Довелось мне как-то поиграть басом в обычный гитарный чамп... Звучало конечно гитарно? но чисто. В целом я понял, что 5 ватт с лампы в однотакте для домашней игры "в лампу" - самое то. Недостаток для меня был - бедненький эквалайзер (одна ручка, которая верх просто срезала) ну и гитарный динамик, который как-то не хотел воспроизводить басовые частоты.
Решил сделать однотакт для баса, который был бы лишен подобных недостатков. Нашлась в интернете схема чампа АА764, которая по предварительному усилителю была очень и очень похожа на популярный басовый преамп - Алембик F2B. Чуть только отличаясь по номиналам. Схемка была немного видоизменена - и вот что в итоге получилось:
По ходу обсуждения многие вопросы были решены, и появились новые. Так же было принято решение намотать выходной транс самому, а не покупать готовый.
От комрада
kdtp отличная инструкция для расчета трансов.
Однотакт."Расчёт выходного трансформатора для однотактного лампового усилителя".
У нас имеет место быть некое техническое задание, которое будет взято за основу во время проведения расчётов. Озвучим это тех. задание;
В выходном каскаде однотактного усилителя мощности будет работать лампа 6L6 в "пентодном" включении и с автоматическим смещением. Выходной каскад будет "охвачен" отрицательной обратной связью (ООС). Источник анодного напряжения +350 Вольт.
Низшая частота полосы пропускания усилителя должна быть не хуже 55 Герц.
Так же есть трансформаторное железо, с броневым ленточным (ШЛ) сердечником, со следующими размерами:
Ширина центрального керна - 1,94 см.
Толщина центрального керна = 4,04 см.
Ширина окна = 2,2 см.
Высота окна = 5,1 см.
lm - длина магнитной линии = 16 см.
Соответственно,
Qс - площадь сечения сердечника = 1,94 см х 4,04 см = 7,8376 см2.
Qо - площадь окна = 2,2 см х 5,1 см = 11,22 см2.
Ранее (см. Ответ #95) мы определили, что это трансформаторное железо позволяет нам собрать однотактный усилитель с выходной мощностью 9 Ватт.
В качестве "бонуса" в нашем распоряжении имеется намоточный провод, диаметром (надеюсь по МЕДИ) - 0,25 мм и 0,6 мм, соответственно.
Открываем справочник по электронным лампам (в данном случае это будет справочник фирмы "General Electric") и подбираем под наше тех. задание типовое включение лампы 6L6, для работы в однотактном выходном каскаде. Вот эти (подходящие нам) данные (режим работы) для лампы 6L6:
Ea = 350V, Eg2 = 250V, Eg1 = минус 18V, Ra = 4200 Ом.
Ia = 54mA, Ig2 = 2,5mA, при Uвх = 0V. (Режим покоя).
Ia max = 66mA, Ig2 max = 7mA, при Uвх = 18V ампл. значения, Рmax = 10,8W, Кни = 15%.
Несколько слов про режим работы лампы. Поскольку мы будем применять автоматическое смещение, то это "отъест" у нас 18 Вольт от анодного напряжения (падение напряжения на катодном резисторе, он же резистор, задающий это самое смещение). Далее, возьмём значение Ra = 4500 Ом, а НЕ 4200 Ом. Всё это, в купе (слегка заниженное напряжение на выходной лампе и увеличенное значение Ra) , даст нам максимальную выходную мощность..., порядка 8 Ватт (а не - 10,8 Ватт), что есть ХОРОШО, поскольку мы вписываемся в параметры нашего трансформаторного железа ( если помните - не более 9 Ватт выходной мощности усилителя).
Приступим к расчетам выходного трансформатора.
Итак, за основу берём следующие условия:
Рmax = 8 Ватт, Rа = 4500 Ом, Rнагрузки = 8 Ом, fн = 55 Герц. Выходной, однотактный каскад будет собран на лампе 6L6, в "пентодном" включении и будет работать в классе А.
Для начала определим коэффициент трансформации, для нагрузки 8 Ом по следующей формуле:
Ктр.(для нагрузки 8 Ом) = КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из {(q x Ra) : R нагрузки 8 Ом}, где q - КПД трансформатора и равно 0,9; Ra = 4500 Ом; Rнагрузки = 8 Ом, следовательно Ктр. = КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из {( 0,9 х 4500 Ом) : 8 Ом} = 22,5. Запомним - Ктр.(для нагрузки 8 Ом) = 22,5.
