SEPP
Układ wzmacniacza w konfiguracji SEPP (single ended push-pull) został opatentowany przez Williama H. T. Holdena w 1931 roku[1]. Charakteryzuje on się pracą przeciwsobną z uziemioną (dla sygnału zmiennego) jedną z końcówek obciążenia. Umożliwia uzyskanie bardzo dobrych parametrów wzmacniacza bez konieczności stosowania transformatora z niską indukcyjnością rozproszenia pomiędzy połówkami uzwojenia pierwotnego. Był też stosowany do konstrukcji wyjściowych układów beztransformatorowych (OTL).
Układ klasyczny
Budowa
Cechą charakterystyczną stopnia wzmacniacza pracującego w układzie SEPP jest przeciwsobna praca elemantów aktywnych (lamp lub tranzystorów) przy jednoczesnym przyłączeniu obciążenia w taki sposób, że jeden jego zacisk jest sterowany, a drugi znajduje się na potencjale zerowym (dla sygnału zmiennego). Opracowano kilka warianów tego układu, różniących się przede wszystkim rozwiązaniem stopnia sterującego, rodzajem zastosowanych lamp oraz ich połączeniem dla prądu stałego.
Przykładem mogą być koncepcje Arnolda Petersona i Donalda B. Sinclaira zaprezentowane w 1952 roku. [2]. Ich cechą charakterystyczną jest użycie odwracacza fazy z dzielonym obciążeniem. By obydwie lampy pracowały w układzie wspólnej katody sygnał sterujący musi być wprowadzony pomiędzy katodę i siatkę. W układach bez transformatora wejściowego stwarza to pewne trudności, bo katoda jednej z lamp znajduje się na potencjale sygnału wyjściowego. By rozwiązać ten problem połączono opornik anodowy odwracacza fazy nie z dodatnim biegunem źródła zasilania, ale z wyjściem stopnia. Dla prądu stałego lampy są w nim połączone szeregowo.
W dużo mniej popularnej wersji układu lampy wyjściowe dla prądu stałego są połaczone równolegle. Umożliwia to zastosowanie źródła zasilania o mniejszym napięciu, ale nieco komplikuje układ i wymaga zastosowania transformatora o dwóch symetrycznych uzwojeniach pierwotnych. Dla prądu zmiennego uzwojenia te są połączone w charakterystyczny dla SEPP sposób - równolegle, z jednym zaciskiem uziemionym dla prądu zmiennego.
Zastosowanie tetrod lub pentod i transformatora z dwoma uzwojeniami pierwotnymi umożliwia sprytne rozwiązanie zasilania siatek ekranujących. Jednocześnie opornik anodowy odwracacza fazy może być przyłączony do siatki ekranującej górnej lampy (znajdującej się na takim samym potencjale zmiennym jak katoda), co zapewnia zasilanie odwracacza pełnym napięciem zasilającym (rozwiązanie typu bootstrap). Umożliwia to uzyskanie dużej amplitudy napięcia wyjściowego odwracacza. W uzwojenich pierwotnych transformatora oprócz sygnału zmiennego płynie prąd siatek ekranujących.
Właściwości
- Lampy stopnia SEPP pracującego w klasie A są dla sygnału zmiennego połączone równolegle. Zmniejsza to impedancję wyjściową wzmacniacza i konieczną przekładnię transformatora wyjściowego.
- Lampy stopnia SEPP pracującego w klasie B/AB pracują na przemian na obciążenie, jakie "widzi" jedna lampa w ekwiwalentnym, standardowym układzie przeciwsobnym. Wymagana przekładnia transformatora jest zatem dwukrotnie niższa niż w układzie standardowym.
- Wykonanie transformatora ułatwia i poprawia jego parametry również fakt, że nie płynie w nim składowa stała (nie wymaga szczeliny w rdzeniu) ani prądy anodowe lamp (mniejszy prąd w uzwojeniach).
