения ты видишь на рис. 116. Нить накала лампы питается от обмотки трансформатора, понижающего напряжение сети до 6,3 В. Между минусом источника питания Umn (выпрямителя) анодной цепи и катодом лампы включен резистор Rк. Управляющая сетка лампы соединена через рези­стор Rc с нижним концом катодного резистора Rк. Через резистор Rк течет катодный ток лампы, и на нем происходит падение напряжения, соот­ветствующее току и сопротивлению в этом участке цепи. При этом на верхнем конце резистора а значит, и на катоде получается положительное на­пряжение относительно его конца, соединенного с минусом источника анод­ного напряжения. А так как сетка соединена не с катодом, а с концом резистора Rк, противоположным катоду, она получает отрицательное напря­жение относительно катода.

Резистор, с помощью которого на сетке лампы создают начальное отри­цательное напряжение смещения, называют резистором автоматиче­ского смещения.

Сопротивление резистора необходимое для получения требуемого напряжения смещения Uс, для конкретной лампы можно рассчитать по формуле Rк=Uc/Iк., где Iк — катодный ток лампы, равный току анода или сумме токов анода и экранирующей сетки пентода или лучевого тетрода.

Приведу пример расчета. Предположим, что на управляющую сетку лампы 6П1П надо подать напряжение смещения Uc—12,5 В. Анодный ток этой лампы составляет 44 мА (0,044 А), а ток экранирующей сетки 12 мА (0,012 А). В этом случае сопротивление резистора смещения должно быть: Rk—12,5/(0,045 + 0,012)=210 Ом.

Заодно давай подсчитаем мощность тока, рассеиваемую на этом резисторе: P=UI= 12,5 В*0,057 А=0,8 Вт. Значит, этот резистор должен быть рассчитан на мощность рассеивания не менее 1 Вт (МЛТ-1,0). Иначе он может сгореть.

Чтобы измерить напряжение автоматического смещения, вольтметр при­соединяют параллельно катодному резистору таким образом, чтобы его зажим, отмеченный знаком « + », был подключен к катоду лампы. Если при этом вольтметр показывает 12,5 В, значит, на сетке лампы напряжение минус 12,5 В. Так, между прочим, подают напряжение смещения и на затвор полевого транзистора, используемого в усилителе.

Какова роль конденсатора Ск? Когда лампа усиливает переменное напряжение сигнала, во всей ее анодной цепи появляется переменная соста­вляющая усиливаемых колебаний. В результате на катодном резисторе, как и на анодной нагрузке, возникает переменное напряжение. И если в цепи катода будет только резистор, то создающееся на нем переменное напряжение вместе с постоянным напряжением смещения будет автоматически подаваться на управляющую сетку лампы. Образуется отрицательная обратная связь, ослаб­ляющая усиление. Конденсатор же, шунтирующий резистор автоматического смещения, свободно пропускает через себя переменную составляющую анод­ного тока и тем самым устраняет отрицательную обратную связь. В этом случае через катодный резистор идет только постоянная составляющая анод­ного тока, благодаря чему на управляющей сетке действует только постоян­ное начальное отрицательное напряжение смещения.

Емкость этого конденсатора должна быть достаточно большой, чтобы конденсатор не представлял сколько-нибудь существенного сопротивления токам самых низших частот, усиливаемых лампой. В усилителе звуковой частоты, например, его емкость должна быть не менее 10 мкФ, а номинальное напря­жение — не менее напряжения смещения. Для этой цели используют обычно электролитические конденсаторы.

В усилителях и приемниках на электронных лампах, которые я предложу тебе для конструирования, будут использованы всего пять-шесть типов ламп. Тогда же, применительно к конкретной конструкции, я расскажу о режимах их работы. Если ты захочешь побольше узнать о разновидностях электронных ламп и их параметрах, в этом тебе поможет соответствующая справочная литература.

Источник