Далее, определяем индуктивность первичной обмотки, с учётом нашего тех. задания.
L = Ra : {2пи x fн х КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из (Мн в КВАДРАТЕ - 1)}, где:
L - индуктивность первичной обмотки
Ra - сопротивление (приведённое) в цепи анодной нагрузки
2пи = 2 х 3,14 = 6,28
fн - низшая частота полосы пропускания усилителя
Мн - коэффициент частотных искажений. В однотактных усилителях, для пентода и лучевого тетрода Мн = 1,5
Подставим в формулу, для определения индуктивности первичной обмотки трансформатора, наши значения:
L = 4500 Ом : {6,28 х 55 Герц х КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из (1,5 в КВАДРАТЕ - 1)} = 11,65 Генри.
Определим число витков первичной обмотки W1 по формуле:
W1 = 800 х КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из {(L х lm) : Qс }, где:
W1 - число витков первичной обмотки
L - индуктивность первичной обмотки
lm - длина магнитной линии
Qс - площадь сечения сердечника
Подставим в формулу, для определения числа витков первичной обмотки трансформатора, наши значения:
W1 = 800 х КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из {(11,65 Генри х 16 см) : 7,8376 см2} = 3901,4 Витка. Упрощаем, W1 = 3900 Витков.
И так, есть первый результат - количество витков первичной обмотки W1 = 3900 Витков.
Определим число витков вторичной обмотки W2 (для нагрузки 8 Ом) по формуле:
W2 (для нагрузки 8 Ом) = W1 : Ктр. (для нагрузки 8 Ом) = 3900 Витков : 22,5 = 173 Витка. Можно округлить, W2 = 175 Витков.
Есть второй результат - количество витков вторичной обмотки W2 (для нагрузки 8 Ом) = 175 Витков.
Рассчитаем диаметр намоточного провода для первичной обмотки.
Что бы определить диаметра провода первичной обмотки по МЕДИ, я всегда подстраховываюсь и рассчитываю его исходя из допустимой плотности тока, по формуле:
d1 = 0,022 x КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из Ia max, где:
d1 - диаметр намоточного провода первичной обмотки
Ia max - ток анода лампы при максимальной мощности
Подставим в формулу, для определения диаметра намоточного провода для первичной обмотки трансформатора, наши значения:
d1 = 0,022 x КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из 66 mA = 0,18 мм (по МЕДИ).
Ну, что - не плохо, провод из нашего "бонуса", диаметром 0,25 мм, вполне подойдёт!
Рассчитаем диаметр намоточного провода для вторичной обмотки, для нагрузки 8 Ом, по формуле:
d2 (для нагрузки 8 Ом) = d1 x КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из Ктр. (для нагрузки 8 Ом) = 0,18 мм х КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из 22,5 = 0,85 мм (по МЕДИ). Так-с..., для нагрузки 8 Ом нужен намоточный провод диаметром (по МЕДИ) НЕ МЕНЕЕ .... (округлим 0,85 мм) - 0,9 мм. У нас есть второй "бонус" - намоточный провод диаметром 0,6 мм (надеюсь по МЕДИ). Посмотрим, как можно его использовать. Например, можно (нужно) намотать этим проводом несколько вторичных обмоток, а потом эти обмотки включить параллельно. А какой, при этом, получить новый виртуальны (суммарный) диаметр намоточного провода, нашей вторичной обмотки? Есть такая формула:
d2 = d секции х КВАДРАТНЫЙ КОРЕНЬ из "N", где:
d2 - виртуальный (суммарный) диаметр вторичной обмотки,
d секции - диаметр провода одной секции вторичной обмотки (в нашем случае, это 0,6 мм по МЕДИ),
"N" - количество (параллельных) секций.
Предположим, что у нас будет три параллельных секции вторичной обмотки, то есть "N" = 3. Тогда эта формула примет следующий вид:
d2 = 0,6 мм (по МЕДИ) х КВАДРАТНЫЙ КОРЕНЬ из "3" = 1,03 мм (по МЕДИ). Отлично! Нам, по расчётам, нужно иметь (примерно) не менее 0,9 мм (по МЕДИ)..., а у нас получилось - виртуальный (суммарный) диаметр намоточного провода вторичной обмотки d2 = 1,04 мм (по МЕДИ). Тихо, тихо, тихо..., погодите радоваться, давайте сделаем последнюю проверку нашей виртуальной (суммарной) вторичной обмотки. Для этого посчитаем, какую максимальную нагрузку по току выдержит эта виртуальная обмотка. Всё как обычно - считаем через допустимую плотность тока.
