5.1 Alimentare pentru treptele amplificatorului tubului vidat
Diferitele etape ale amplificatorului necesită tensiune diferită, absorb o cantitate diferită de curent și sunt mai mult sau mai puțin sensibile la zgomot (de exemplu, zumzet) produs de sursa de alimentare în sine. Unitatea de alimentare trebuie să ia în considerare aceste diferențe.
Unitatea de alimentare este compusă dintr-un transformator de putere, urmat de un redresor și o secvență de filtre de netezire dedicate diferitelor etape, așa cum este prezentat în Figura 34.
Figura 34: Componentele de bază ale unei unități de alimentare.
Unitatea de alimentare este formată dintr-un lanț de componente care conțin un transformator de alimentare, un redresor și o succesiune de filtre de netezire.
Transformatorul ia ca intrare, la înfășurarea sa primară, rețeaua de curent alternativ AC și returnează, de la înfășurarea sa secundară, tensiunea de curent alternativ Vs care trebuie dată redresorului. Redresorul convertește tensiunea alternativă recepționată într-o tensiune continuă Vdc plus o tensiune alternativă reziduală Vripple numită tensiune ondulară. Acest lucru se datorează faptului că nu există un redresor ideal și o tensiune reziduală de ondulare de curent alternativ rămâne întotdeauna deasupra tensiunii continue dorite. Succesiunea filtrelor de netezire, care urmează redresorului, au ca scop atât reducerea tensiunii DC, la valoarea necesară etapei corespunzătoare, cât și reducerea tensiunii de ondulare, la o valoare tolerată de etapa în sine.
În cele ce urmează, vom discuta mai întâi circuitele redresoarelor, apoi vom discuta despre filtrele de netezire.
5.1.1 Redresoare
Tensiunea rețelei trebuie adaptată la ceea ce au nevoie tuburile de vid. De exemplu, tensiunea de rețea în Europa este de 230V. Acest lucru nu este în general suficient pentru majoritatea tuburilor, care deseori au nevoie de mai multă tensiune. În plus, tensiunea de rețea este de curent alternativ, în timp ce tuburile de vid necesită curent continuu. Prin urmare, este necesar mai întâi un transformator de putere pentru a aduce tensiunea de rețea la tensiunea necesară. Apoi, redresorul convertește curentul alternativ produs de transformator într-un curent continuu.
Figura 35 prezintă schema a trei tipuri foarte comune de combinații de transformatoare și redresoare. În figură, RL reprezintă sarcina sursei de alimentare.
Toate tipurile de redresoare elimină tensiunea negativă provenită de la forma de undă VS. Cu toate acestea, tensiunea de ieșire are o formă de undă a impulsului cu o componentă de ondulare CA semnificativă. Tensiunea de ondulare CA are o frecvență egală cu frecvența rețelei, pentru redresorul cu jumătate de undă și de două ori frecvența rețelei pentru redresoarele cu undă completă. Tensiunea rectificată variază între zero și tensiunea de vârf. Tensiunea de vârf, atinsă de impulsuri, este egală cu vârful tensiunii de curent alternativ vs. Dacă Vs este dat ca tensiune RMS, atunci tensiunea peek este .
Tensiunea de ondulare AC introduce în semnalul de ieșire, produs de amplificator, un zgomot inacceptabil. Este necesară o tensiune continuă DC și poate fi obținută prin plasarea, după redresor, a unui condensator de rezervor și prin utilizarea unei secvențe de filtre de netezire, așa cum este discutat în secțiunile următoare.
5.1.2 Condensator rezervor
O componentă foarte importantă pentru a completa un redresor este condensatorul rezervorului CR conectat între pozitiv și masă, așa cum este descris în Figura 36. Reduce semnificativ tensiunea de ondulare și returnează o tensiune continuă DC.
Vă explicăm utilizarea condensatorului rezervor folosind un redresor cu undă completă. Cu toate acestea, această discuție poate fi generalizată și la alte tipuri de redresoare.
Figura 36: Condensatorul rezervorului.
Condensatorul rezervorului CR conectat între pozitiv și sol reduce semnificativ ondularea tensiunii rectificate.
Efectul condensatorului rezervorului este prezentat în Figura 37. Forma de undă albastră reprezintă tensiunea de ieșire a redresorului, atunci când nu se folosește condensator rezervor și nu este conectată nicio sarcină la sursa de alimentare. Forma de undă punctată roșie reprezintă tensiunea de impuls pozitivă a celor două jumătăți ale transformatorului secundar, cu condensatorul rezervorului și o sarcină. Condensatorul se încarcă inițial aproape până la tensiunea de vârf, așa cum este descris de forma de undă solidă roșie. Când tensiunea impulsului transformatorului secundar (forma de undă punctată roșie) scade sub tensiunea condensatorului, curentul nu mai traversează dioda. În acest moment, condensatorul alimentează sarcina și se descarcă încet. Când următoarea tensiune a impulsului este mai mare decât tensiunea condensatorului, un vârf intens de curent traversează dioda și condensatorul se încarcă din nou rapid. Tensiunea rezultată are o formă de undă dinte de ferăstrău. Merge rapid în timpul fazelor de încărcare. Acesta coboară încet în timpul fazelor de descărcare. Frecvența este aceeași cu frecvența impulsurilor care sosesc de la redresor.
Figura 37: Reducerea tensiunii de ondulare cu condensatorul rezervorului.
Condensatorul rezervorului este încărcat aproape până la tensiunea de vârf în fiecare jumătate de ciclu. Tensiunea sa este reprezentată de forma de undă roșie solidă. Tensiunea produsă de transformatorul secundar cu un condensator de rezervor este reprezentată de forma de undă punctată roșie. Când această tensiune este sub tensiunea condensatorului rezervorului, condensatorul alimentează sarcina și începe descărcarea. Când tensiunea rectificată este din nou suficient de mare, reîncarcă condensatorul rezervorului. Tensiunea condensatorului rezervor are o formă de undă ca un dinte de ferăstrău. Merge rapid în timpul fazelor de încărcare. Coboară încet în timpul fazelor de descărcare.
Figura arată că tensiunea de vârf atinsă de condensator, așa cum este descrisă de forma de undă solidă roșie, este mai mică decât tensiunea de vârf a redresorului fără condensator și sarcină rezervor. Acest lucru depinde de viteza la care se încarcă condensatorul, care, la rândul său, depinde
- capacitatea rezervorului,
- impedanța transformatorului,
- și impedanța de încărcare.
Cu condensatorul rezervorului apare încă o tensiune de ondulare, chiar dacă este mult mai mică decât cea produsă doar de redresor. Tensiunea de ondulare se datorează fazelor de încărcare și descărcare a condensatorului rezervorului. Pe de o parte, încărcarea depinde de impedanța de ieșire a transformatorului și capacitatea rezervorului. Impedanța redusă a transformatorului și capacitatea redusă cresc creșterea tensiunii de vârf și reduc timpul de încărcare a condensatorului rezervorului. Pe de altă parte, descărcarea condensatorului rezervorului depinde de impedanța de încărcare, de frecvența de ondulare și din nou de capacitatea rezervorului. Impedanța mare de încărcare, frecvența ridicată de ondulare și capacitatea mare a rezervorului reduc căderea de tensiune de descărcare.