Тема 7. 5 Паразитные связи в усилителе

Генерация усилителя может возникнуть из-за паразитных связей, если они окажутся положительными обратными свя­зями.

Паразитными называются связи между выходом и вхо­дом усилителя или входом и посторонним источником пере­менного тока, которые не предусмотрены при конструирова­нии, а возникают через различные элементы. Паразитная связь между выходом и входом усилителя называется пара­зитной обратной связью. Паразитные связи не поддаются расчету и значительно ухудшают работу усилителя.

Различают несколько видов паразитных связей в зави­симости от характера элементов, через которые они воз­никают.

Емкостная, или электростатическая, паразитная обратная связь появляется из-за существования емкости между про­водниками и деталями выходных и входных цепей каскада или усилителя.

Индуктивная, или магнитная, паразитная обратная связь возникает из-за взаимоиндукции между выходными и вход­ными цепями усилителя, особенно из-за влияния магнитных полей рассеяния выходного трансформатора

Гальваническая паразитная обратная связь возникает из-за существования общих участков цепи для выходных и входных каскадов, главным образом это связь через общий источник питания.

Акустическая, или электромеханическая, паразитная обратная связь появляется при механическом воздействии звуковых волн громкоговорителя на выходные цепи усилителя или на микрофон.

Емкостная связь. Схема возникновения обратной связи через паразитную емкость монтажа С_п, существующую между близко расположенными проводами выхода и входа, приведена на рис. 60, а. Здесь действует частотно-зависимая обратная связь по напряжению с параллельной подачей на вход.

Рис.60 Емкостная связь и меры ее устранения

Поскольку емкостное сопротивление уменьшается с по­вышением частоты, то ток паразитной обратной связи и ее глубина возрастают на высоких частотах. При несколь­ких каскадах эта связь может стать положительной и при­вести к генерации на верхних звуковых частотах в виде свиста и шипения, а также на более высоких частотах. При большом коэффициенте усиления для генерации достаточно существования очень малой емкости - доли пикофарады.

Чтобы ослабить емкостную связь и устранить генерацию, необходимо экранировать входные цепи и располагать их как можно дальше от цепей выхода.

Электростатическое экранирование заключается в том, что входные провода помещаются в медную проволочную оплетку или все входные детали - в медную или латунную коробку. Этот электростатический экран соединяется с кор­пусом, а корпус по правилам техники безопасности зазем­ляется (рис. 60, б).

Провода выхода и входа создают с большой поверх­ностью экрана еще большие емкости, но это роли не играет, так как ток паразитной обратной связи по эк­рану уходит в землю, минуя R в.

Если экран почему-либо окажется не соединенным с об­щим проводам, то генерация усилится из-за увеличения па­разитной емкости.

Индуктивная связь. Если входной трансформатор распо­ложен вблизи выходного и оси их катушек параллельны, магнитное поле рассеяния выходного трансформатора, пере­секая витки входного, наводит в обмотке ЭДС, которая может совпасть по фазе с первоначальным сигналом (рис. 61, а).

Рис.61 Индуктивная связь

При этом возникает индуктивная паразитная положительная обратная связь, приводящая при достаточной глубине к гене­рации усилителя в рабочем диапазоне частот.

Индуктивная связь ослабляется магнитным экранированием, а также правильным расположением трансформато­ров подальше друг от друга и так, чтобы оси катушек были взаимно перпендикулярны (рис. 61, б) и силовые линии поля рассеяния скользили в плоскости витков входного трансфор­матора.

Магнитный экран представляет собой кожух из магнито-мягкого железа или пермаллоя с достаточной толщиной стенок. Трансформатор устанавливается в кожух на немагнитных прокладках. Между экраном и трансформатором дол­жен быть большой воздушный зазор. При этом почти все силовые линии внешнего магнитного поля замыкаются через стенки экрана и не попадают на входной трансформатор внутри него. В особо ответственных случаях входной транс­форматор поместят не в один, а в два или три экрана, причем один из них из меди или латуни. Такой экран ослабляет внеш­нее магнитное поле из-за того, что в нем индуктируется вих­ревые токи, создающие по правилу Ленца свое магнитное противонаправленное внешнему.