I = (d2 : 0,022) в КВАДРАТЕ = (1,04 мм : 0,022) в КВАДРАТЕ = 2234 мА или 2, 234 Ампера.
То есть, вторичная обмотка составленная из трёх параллельных секций, проводом, с диаметром 0,6 мм, легко будет держать токовую нагрузку 2,2 Ампера. Хорошо, а по мощности, при нагрузке 8 Ом? Считаем Р = R нагрузки х I в КВАДРАТЕ = 8 Ом х 2,2 Ампера в КВАДРАТЕ = 38,72 Ватта. Здорово, если учесть, что мы собирались "выжать" из нашего будущего усилителя не более 9 Ватт максимальной выходной мощности.
Ну, и ещё один расчёт - расчёт НЕ магнитной толщины прокладки (зазора) в сердечнике трансформатора. Для этого применяем следующую формулу:
Sз (толщина НЕ магнитного зазора) = (W1 х Ia, в режиме покоя) : 1600000 = (3900 Витков х 54mA) : 1600000 = 0,13 мм.
Подведём итог. Выходной трансформатор для однотактного выходного каскада, собранного на лампе 6L6, мотаем на трансформаторном железе, с броневым ленточным (ШЛ) сердечником . Характеристики обмоток: первичная – 3900 витков проводом 0,25 мм по меди в четырёх секциях по 975 Витков каждая. Вторичная – 175 Витков проводом 0,6 мм по меди в трёх секциях. Толщина НЕ магнитной прокладки (зазора) - 0,13 мм. Секционирование вертикальное: П-В-П-В-П-В-П. Соединение секций первичной обмотки – последовательно, секций вторичной – параллельно, с учётом фазировки. Порядок намотки и порядок соединения обмоток приведён мною на схеме.
ДВУХТАКТ на подобном железе."Расчёт выходного трансформатора для двухтактного (РР) лампового усилителя".
Интересная идейка-задумка образовалась..., рассчитать выходной трансформатор для РР лампового усилителя, с теми же "основными составляющими" что и в предыдущем расчёте для однотактного усилителя. А именно:
Выходные лампы - 6L6
Источник анодного напряжения +350 Вольт
Выходная мощность РР усилителя, под этот трансформатор - 20... 25 Ватт.
Сопротивление нагрузки - Rнагрузки = 8 Ом
Низшая частота полосы пропускания усилителя fн = 55 Герц.
Трансформаторное железо - броневой ШЛ сердечник, с теми же размерами, где;
Qс - площадь сечения сердечника = 7,8376 см2.
Qо - площадь окна = 11,22 см2.
Всё, как всёгда - открываем справочник по электронным лампам фирмы "General Electric" и ищем (подбираем) типовое включение ламп 6L6, для работы в двухтактном выходном каскаде, которое подходит под наши требования. Есть-таки очень похожий режим для РР каскада выполненного на лампах 6L6.
И так, типовой режим ламп для 6L6 PP каскада, в классе АB1:
Ea = 360V, Eg2 = 270V, Eg1 = минус 22,5V, Raa = 6600 Ом.
Ia = 2 x 44mA, Ig2 = 2 x 2,5mA, при Uвх = 0V. (Режим покоя).
Ia max = 2 x 66mA, Ig2 max = 2 x 7,5mA, при Uвх = 45V ампл. значения, Рmax = 26,5W, Кни = 2%.
Для начала, посмотрим на что сгодиться наше трансформаторное железо, применительно к этому типовому включению ламп 6L6 в PP усилителе. Есть известная формула расчета минимального сечения сердечника выходного трансформатора для двухтактного усилителя и выглядит она следующим образом:
Qс = 25 x ( Р : fн ), где:
Qс – площадь сечение сердечника
Р – выходная мощность усилителя
fн – низшая частота полосы пропускания усилителя.
