Wzmacniacz UL

Układ klasyczny

Układ ultra linear (UL) został opatentowany w 1936 przez Alana Blumleina, a po raz pierwszy zastosowany praktycznie w 1951 roku przez D. Haflera i H.I. Keroesa. Jego charakterystyczną cechą jest lokalne sprzężenie zwrotne poprzez połączenie siatki ekranującej do odczepu uzwojenia pierwotnego transformatora wyjściowego.

Budowa

Shemat układu wzmacniacza ultra linear Haflera i Keroesa.

Oryginalny układ Haflera i Keroesa zawierał trzy stopnie, odwracacz fazy, różnicowy stopień sterujący oraz stopień mocy, zbudowany w charakterystycznym układzie z siatkami ekranującymi połączonymi z odczepami uzwojenia pierwotnego transformatora wyjściowego. Połączenie to wprowadza lokalne ujemne sprzężenie zwrotne, a lampa pracuje w trybie pośrednim pomiędzy triodą (gdy 100% sygnału byłoby na siatce ekranującej) i pentodą (przy 0% sygnału na siatce ekranującej). Zastosowano lampy 6SL7 (stopień wejściowy) 6SN7 i parę 6L6, prostownik wykonano na lampie 5V4.

Parametry wzmacniacza były porównywalne z wcześniejszym wzmacniaczem Williamsona, ale dostarczana moc była większa przy mniejszych lampach w stopniu końcowym i znacznie większej sprawności. Dzięki temu układ szybko zdobył popularność, a jako jego nazwę przyjęto tytuł opisującego go artykułu. W 1955 David Hafler zaproponował połączenie czterostopniowej struktury wzmacniacza Williamsona ze stopniem końcowym zrealizowanym nie na triodach, ale na tetrodach lub pentodach w układzie UL. Takie rozwiązanie w dużym stopniu łączy zalety obu układów i również zdobyło dużą popularność.

Właściwości

Porównanie właściwości układu UL z pentodowym i triodowym wg. Haflera i Keroesa.

. Zwykle odczep jest umieszczony tak, że na siatkę trafia 20-50% składowej zmiennej napięcia anodowego. Ze względu na dobre parametry (zniekształcenia nieliniowe i intermodulacyjne oraz opór wewnętrzny tylko nieco gorsze od triody) i stosunkowo dużą sprawność (zbliżoną do pentody) układ był (i jest) bardzo popularny. Sama firma Dynaco sprzedała ponad pół miliona wzmacniaczy w takim układzie, mocno przyczyniając się do rozwoju techniki HiFi. Przy zachowaniu bardzo dobrych parametrów wzmacniacza z pary lamp EL34 da sie wydobyć moc wyjściową prawie 40W, czyli 2.5 raza większą niż w układzie triody. Niestety, by sprzężenie zwrotne w siatkach ekranujących działalo poprawnie potrzebny jest transformator o małych indukcyjnościach rozproszenia pomiędzy sekcjami uzwojenia pierwotnego, co nieco komplikuje jego wykonanie. Transformatory dostępne w handlu nie zawsze spełniają ten warunek.

Aplikacje

Co prawda nic nie stoi na przeszkodzie by połączenie ultra linear zastosować w układzie SE, ale największe zastosowanie znalazł on w stopniach przeciwsobnych średniej mocy.

Dynaco Mark III - monofoniczny wzmacniacz w układzie UL.

Ze wzgledu na dobry stosunek jakosci do ceny układ ultra linear był bardzo popularny we wzmacniaczach spotykanych na rynku. W Polsce (i nie tylko w Polsce), nie wiedzieć czemu, często każdy wzmacinacz ultra linear nazywany jest "układem Wiliamsona" - Williamson nie był jego autorem. Być może w pewnym okresie nazywano "Williamsonem" każdy choć trochę podobny wzmacniacz HiFi, a wzmacniacze ultra linear ze względu na swoją względną prostotę były tanie, a co za tym idzie - popularne.

Podstawowe wady i zalety

Układ jest bardzo wdzięczny do konstrukcji amatorskich, pod (niekiedy trudnym do spełnienia) warunkiem uzyskania (albo zrobienia) dobrego transformatora. Zalety

• Bardzo dobry kompromis pomiędzy stopniem złożoności a parametrami.
• Zniekształcenia i oporność wewnętrzna tylko nieznacznie gorsze niż układu na triodach.
• Sprawność energetyczna i wzmocnienie tylko nieco gorsza niż klasycznego układu na pentodach.
• Duża odporność na zmiany impedancji obciążenia.

Wady:

• Gorszy od układu QUAD pod względem zniekształceń i oporu wewnętrznego.
• Dosyć trudny do wykonania transformator wyjściowy.
• Niemożność dobrania napięcia siatki ekranującej ogranicza swobodę projektowania.