- W transformatorach układów SEPP pracujących w klasie B i AB nie zachodzi zjawisko "przełączania prądów" charakterystyczne dla typowych układów przeciwsobnych, a powodujące powstanie dodatkowych zniekształceń nieliniowych.
- W przeciwieństwie do standardowego układu przeciwsobnego w układzie SEPP nie znoszą się zakłócenia pochodzące ze źródła zasilania. Wymaga on zatem zasilacza anodowego o znacznie mniejszym poziomie tętnień.
- Katoda jednej z lamp znajduje się na potencjale sygnału wyjściowego sumowanego z połową napięcia zasilania. Powoduje to konieczność zasilania włókna żarzenia tej lampy z osobnego uzwojenia w przypadku niewystarczającej wartości jej dopuszczalnej wartości Uż-k. W przeciwnym wypadku łatwo może dojść do przebicia pomiędzy włóknem a katodą.
SRPP
Osobna strona - SRPP
Odmianą układu SEPP jest wzmacniacz SRPP, w którym nie ma osobnego odracacza fazy, ale "górna" lampa jest sterowana spadkiem napięcia na rezystorze włączonym w obwód anodowy "dolnej". Takie rozwiązanie jest prostsze układowo, ale może pracować tylko w klasie A i ma poważne wady, które powodują, że jego parametry są gorsze niż układu z odwracaczem fazy.
Aplikacje
Praktyczne układy wzmacniaczy SEPP zostały opracowane dosyć późno. Co prawda umożliwiają osiągnięcie wysokiej jakości, ale posiadają też wady, które potencjalnie zwiększają cenę zbudowanego z ich użyciem wzmacniacza. Rozwiązań komercyjnych istniało zatem stosunkowo niewiele.
Chyba najbardziej znanym wzmacniaczem SEPP jest National Horizon 20, mniej popularny jest bardzo podobny Horizon 10. W Horizonie 20 pracują dwie lampy 6L6 w układzie SEPP, połączone równolegle dla prądu stałego, co umożliwia zastosowanie stosunkowo niewielkiego napięcia zasilającego, dostarczając przy tym mocy 20 W. Warto zwrócić uwagę na sposób przyłączenia siatek ekranujących. Wzmacniacze te mają bardzo ciekawą budowę modułową. Każdy z nich posiada kasetę z gniazdem, w której można umieścić wzmacniacz napięciowy z regulatorem barwy tonu (typu Horizon 5).
Europejskim przykładem wzmacniacza HiFi tego rodzaju może być AG9015 Philipsa. Lampy końcowe są włączone szeregowo dla prądu stałego, zastosowano więc pentody EL86 przystosowane do pracy przy niskich napięciach anodowych[3].
Wzmacniacze OTL
Osobna strona - OTL
Wzmacniacze beztransformatorowe SEPP pracujące bez transformatora wyjściowego można z grubsza podzielić na dwie grupy. W urządzeniach z pierwszej grupy lampy wyjściowe pracowały przy optymalnej impeddancji obciążenia. Osiągano to najczęściej poprzez zastosowanie specjalnie produkowanych głośników o dużej impedancji. Ich właściwości nie różnią się zasadniczo od układów z prostym transformatorem. Możliwe też jest stosowanie takich układów we wzmacniaczach radiowęzłowych i instalacji nagłaśniających zasilających wysokonapięciowe linie transmisyjne. Transformatory znajdują się wtedy przy głośnikach.
Drugą grupą wzmacniaczy OTL są rozwiązania pracujące przy małej impedancji obciążenia, charakterystycznej dla współczesnych głośników, która jest daleka od optymalnej dla lamp mocy. W takich warunkach lampy pracują z bardzo niewielką sprawnością. Ze względu na fakt, że układ SEPP jest układem przeciwsobnym, harmoniczne wynikające z niedopasowania obciążenia w dużym stopniu się kompensują, w sygnale wyjściowym dominują harmoniczne nieparzystych rzędów, których zawartość zazwyczaj nie przekracza kilkunastu procent. Zniekształcenia te są redukowane ujemnym sprzężeniem zwrotnym o głębokości co najmniej 20dB.