Связь через общий источник питания. Этот вид связи проявляется в усилителях чаще всего и труднее всего устра­няется. Причиной появления паразитной связи в этом случае является то, что при питании всех каскадов от одного и того же источника, например, выпрямителя, внутреннее со­противление источника питания для переменного тока, не равное нулю, является общим элементом для выходных цепей этих каскадов.­

Рис.62 Связь через общий источник питания

Связь через общий источник питания приводит к генерации усилителя на очень низких частотах, ниже f_н (обычно 10­30 Гц). Это воспринимается на слух как характерный пре­рывистый шум двигателя внутреннего сгорания, а на осцил­лографе видна кривая, форма которой показана на рис. 62. Низкая частота генерации объясняется тем, что внутренне сопротивление выпрямителя для переменного тока определя­ется емкостью конденсатора сглаживающего фильтра, сле­довательно, оно наибольшее на низких частотах. Кроме того, частота генерации зависит от времени заряда и разряда пере­ходных конденсаторов, а оно определяется постоянными вре­мени на низких частотах, составляющими сотые доли се­кунды.

Меры ослабления паразитной обратной связи через общий источник питания для устранения низкочастотной генерации разнообразны.

Чтобы уменьшить сопротивление источника питания пере­менному току, следует увеличить емкость последнего конден­сатора фильтра выпрямителя, но требуемая емкость получа­ется очень большой, а фильтр слишком громоздким.

Очень хороший эффект дает применение электронного стабилизатора напряжения в питающем устройстве, так как стабилизатор является источником с практически нулевым внутренним сопротивлением. Однако в массовой аппаратуре это неэкономично, так как усложняет устройство.

Наиболее эффективным и потому самым распространен­ным способом ослабления паразитной связи этого вида явля­ется применение в цепях питания всех каскадов, кроме оконеч­ного, развязывающих фильтров RС-типа. На рис. 62 показаны пунктиром R_ф1-С_ф1 и R_ф2. Каждое звено RC-фильтра ослабляет переменное напряжение U_п, создаваемое током последней лампы на сопротивлении источника питания. В схеме трехкаскадного усилителя напряжение паразитной обратной связи, поступающее на сетку второй лампы, уменьшается в Ф1Ф2, где Ф1 и Ф2 - коэффициенты фильтрации звеньев.

Развязывающие фильтры получаются сравнительно ком­пактными и дешевыми. Одновременно с устранением связи через общий источник питания они дополнительно сглаживают пульсации выпрямленного напряжения тем больше, чем ближе каскад ко входу усилителя и чем меньше, следова­тельно, полезный сигнал. Это важно с точки зрения уменьше­ния фона переменного тока. Кроме того, RС-фильтры пони­жают напряжение питания первых каскадов по сравнению с последующими за счет падения постоянного напряжения на R_ф, что тоже требуется в многокаскадном усилителе. Развязывающие фильтры применяются обязательно во всех усилителях, независимо от класса и назначения аппаратуры.

В первоклассной ламповой стационарной аппаратуре применяют также не один, а два выпрямителя анодного питания, так что соседние каскады питаются не от общего, а от разных источников. При этом питающее устройство получается достаточно компактным, если выпрямители по­строены на кремниевых вентилях и имеют общий силовой трансформатор.

Для ослабления связи через общий источник питания, кроме перечисленных выше мер, создают более крутой спад частотной характеристики на частотах ниже f_н включением последовательно с С_с дополнительного конденсатора мень­шей емкости. Этим уменьшается коэффициент усиления, а значит, и глубина паразитной обратной связи на частотах, на которых возможно возникновение генерации.

Напомним также, что в двухтактном оконечном каскаде

на лампах переменные составляющие токов двух плеч прохо­дят через источник питания в противоположных направле­ниях и компенсируют друг друга, так что паразитная связь через общей источник питания ослабляется.

