O koncovém stupni

Účelem článku je poskytnout základní přehled o vlastnostech různých koncových stupňů a o volbě zatěžovacího odporu elektronky. Za nejvýhodnější přitom považujeme takový odpor, při kterém je střídavý výkon dodaný elektronkou největší. Pro zjednodušení předpokládáme lineární charakteristiky. Mimo to předpokládáme, že se mřížkový proud vyskytne teprve tehdy, dostane-li řídicí mřížka kladné napětí a že vnitřní odpor pentod je nekonečný.

Koncové stupně můžeme rozdělit následovně:

  1. Jednočinný stupeň ve třídě A
  2. Dvojčinný stupeň ve třídě A
  3. Dvojčinný stupeň ve třídě B1 (bez mřížkového proudu)
  4. Dvojčinný stupeň ve třídě B2 (s mřížkovým proudem)

V každé skupině budeme uvažovat osazení triodou či pentodou.

Jednočinný stupeň s triodou

U jednočinného stupně s triodou je-jak známo- nejvýhodnější zatěžovací odpor Ra=2Ri (vnitřní odpor elektronky). Pracovní bod zvolíme tak, aby klidový anodový proud byl roven jedné čtvrtině největšího anodového proudu Iamax (při Ug=0V). Přitom nesmí být součin Ua0Ia0 větší, než dovolená anodová ztráta dotyčné elektronky. Pak je dosažitelný výstupní výkon roven Po=Ua0Ia0/4, to jest čtvrtině anodové ztráty. Účinnost stupně je η=25%. V praxi se volí anodový odpor Ra = (2÷5)Ri. Volbou vyššího Ra klesne výstupní výkon jen málo a zvýší se účinnost. Citlivost se poněkud zhorší, ale především se zmenší zkreslení a také potřebná střídavá složka anodového proudu, která je omezena emisní schopností katody použité triody. Hlavní složkou zkreslení u triodového zesilovače je druhá harmonická.

Chceme-li dosáhnout co nejvyšší účinnosti bez ohledu na buzení, volíme podobně jako u pentody (viz dále) Ra=Ua0/Ia0. Výstupní výkon je Po=Ua0Ia0/2 a účinnost η=50%.

Jednočinný stupeň s pentodou  

U pentody je nejvýhodnější zvolit pracovní odpor tak, aby klidový proud Ia0 byl roven jedné polovině Iamax, nejvýhodnější anodový odpor Ra=Ua0/Ia0. Pak se výstupní výkon rovná Po=Ua0Ia0/2 a účinnost  η=50%. Reálná účinnost bývá do 45%, ale takový zesilovač zpravidla již nevyhovuje zkreslením. Pentody jsou v zesilovači třídy A vhodnější než triody, pokud není prvním požadavkem harmonické zkreslení. To je u pentodového zesilovače tvořeno převážně třetí harmonickou.

Dvojčinný stupeň ve třídě A

V tomto případě je klidový pracovní nastaven tak, jako v předešlých odstavcích, účinnost je také stejná. Zkreslení bývá nižší, protože se -za předpokladu shodných charakteristik- na výstupu zesilovače ruší sudé harmonické. Hlavní výhodou zapojení je, že jádro transformátoru není magnetováno stejnosměrnou složkou anodového proudu. Proto může být transformátor navržen menší. Pro dvojčinný stupeň ve třídě A platí, že Raa=2Ra.

Dvojčinný stupeň ve třídě B1, osazený triodami

Pracovní bod se principielně volí tak, že proud Ia0=0 (definice třídy B). Elektronky tedy pracují střídavě. Na každou mřížku je dovolena maximální amplituda Ug0, nechceme-li připustit mřížkový proud. Je známo, že při omezené amplitudě na mřížce elektronky dosáhneme největšího výkonu, je-li Ra=Ri. Tak je dynamická strmost elektronky rovna poloviční strmosti statické charakteristiky. Potom je amplituda anodového proudu Ia=Iamax/2=Ua0/2Ri. Větve dvojčinného zesilovače pracují střídavě na odporu Ra celkovým střídavým proudem Ia. Je tedy výstupní výkon takového zesilovače Po=Ia2Ra/2=Ua02/8Ri=Ua0Iamax/8

Jelikož střední hodnota anodového proudu je 2Ia/π=Iamax/π, je příkon P=Ua0Iamax/π. Z toho plyne, že účinnost η=π/8=39,3%. Zatěžovací odpor mezi anodami Raa je roven 4Ra.

Dvojčinný stupeň ve třídě B1, osazený pentodami

Základní podmínky jsou stejné jako v předchozím případě. Využijeme-li plně dovolené amplitudy mřížkového napětí, je amplituda anodového proudu Iamax nezávislá na anodovém odporu Ra. Amplituda napětí na Ra je omezena tím, že anoda nesmí být nikdy negativní (amplituda bude tedy Ua0). Výstupní výkon je Po=IamaxUa0/2 , volíme-li Ra=Ua0/Iamax. Podrobnějším rozborem můžeme zjistit, že při dané anodové ztrátě elektronky nesmí být odpor Ra menší než 0,102Ua02/Pa. Poněvadž střední hodnota anodového proudu je Ia=2Iamax/π, je příkon P=2IamaxUa0/π a účinnost je π/4 (78,5%). Zatěžovací odpor mezi anodami je opět Raa=4Ra.

Dvojčinný stupeň ve třídě B2, osazený triodami nebo pentodami

Mřížkový proud připouštíme, dodává-li budicí stupeň dostatečný výkon k jeho krytí. Často se používá triod s velkým zesilovacím činitelem, které pracují bez mřížkového předpětí. Při normální strmosti mají tyto elektronky velký vnitřní odpor a jejich anodová charakteristika se podobá charakteristice pentod. Z toho je zjevné, že anodový proud nesmí překročit určitou hodnotu Iamax, neboť pak by již nebyla zachována úměrnost mezi Ia a Ug (vliv nasycení). 

Amplitudu anodového proudu zvolíme tedy Iamax a odpor Ra takový, aby amplituda napětí byla teoreticky rovna Uao. Prakticky se volí menší, vzhledem k zakřivení charakteristiky. Anodový odpor je opět Ra=Ua0/Iamax. Poměry jsou tedy obdobné jako ve třídě B1 (Po=IamaxUao/2, η=78,5%, Raa=4Ra).

 

 


Tento web používá soubory cookies. Dalším procházením tohoto webu vyjadřujete souhlas s jejich používáním.