Lampy elektronowe podstawowe konfiguracje

W artykule przedstawione są bardzo ważne informacje podstawowe, wprowadzające, niezbędne dla każdego, kto choć trochę interesuje się lampami. W przystępny sposób omówione są trzy podstawowe układy pracy triod, ich najważniejsze właściwości, w tym główne zalety i wady.

W poprzednich artykułach tej serii, która rozpoczęła się od artykułu Lampy elektronowe – podstawowe informacje o numerze E030, podałem podstawowe informacje na temat tych intrygujących elementów.

Poprzedni artykuł serii zatytułowany Lampy elektronowe: od teorii do praktyki o numerze E035 zawierał rozważania, pomagające zrozumieć, o co chodzi z tym „doborem punktu pracy” oraz jakie przy tym występują możliwości, problemy i ograniczenia.

W poprzednim numerze czasopisma projekt okładkowy miał tytuł: Uniwersalne stanowisko do testów lamp – triod i opisywał układ, który pozwala nie tylko zmierzyć parametry lamp, ale też zrealizować dowolne konfiguracje układowe z jedną lub dwiema triodami zawartymi w lampie ECC8x lub PCC8x.

W tym i w najbliższych dwóch artykułach omówię konfiguracje podstawowe z jedną triodą, często wykorzystywane w praktyce. Dodatkowo przedstawię pożyteczne, wręcz niezbędne informacje o pracy lampy w roli źródła prądowego, o pojemności Millera, rezystorze antyparazytowym, a także zajmiemy się ujemnym sprzężeniem zwrotnym.

Podstawowe układy pracy triod

Choć może to wyglądać na powtarzanie nudnej teorii, analizę lampowych konfiguracji układowych koniecznie trzeba zacząć od trzech podstawowych układów pracy triody, pokazanych w uproszczeniu na rysunku 1.

Bezapelacyjnie najważniejszy, podstawowy, najbardziej popularny i użyteczny jest układ ze wspólną katodą. Może on wzmocnić sygnał zmienny nawet kilkadziesiąt razy. Jego główną słabością jest duża rezystancja wyjściowa (ta kwestia była omawiana w jednym z wcześniejszych artykułów tej serii, o numerze E033). W rzeczywistości oznacza to, że wielkość sygnału wyjściowego, czyli w sumie wzmocnienie, może się znacząco zmieniać po dołączeniu do wyjścia jakiegoś obciążenia, czyli w praktyce następnego stopnia w torze audio.

Problemu tego właściwie nie ma w drugim popularnym układzie ze wspólną anodą, czyli we wtórniku (wtórniku katodowym), ponieważ tam rezystancja wyjściowa jest mała. Problem w tym, że wtórnik nie może wzmacniać sygnału – zawsze go nieco osłabia. Choć nie wzmacnia sygnału, jest dość często wykorzystywany, co zresztą dziwi wielu początkujących.

Bardzo rzadko wykorzystywany jest trzeci układ ze wspólną siatką. W czystej postaci stosowany jest tylko w układach wysokiej częstotliwości, które nas teraz nie interesują. Ma małą rezystancję wejściową, praktycznie równą rezystancji rezystora katodowego R_K, i znaczne wzmocnienie napięciowe, mniej więcej takie, jak układ ze wspólną katodą. W zastosowaniach audio układ ze wspólną siatką wchodzi w skład pewnych, niezbyt popularnych, konfiguracji dwulampowych (kaskoda i tak zwana katodyna).

Układy ze wspólną anodą i wspólną katodą mają dużą rezystancję wejściową, co jest istotną zaletą.

Różne układy ze wspólną katodą

W większości przedwzmacniaczy audio lampa (trioda) pracuje przy napięciu siatki ujemnym względem katody. Wartość prądu anodowego trzeba ustawić, regulując napięcie siatki (napięcie między siatką i katodą). Prowadzi to do oczywistego na pozór rozwiązania, według rysunku 2.

W praktyce takiego rozwiązania nie stosuje się w przedwzmacniaczach sygnałowych z lampami małej mocy, a jedynie we wzmacniaczach większej mocy, gdzie to ujemne napięcie siatki może wynosić nawet kilkanaście woltów.

Jednak podczas różnych testów można wykorzystywać taką kanoniczną konfigurację z dodatkowym zasilaczem ujemnego napięcia i potencjometrem, ale tylko do eksperymentów, polegających na ustawianiu różnych punktów pracy i badaniu wpływu punktu pracy na dźwięk. Natomiast w finalnych układach stosujemy inne rozwiązanie.

Otóż od dawna w przedwzmacniaczach powszechnie wykorzystuje się bardzo sprytny, prosty sposób polaryzacji siatki, często zwany autopolaryzacją. Ideę pokazuje rysunek 3.

Dla uproszczenia przyjmujemy, że w obwodzie siatki nie płynie prąd (co nie jest do końca prawdą), więc nie ma spadku napięcia na rezystorze siatkowym R_S dołączonym do masy (U = I_S × R_S). Siatka ma więc potencjał masy, czyli zero woltów. Natomiast przez lampę płynie jakiś prąd i ten prąd wywołuje na pomocniczym rezystorze katodowym spadek napięcia (V_K = I_K × R_K). Napięcie siatki jest więc niższe od napięcia katody właśnie o ten spadek napięcia na rezystorze katodowym. Dobierając wartość rezystora R_K ustalamy wartość ujemnego napięcia siatki względem katody.

Ten sprytny sposób jest powszechnie stosowany, ale w najprostszej wersji ma duże wady. Otóż dodanie w tym układzie ze wspólną katodą rezystancji w obwodzie katody zmniejsza wzmocnienie.
(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze wrześniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 9/2024). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 9/2024 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery ZE mam wysłać na podany adres e-mailowy. Jeśli ma to być numer z tym artykułem trzeba zaznaczyć, że chodzi o ZE 9/2024.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (weTransfer) wysyłamy zazwyczaj w ciągu 24 godzin. Czasem zdarza się jednak, że trafia do spamu. Jeśli więc nie pojawi się w ciągu 48 godzin prosimy sprawdzić w folderze spam, a ewentualny problem zgłosić na adres: kontakt@piotr-gorecki.pl.