Układy lampowo-tranzystorowe
Autor: A.W.
Radioamator i Krótkofalowiec, Rok 24, Kwiecień 1974r., Nr 4
W użytkowaniu na terenie całego kraju mamy kilka milionów odbiorników lampowych. Zastępowanie ich nowocześniejszymi urządzeniami z elementami półprzewodnikowymi potrwa z pewnością więcej niż dziesięć lat. Wobec tego słuszne jest przyjęcie współistnienia urządzeń lampowych z innymi oraz często łączenia ich w zestawy. Jest możliwa droga jeszcze ściślejszego powiązania układów lampowych z układami zawierającymi elementy półprzewodnikowe przez ich zastosowanie w jednym urządzeniu. Rozwiązania takie - stosowane niekiedy i w wyrobach fabrycznych - są szczególnie atrakcyjne dla radioamatorów, umożliwiają bowiem w prosty sposób zwiększenie walorów użytkowych urządzeń lampowych lub polepszenie ich parametrów. Niżej opiszemy kilka przykładowych rozwiązań.
Na rys. 1 przedstawiony jest schemat tranzystorowego przedwzmacniacza przemiennika impedancji (oporu) wbudowanego do adaptera piezoelektrycznego, przyłączonego i zasilanego z urządzenia lampowego.
Rys. 1. Schemat wtórnika emiterowego wbudowanego do adaptera
Rozwiązanie to może być przydatne przede wszystkim w przypadku długich połączeń pomiędzy adapterem a wejściem wzmacniacza lampowego. Tranzystor T1 nie wzmacnia w tym układzie napięcia, lecz ma znacznie mniejszą impedancję (opór) wyjściową przy zachowaniu dużej wartości impedancji wejściowej "widzianej" przez przetwornik adaptera. Wobec tego połączenie staje się mało czułe na oddziaływanie szkodliwych pól elektrycznych powodujących zakłócenia (głównie przydźwięk). W układzie powinien być użyty dobry tranzystor typu p-n-p o współczynniku wzmocnienia równym 150÷300 (np. TG3F, ASY35, ASY36, AF426÷AF429 lub podobne). Dioda zenerowska D1 zapewnia utrzymanie odpowiedniego napięcia zasilającego bez względu na wartość prądu płynącego przez tranzystor T1. Może to być dioda typu BZP611-C10 (także BZP611-C11 i BZP611-C12). Współpracujący z nią opornik R3 powinien mieć moc strat co najmniej 1W.
Kondensator C1 jest potrzebny tylko w tym przypadku, gdy w obwodzie wejściowym wzmacniacza lampowego brak kondensatora oddzielającego obwód siatkowy od wejścia. Opornik R4 to opornik upływowy obwodu siatkowego lampy. W niektórych rozwiązaniach jego funkcję spełnia potencjometr regulacji wzmocnienia. Jeżeli oporniki i kondensatory zostały sprawdzone, a tranzystor jest istotnie dobrej jakości, to układ działa dobrze bez żadnej regulacji. W przypadku tranzystorów gorszej jakości może okazać się konieczne zmniejszenie wartości opornika R1, co wpłynie również na zmniejszenie oporu wejściowego układu.
Na rys. 2 jest przedstawiony przedwzmacniacz tranzystorowy do stopnia lampowego. Tranzystor T1 pracuje w tym przypadku w układzie ze wspólnym emiterem, zapewniając wzmocnienie napięciowe równe 20÷100, zależnie od współczynnika wzmocnienia prądowego tranzystora.
Rys. 2. Schemat przedwzmacniacza tranzystorowego wbudowanego do urządzenia lampowego
Dobudowując taki układ tranzystorowy do wzmacniacza lampowego o czułości np. 300mV (wejście adapterowe odbiornika radiofonicznego), można uzyskać czułość rzędu 10mV. Opór wejściowy układu jest niewielki, wynosi kilka kiloomów. Nie nadaje się więc do obciążenia nim adaptera piezoelektrycznego, natomiast doskonale może współpracować z gitarą elektryczną.
Działanie układu zależy przede wszystkim od ustawienia właściwego punktu pracy tranzystora T1 przez dobranie wartości opornika R2. W tym celu zamiast opornika R2 można włączyć potencjometr o wartości 100kΩ i zmieniając jego ustawienie dobrać najkorzystniejszą wartość (małe zniekształcenia, duże wzmocnienie). Następnie należy zmierzyć wartość oporu potencjometru i zastąpić go odpowiednim opornikiem stałym. Warto zwrócić uwagę na to, że prąd przepływający w obwodzie katodowym lampy L1 dzieli się pomiędzy dwie gałęzie: opornik R4 oraz tranzystor T1 i opornik R3. Ujemne napięcie lampy jest równe różnicy potencjałów pomiędzy punktami X i Y i zależy wobec tego od warunków roboczych tranzystora. Opornik R4 powinien mieć 2÷3 razy większą wartość w porównaniu do urządzenia lampowego bez dobudowanego układu tranzystorowego. W tym układzie powinny być stosowane tranzystory typów podanych już wyżej dla układu z rys. 1.