Перепишем эту формулу несколько иначе:
Р = fн х (Qс : 25)
Поскольку Qс нам известно, Qс = 7,8376 см2, а fн была принята fн = 55 Герц, то давайте посмотрим (посчитаем) на какой мощности усилителя..., наше трансформаторное железо позволит нам достичь этой низшей частоты полосы пропускания - подставляем наши значения:
Р = fн х (Qс : 25) = 55 Герц х (7,8376 см2 :25) = 17 Ватт. Что это значит? А вот что - на этой трансформаторной "железяке" мы можем изготовить выходной трансформатор для РР усилителя, который позволит нам получить низшую частоту полосы пропускания усилителя fн = 55 Герц..., НО на мощности усилителя не более, Р = 17 Ватт! Хорошо, а на частоте 60 Герц? Ну, давайте посчитаем:
Р = fн х (Qс : 25) = 60 Герц х (7,8376 см2 :25) = 19 Ватт.
Всё, всё, всё..., не буду Вас больше мучить - на "типовой максимальной мощности усилителя" Рmax = 26,5 Ватта..., мы получим низшую частоту полосы пропускания усилителя fн = 84,5 Герц. Ни чего страшного - поверьте. Всё будет работать как надо.
Ну, что..., "железяку" прощупали - приступим к основным расчётам трансформатора.
Начнём с коэффициента трансформации, для нагрузки 8 Ом. Формула Вам известна (она очень похожа на формулу из предыдущих расчётов), только Ra..., заменяем на Raa! Поскакали:
Ктр. = КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из {(q x Raa) : Rнагрузки}, где:
q - КПД трансформатора и равно 0,95 Raa = 6600 Ом; Rнагрузки = 8 Ом, следовательно:
Ктр. = КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из {( 0,95 х 6600 Ом) : 8 Ом} = 27,99 или, упрощая, Ктр.= 28.
Определим число витков первичной обмотки. Для двухтактных усилителей, расчёт числа витков первичной обмотки, производиться несколько по иной формуле, нежели для однотактных усилителей. Вот эта формула:
W1 = 22000000 х КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из {( Рmax x Raa)} : ( fн х Qc x Bми ), где:
W1 - число витков первичной обмотки
Рmax - максимальная мощность усилителя
Raa - оптимальное приведенное сопротивление нагрузки
fн - низшая частота полосы пропускания усилителя
Qс – площадь сечение сердечника
Bми – максимальная индукция в сердечнике в зависимости от мощности трансформатора.
В нашем случае Вми = 7000Гс. Почему именно 7000Гс.? Объяснять долго и нудно, примите это как аксиому, ну а если интересно, то изучайте «первоисточники». Короче, для мощности 10 -:- 100 Ватт – 7000Гс., в самый раз.
Подставим в формулу, для определения числа витков первичной обмотки трансформатора, наши значения:
W1 = 22000000 x КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из {( 26,5 Ватт х 6600 Ом )} : (55 Герц х 7,8376 см2 х 7000гс.) = 3049,2 витка или, упрощая W1 = 3040 Витков. (Так надо. Зачем? Потом поймёте).
Число витков во вторичной обмотке для нагрузки 8 Ом, считается так же как и для трансформатора однотактного усилителя, а именно, по следующей формуле:
W2 (для нагрузки 8 Ом) = W1 : Ктр. (для нагрузки 8 Ом) = 3040 Витков : 28 = 108,6 Витка. Можно округлить, W2 = 109 Витков.
Рассчитаем диаметр намоточного провода для первичной обмотки, исходя из допустимой плотности тока, по формуле: ...... В этом месте, мы сделаем не большую "паузу", для пояснения некоторых "моментов"....
И так, в большинстве справочников по электронным лампам (в том числе и в моём любимом - фирмы "General Electric"), в характеристиках (данных) на типовое включение ламп в РР усилителях (например для лампы 6L6) пишут следующие:
Zero-Signal Plate Current....................... 88 mA
Maximum-Signal Plate Current.............132 mA
Zero-Signal Screen Current....................5,0 mA
Maximum-Signal Screen Current............15 mAНе трудно видеть, что эти данные даны на ДВЕ лампы сразу. Обратите Ваше внимание - как эти данные записаны у меня:
Ia = 2 x 44mA, Ig2 = 2 x 2,5mA, при Uвх = 0V. (Режим покоя).
Ia max = 2 x 66mA, Ig2 max = 2 x 7,5mA, при Uвх = 45V ампл. значения....