Wzmacniacze SEPP OTL współpracujące z niskoimpedancyjnymi obciążeniami można z kolei podzielić na dwie grupy:
- wzmacniacze sterowane symetrycznie, a więc takie, w których obie lampy (lub ich grupy) pracują w tych samych warunkach - w konfiuracji ze wspólną katodą lub jako wtórniki katodowe.
- wzmacniacze sterowane niesymetrycznie, tj. takie, w których poszczególne lampy (lub ich grupy) pracują w odmiennych konfiguracjach - jedna w układzie ze wspólną katodą, a druga jako wtórnik katodowy
Jednym z najbardziej znanych wzmacniaczy z pierwszej grupy jest model MQ36 firmy Luxman. Jest to stereofoniczny wzmacniacz o mocy 2*25W przy impedancji obciążenia 16 omów. Wg specyfikacji producenta zniekształcenia nieliniowe w tych warunkach nie przekraczają wartości 0,13%. Stopień mocy każdego z kanałów zbudowano na dwóch duotriodach 6336A. Przykładem rozwiązania z drugiej grupy może być wzmacniacz firmy RCA, 25 W OTL[4] pracujący na trzech podwójnych triodach 6082. To maksymalnie uproszczona tania konstrukcja, nie zawierająca również transformatora sieciowego (zalecano zasilanie poprzez zewnętrzny transformator separujący).
Najbardziej znanym rozwiązaniem z drugiej grupy jest jednak wzmacniacz japońskiej firmy Technics - model 20A wprowadzony w 1965 roku. To rozbudowana, stereofoniczna konstrukcja o mocy 2x75W przy obciążeniu 16 omów. W stopniu mocy każdego z kanałów pracuje dziesięć pentod 50H-B26. W jednej gałęzi układu przeciwsobnego pięć tych lamp połączonych równolegle pracuje w układzie wtórnika katodowego, natomiast pozostała piątka w drugiej gałęzi pracuje w układzie ze wspólną katodą z lokalnym ujemnym sprzężeniem zwrotnym na lampę sterującą tą gałęzią.
Konstrukcje niekomercyjne
Podstawowe wady i zalety
Układ jest bardzo wdzięczny do konstrukcji hobbistycznych. Umożliwia zastosowanie stosunkowo prostych transformatorów (na przykład radiowęzłowych) i otrzymanie bardzo dobrych rezultatów. Jego wady nie mają decydującego znaczenia w konstrukcjach amatorskich. Konieczny jest dobrej jakości zasilacz o małych tętnieniach, a by utrzymać napięcia zasilania na stosunkowo niewielkim poziomie warto stosować lampy przystosowane do pracy przy takich napięciach: pentody EL86, EL82, przeznaczone do odchylania poziomego - EL81, EL36, EL50x, czy nawet E130L. Z triod sprawią się dobrze lampy przeznaczone do zasilaczy szeregowych, na przykład 6P19P czy 6082.
Przykłady rozwiązań
Najprostsze obecne w literaturze radioamatorskiej rozwiązania tego typu są zbudowane na pentodach, a siatka ekranująca jest zasilana z filtrów RC.
Przypisy
- ↑ Patent USA 1999327.
- ↑ Arnold Peterson i Donald B. Sinclair, A Single-Ended Push-Pull Audio Amplifier, Proc. IRE, Jan. 1952, str. 7-11.
- ↑ Dokumentacja wzmacniacza AG9015 Philipsa.
- ↑ Dickie & Macovski OTL
Bibliografia
- Cykin Gieorgij: Wzmacniacze sygnałów elektronicznych, WKiŁ, Warszawa, 1970, wyd. 2, stron 570.
Zobacz też
- Williamsony - klasyczne przeciwsobne układy lampowych wzmacniaczy mocy HiFi.
| Skróty oznaczeń używanych na Wiki Oktoda |
|---|
|