W wielu przypadkach może się okazać dogodne wykonanie dodatkowego wejścia do wzmacniacza lampowego. Można to zrealizować według układu przedstawionego na rys. 3.
Rys. 3. Dodatkowe wejście układu lampowego zrealizowane za pomocą układu tranzystorowego
Tranzystor T1 spełnia w nim rolę zmiennego opornika w obwodzie katodowym. Jego wartość zmienia się w takt sygnału m.cz. doprowadzonego do wejścia We2. Regulacja układu sprowadza się do dobrania wartości opornika R4, od której zależy punkt pracy tranzystora T1. Próby należy zacząć od mniejszej wartości oporu, wówczas bowiem tranzystor jest otwarty i przewodzi prąd, a spadek napięcia na nim (pomiędzy punktami X i Y) będzie mniejszy. Dobiera się taką wartość opornika R4, aby napięcie pomiędzy punktami X i Y było równe wymaganemu napięciu ujemnemu lampy L1 (w warunkach statycznych bez sygnałów). Opór wejściowy układu tranzystorowego jest niewielki. Tranzystory nadające się do tego układu to: TG3F, ASY35, ASY36. Można również zastosować TG3A, TG5, TG5e i podobne.
Na rys. 4 przedstawiony jest stopień tranzystorowy dobudowany do lampy głośnikowej odbiornika. W tym przypadku użyto tranzystora krzemowego typu n-p-n, dzięki czemu katoda lampy może być połączona z obwodem kolektorowym tranzystora.
Rys. 4. Układ tranzystorowy zasilany napięciem z obwodu katodowego lampy głośnikowej odbiornika radiofonicznego.
Tranzystor w tym układzie może zapewnić bardzo duże wzmocnienie napięciowe, pod warunkiem, że jego współczynnik wzmocnienia prądowego ma odpowiednią wartość (200÷300). Ujemne napięcie, a więc i prąd anodowy lampy, zależą od punktu roboczego tranzystora. Należy więc stosować opornik R1 o wartości mniejszej, a następnie zwiększać go, sprawdzając wartość prądu anodowego lampy. Na przykład, dla lampy EL84 prąd anodowy będzie miał prawidłową wartość przy ujemnym napięciu (napięcie pomiędzy punktami X i Y) wynoszącym -7V. Zmniejszenie wzmocnienia układu może być uzyskane przez odłączenie kondensatora C2 blokującego opornik R4. Można również zamiast tego opornika zastosować nastawny potencjometr montażowy i do jego ślizgacza przyłączyć kondensator C2. Wówczas można będzie zmieniać wartość wzmocnienia układu. Jeżeli jest potrzebna operacyjna regulacja wzmocnienia urządzenia, to należy zastosować potencjometr na wejściu układu tak, jak to pokazano na rys. 3. W układzie można zastosować tranzystory; BC108, BC109, BC107, BC527, BC528 i podobne krzemowe.
Układ przedstawiony na rys. 4 może być również zmodyfikowany. Można mianowicie wykorzystać spadek napięcia na oporniku katodowym R5 do zasilania przedwzmacniacza tranzystorowego nie połączonego z siatką sterującą tej lampy (niezależnego). W tym celu należy przerwać połączenie w miejscu X oraz zastąpić opornik 220Ω innym, o mniejszej wartości, równej 135Ω÷150Ω. Oczywiście siatka lampy powinna być połączona z opornikiem upływowym i stopniem lampowym poprzedzającym. Dzięki temu, że prąd katodowy lampy głośnikowej ma znaczne natężenie (około 50mA), punkt Y układu może służyć jako źródło zasilania nawet kilkustopniowego wzmacniacza tranzystorowego. W przypadku występowania tętnienia napięcia należy powiększyć pojemność C3 do 500μF÷1000μF oraz polepszyć filtrowanie prądu zasilającego lampy.
Przedstawione powyżej układy mogą służyć jako przykład do zaprojektowania innych układów lampowo-tranzystorowych. Zaleca się używanie tranzystorów kremowych, mają one bowiem lepsze parametry i mogą pracować przy wyższej temperaturze. W przykładach przedstawionych na rysunkach 1 do 3 zastosowano tranzystory germanowe z tego względu, że łatwiej je zdobyć na rynku i wielu radioamatorów ma takie tranzystory w swej dyspozycji.
Udostępnił Grzegorz 'gsmok' Makarewicz