То есть, я умышленно записал значение токов протекающих через лампы, иначе. Например, фирма "General Electric" пишет:
Maximum-Signal Plate Current.............132 mA
Maximum-Signal Screen Current............15 mA
а у меня написано:
Ia max = 2 x 66mA, Ig2 max = 2 x 7,5mA, при Uвх = 45V ампл. значения....
Почему, и зачем я так написал? Да, для того, что бы было легче ориентироваться во время расчётов диаметра провода для первичной обмотки. Всё дело в то, что в формулу для расчёта диаметра намоточного провода подставляется значение максимального тока..., ТОЛЬКО для ОДНОЙ лампы, а НЕ для двух! Это, во-первых.
Во-вторых, возможно, что Вы захотите поэкспериментировать с различными включениями выходных ламп.
Скажем, захотите попробовать "псевдо - триодное" включение выходных ламп..., или задумаете намотать трансформатор для ультралинейного включения.... В таком случае, через полуобмотку первички (через одно плечо) выходного трансформатора потечёт сразу два тока - ток Анода и ток Второй сетки....
Учитывая всё вышеизложенное, формула для расчёта диаметра намоточного провода для первичной обмотки двухтактного усилителя, исходя из допустимой плотности тока, приобретает следующий вид:
d1 = 0,022 x КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из (Ia max + Ig2 max), где:
d1 - диаметра намоточного провода для первичной обмотки
Ia max - максимальный ток анода (протекающий через одну лампу)
Ig2 max - максимальный ток второй сетки (протекающий через одну лампу)
Подставим в формулу, для определения диаметра намоточного провода первичной обмотки трансформатора, наши значения:
d1 = 0,022 x КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из (66мА + 7,5мА) = 0,1886 мм, или, округляя d1 = 0,19 мм (по МЕДИ).
У Вас "завалялся" намоточный провод диаметром 0,25 мм (по МЕДИ)? Вполне подойдёт.
Рассчитаем диаметр намоточного провода для вторичной обмотки, для нагрузки 8 Ом, по формуле:
d2 (для нагрузки 8 Ом) = d1 x КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из Ктр. (для нагрузки 8 Ом) = 0,19 мм х КОРЕНЬ КВАДРАТНЫЙ из 28 = 1,005 мм, или, округляя d2 = 1 мм (по МЕДИ).
Я помню, что у Вас есть намоточный провод для вторичной обмотки..., только диаметром 0,55 мм по МЕДИ. Ни чего страшного - захреначем четыре секции во вторичную обмотку и соединим их параллельно! В результате этого телодвижения получим диаметр виртуальной (суммарной) вторичной обмотки d2 (для нагрузки 8 Ом) = 1,1 мм.
Поскольку, в двухтактном усилителе выходной трансформатор работает без подмагничивания, то НЕ магнитный зазор в его сердечнике НЕ нужен!
Секционирование.
Учитывая Ваши "запросы" (басовый усилитель), предлагаю первичную обмотку разбить на четыре секции. Это даст нам весьма неплохие показатели по высоким частотам в полосе пропускания усилителя. Это будет четыре секции по; W секции первички = 3040 Витков : 4 = 760 Витков. Да, самое главное - обязательно соблюдайте равенство количества витков в четырёх секциях первичной обмотки!!! И ещё, первичную обмотку скоммутируем таким образом, что бы у нас было более или мене одинаковое активное сопротивление двух полуобмоток первички. Внимательно смотрите на мою схему коммутации первичной обмотки!
Вторичную обмотку..., так же разобьём на четыре секции - что поделать, провод диаметром 0,55 мм, слегка тонковат для трёх секций.
Подведём итог. Выходной трансформатор для двухтактного выходного каскада, собранного на лампах 6L6, мотаем на трансформаторном железе, с броневым ленточным (ШЛ) сердечником . Характеристики обмоток: первичная – 3040 витков проводом 0,25 мм по МЕДИ в четырёх секциях по 760 витков каждая. Вторичная – 109 витков проводом 0,55 мм по МЕДИ в четырёх секциях. Секционирование вертикальное: П-В-П-В-П-В-П-В. Соединение секций первичной обмотки – последовательно, секций вторичной – параллельно, с учётом фазировки. Порядок намотки и порядок соединения обмоток приведён мною на схеме.
Размещение рекламы