Акустическая связь. Механические колебания электродов лампы приводят к изменению расстояний между ними и междуэлектродных емкостей; следовательно, пульсирует анодный ток, и на выходе усилителя создаются электрические колебания. Это явление электромеханической связи подобно действию микрофона, преобразующего механические коле­бания мембраны под воздействием звуковых волн в электри­ческие, и по аналогии с ним иногда называется микрофонным эффектом.

Транзисторы практически не подвержены микрофонному эффекту.

При попадании звуковых волн непосредственно из гром­коговорителя на первую лампу усилителя или сотрясения кор­пусом громкоговорителя шасси усилителя возникают вибрации лампы и ее электродов. Этот частный случай электромехани­ческой связи является акустической обратной паразитной связью.

Если акустическая обратная связь является положитель­ной, то может вызвать генерацию в области средних и вы­соких частот, прослушивающуюся как вой.

Меры ослабления акустической связи: применение в пер­вых каскадах ламп, обладающих меньшим микрофонным эффектом; применение акустических экранов - толстых звуко­непроницаемых металлических колпачков, закрывающих лампу и укрепленных на амортизаторах; громкоговоритель надо располагать так, чтобы звуковые волны от него не попадали на лампы усилителя.

Особенно сильно проявляется акустическая обратная связь при работе усилителя от микрофона, если звуковые волны от громкоговорителя попадают на микрофон и преобразуются им в напряжение обратной связи. В этом случае для устра­нения генерации необходимо уменьшить уровень громкости. Помогает также шунтирование входа от микрофона сравни­тельно небольшим сопротивлением и срезание высоких частот.

Помехи из-за паразитных связей

Помехи, наводимые при паразитных связях входа усили­теля с посторонним источником переменного тока, и меры защиты от них так же, как и при обратных связях, зависят от вида связи.

Через емкость между проводами входа и линий перемен­ного тока наводятся электростатические помехи. Они увеличи­вают фон переменного тока, а также создают высокочастотный шум из-за токов помех высокой частоты, протекающих в про­водах электросети. Защитой от них служит электростатиче­ская экранировка входных цепей и удаление их от источников переменного тока. Для этой же цели между первичной и вторичной обмотками силового трансформатора распола­гают заземленную одним концом обмотку, выполняющую функции электростатического экрана для ослабления пара­зитной связи через емкость между обмотками.

При пересечении витков входного трансформатора или проводов входа магнитным полем рассеяния силового трансфор­матора возникают индуктивные помехи в виде фона пере­менного тока. От них защищает магнитная экранировка входного трансформатора и удаление от него силового транс­форматора.

Если между входным и общим электродами имеется учас­ток общего провода, по которому токи помех от силовых устройств уходят в землю, то на этом участке, обладающем некоторым сопротивлением, создается напряжение гальвани­ческих помех, попадающее на вход усилителя.

Чтобы устранить гальванические помехи, все элементы входной цепи, а также электростатические экраны должны быть изолированы от корпусов и присоединены к общему про­воду или корпусу усилителя в одной общей точке.

В результате вибраций входного шланга и пульсаций вели­чины емкости между его проводами появляется микрофонный эффект, из-за которого возникают электромеханические помехи. Например, в громкоговорителе прослушивается шум двигателя кинопроектора или характерный шум скачкового механизма мальтийской системы.

Для ослабления микрофонного эффекта применяются шланги специальной конструкции. Поэтому на вход усилителя можно включать только заводские шланги и кабели, входящие в комплект аппаратуры.

Вопросы для самопроверки

1. Чему равен коэффициент усиления при положительной обратной связи, и при каком условии возникает генерация?

2. Объяснить причины возникновения генерации на сверхзвуковых частотах и способы ее устранения.

3. Назвать виды паразитных связей в усилителе и объяснить причины их возникновения.

4. Объяснить схему емкостной паразитной связи, ее влияние на работу усилителя и способы ослабления.

5. Объяснить возникновение индуктивной паразитной связи и способы ее ослабления.

6. Объяснить на схеме трехкаскадного усилителя, как возникает пара­зитная связь через общий источник питания, ее влияние на работу усили­теля и способы ослабления.

7. Объяснить причины возникновения акустической обратной связи и способы ее ослабления.

Дата добавления: 2014-10-10; просмотров: 1610; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!