Возвращаемся к теме усилителя мощности. Сейчас я вам расскажу, как я моделровал мощник в SWCAD, и как результаты моделирования соотносятся с результатами прикидок по картинкам из даташита на лампу.
Вот схема усилителя:
http://www.onlinedisk.ru/image/399634/6P3Camp.gifЦепь ООС разорвал, презенс убрал, пусть не будет ничего лишнего.
Напряжение питания 320 В я выбрал просто от балды, для определённости, главное чтобы было ближе к реальному режиму, поэтому 320 В вполне нормально.
Напряжение на вторых сетках 280 В я выбрал вполне осознанно. Как? Для начала я заглянул в имеющийся у меня даташит на 6П3С и обнаружил, что выходные характеристики приведены только для одного значения напряжения на второй сетке - 250 В.
http://www.onlinedisk.ru/image/399687/6P3Ccurves.gifЗатем я построил семейство выходных характеристик лампы 6П3С в SWCAD для того же значения напряжения на второй сетке, наложил даташитовские характеристики на свкадовские и обнаружил, что они дико не совпадают. А хотелось бы чтоб совпадали, иначе как сравнивать будем. Модель лампы менять не стал, а сделал проще - подобрал такое напряжение на второй сетке, чтобы свкадовские характеристики максимально совпали с даташитовскими, по крайней мере при максимальной раскачке усилителя, т. е. при напряжении на управляющей сетке 0 В. Вот так получилось значение 280 В на вторых сетках. Отлично, двигаемся дальше.
Выходной трансформатор. Я хотел замоделировать трансформатор с коэфф. трансформации Ктр=1, что очень удобно, тогда Rнагр=Raa без всяких пересчётов. Мне надо было сделать две одинаковые обмотки с одинаковыми индуктивностями и задать между ними коэффициент связи К1=1 (идеальный транс без потерь), что может быть проще. Ну, возьмём, например, индуктивность первички 10 Гн, вторичку столько же, проверили, работает, трансформирует 1к1, как и должно. Теперь надо сделать отвод от середины первичной обмотки, и вот тут я споткнулся. Вместо одной катушки 10 Гн я нарисовал последовательно две катушки по 5 Гн и потом долго не мог врубиться, почему Ктр теперь стал не единица. Как же, ведь при последовательном соединении индуктивности складываются, было 10, стало 5+5, а результат разный
Что изменилось-то? Потом дошло
, ведь я поделил первичку на две части, значит количество витков в каждой половине уменьшилось в 2 раза, а индуктивность уменьшится в квадрате, т. е. в 4 раза! То есть если мы считаем двухтактный усь, то при общем сопротивлении между анодами, скажем, Raa=8000 Ом, на одну лампу придётся 2000 Ом! Отлично, поняли, применили, в первичке нарисуем 2.5 + 2.5 Гн, а во вторичке 10 Гн.
Ну, теперь самое приятное, будем сравнивать симулятор с даташитом
Я выбрал вот такой режим для усилителя:
Напряжение питания Ua=320 В.
Напряжение вторых сеток Ug2=250 В.
Напряжение смещения Ubias=-30 В
Звуковой трансформатор имеет Raa=8000 Ом (значит на одну лампу будет 2000 Ом, что я и изобразил зулёной прямой, проверим так ли это!)
Строим эти кривульки на графике из даташита:
http://www.onlinedisk.ru/image/400444/6P3S100101.jpgКрасная кривая показывает максимальную мощность, рассеиваемую анодом, за неё переходить не желательно.
Жирная красная точка - рабочая точка.
Зелёная прямая - предполагаемая нагрузочная прямая для одной лампы.
Голубые точки - точки, принадлежащие нагрузочной линии одной лампы двухтактного усилителя. Об этом читайте в самом низу поста.
Усил работает практически в классе B. Ток покоя I0=12 мА. При полной раскачке усилителя до напряжения на управляющей сетке Ug1=0 В получаем значения максимального анодного тока и остаточного анодного напряжения: Imax=150 мА, Uост=43 В.
Теперь прикинем мощность усилителя:
Pout=Imax*(Uпит-Uост)=0.15*(320-43)=41.55 Вт. :o
---===========================---
Ну, вот, по даташиту прикинули. Теперь перейдём к симулятору SWCAD, посмотрим что он покажет. Помним, что анодные характеристики лампы лучше совпадают с даташитовской, если на вторых сетках не 250, а 280 В. Правда всё равно не совпадают нифига
Пришлось ещё смещение ещё увеличить, вместо 30 сделать 35 В, чтобы ток покоя совпал с даташитовским. Ну это не важно, мы всё равно будем оценивать максимальную мощность при полной раскачке усилителя, а что там творится на половине или 1/10 мощности нас не интересует.
Вот входной сигнал на управляющей сетке одной из ламп оконечника:
http://www.onlinedisk.ru/image/400460/fulldrive.jpgРаскачиваем до 0 В на управляющей сетке.
Смотрим что при этом творится с анодным током и напряжением анода:
http://www.onlinedisk.ru/image/400463/IaUa.jpgТок покоя получился примерно 14 мА (по даташиту было 12 мА).
Максимальный ток Imax=147 мА (по даташиту было 150 мА).
Остаточное анодное напряжение Uост=54 В (по даташиту 43 В).
Посчитаем выходную мощность. Замерим амплитуду напряжения сигнала на нагрузке:
http://www.onlinedisk.ru/image/400466/Uout.jpgАмплитуда примерно равна Uвых=520 В. Сопротивление нагрузки у нас Rн=8000 Ом.
Найдём мощность: P=Uвых
2/Rн=520
2/8000=33.8 Вт. Получилось гораздо меньше, чем из прикидок по даташитам. Куда делись почти 10 Вт непонятно.
Предварительно полистав книгу Войшвилло, конкретно раздел, посвящённый расчёту двухтактных усилителей, я узнал, что нагрузочная прямая для отдельной лампы будет вовсе не прямой:
http://www.onlinedisk.ru/image/400472/vvv.jpgВ книге же приводится методика нахождения точек этой нагрузочной "прямой". Правда, насколько я понял, всё это касается только двухтакта класса А.
Я решил провести ещё некоторые замеры из симулятора, а именно померить зависимость анодного тока от аноднго напряжения одной из выходных ламп (а их две и они в одинаковых условиях, так что всё равно какую выбрать). В результате удалось построить точки, принадлежащие нагрузочной линии для одной лампы моделируемого усилителя, это голубенькие точки на моём графике
http://www.onlinedisk.ru/image/400444/6P3S100101.jpgПрям всё по Войшвилло
Что интересно, если проводить прямую через крайние точки этой нагрузочной кривой, то ведь и правда получим нагрузочную прямую, соответствующую 2000 Ом на одну лампу.
Дык вот может быть и мощность надо считать по площади треугольника с вычетом этого отъеденного куска гипотенузы и тогда результаты прикидок по даташитам совпадут с результатами моделирования в SWCAD
Какие мысли будут?
ЗЫ
Кстати, мощность я считал по амплитудному значению напряжения сигнала, поэтому такие большие цифры.
