Среди радиолюбительских разработок популярна схема SRPP. Однако, мало кто понимает что же это такое. SRPP это однотактный каскад. Попробуем разобраться.
Для анализа возьмем схему SRPP из книги Моргана Джонса (с.237), конденсатор шунтирующий катодный резистор пока исключим и добавим датчик тока R5 в верхнее плечо.
^Нажмите для увеличения^
При одинаковых параметрах ламп и одинаковых резисторах R3, R4 напряжение плеч по постоянному току автоматически выставляется поровну. То что это не двухтактный каскад я думаю понятно и начинающему радиолюбителю.
Измерим токи плеч на холостом ходу:
^Нажмите для увеличения^
Так как на холостом ходу переменного тока нагрузки через R4 нет, то каскад работает как однотактный, токи обоих плеч равны. Но ведь УН не предназначен для работы на холостом ходу. Если посмотреть нагрузки SRPP в реальных схемах, то можно обнаружить широкий диапазон их значений от нескольких десятков до сотен кОм. Снижаем сопротивление нагрузки до тех пор пока ток верхнего плеча не застабилизируется. Это произошло при сопротивлении нагрузки равной 33 кОм.
^Нажмите для увеличения^
Убедимся в этом сняв осциллограммы токов плеч:
^Нажмите для увеличения^
Из осциллограмм токов плеч видно что ток верхнего плеча не меняется, равен постоянной величине. При этом искажения вносимые каскадом по сравнению с работой на холостом ходу немного уменьшились. Продолжим нагружать УН до равенства токов плеч, т.е. до псевдодвухтактного режима близкого к двухтактному.
^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^
Проведенный беглый анализ показал что каскад SRPP имеет относительно высокое выходное сопротивление (в данном примере 6 кОм) и очень критичен к сопротивлению нагрузки. Например, известно, что входное сопротивление типовой двухтактной «двойки» Дарлингтона при работе на нагрузку 4 Ома может меняться от нескольких кОм до 80-100 кОм. Понятно что при работе на такую нагрузку будет происходить модуляция звуковых частот самим сигналом с изменением Кг в широких пределах. В некоторых источниках можно встретить информацию что он обладает повышенным коэффициентом усиления за счет встречной динамической нагрузки. На самом деле это не так. Чтобы в этом убедиться проведем следующий сравнительный тест двух УН:
^Нажмите для увеличения^
Если посмотреть параметры простого каскадного включения ОК-ОА то нетрудно убедиться что такая конфигурация имеет более низкое выходное сопротивление (150 Ом против 6 кОм у SRPP), стабильный коэффициент усиления при изменении сопротивления нагрузки в широких пределах, и стабильный Кг практически не зависящий от сопротивления нагрузки. Если в качестве нагрузки использовать резистор сопротивлением 100 кОм, то в таком случае мы имеем одинаковые коэффициенты усиления УН по 25 дБ, но УН на основе SRPP вносит искажения в 1,5 раза (на 3 дБ) большие.
По результатам анализа можно сделать вывод, что недостатков у каскада SRPP гораздо больше чем, достоинств. Единственное достоинство это выше КПД, так как усиление и согласование со следующим каскадом решается одним каскадом, хоть и неудовлетворительно. Но для усилителя звуковой частоты это не имеет никакого значения. Псевдодвухтактный режим по переменному току близкий к двухтактному получается только при определенном сопротивлении нагрузки. Только в этом режиме искажения каскада минимальны, но при этом падает коэффициент передачи, а выходное сопротивление так и остается высоким, тем самым остается опасность модуляции усиливаемого сигнала. В примере Моргана Джонса катодный резистор нижней лампы зашунтирован конденсатором. Посмотрим, что это дает.
^Нажмите для увеличения^
При шунтировании нижнего катодного резистора конденсатором имеем более низкое выходное сопротивление (2,5 кОм против 6 кОм без конденсатора) и достаточно высокий и мало зависящий от нагрузки Кг. Если сравнить классический SRPP c каскадным включением ОК-ОА, то искажения вносимые SRPP примерно в 3 раза выше на любой нагрузке.
Анализ провел: Александр Петров, 12.12.16.
