Фон переменного тока
Причины, приводящие к появлению фона переменного тока:
- Попадание по цепям питания переменного тока в каскады низкой частоты.
- Влияние электрического и магнитного полей на низкочастотные цепи, обусловленное неудачным расположением отдельных проводов и деталей.
- Наложение фона на высокочастотные цепи или модулирующий фон, слышимый только при настройке приемника на радиостанцию.
Наличие постоянно слышимого фона говорит о том, что он накладывается тем или иным путем на НЧ цепи приемника. Поэтому прежде всего следует проверить, достаточно ли сглаживаются пульсации постоянного тока фильтром выпрямителя. Для этого выверенный высоковольтный конденсатор емкостью 40-100 мкФ присоединяют параллельно сначала ко второму, а потом к первому конденсаторам сглаживающего фильтра ремонтируемого приемника или усилителя.
Если это дает желаемый эффект, то нужно заменить один или оба конденсатора сглаживающего фильтра или увеличить емкость конденсаторов в анодных или сеточных развязывающих фильтрах. Если же такое мероприятие не вызывает заметного ослабления фона, то вернее всего имеет место вторая причина.
Чтобы быстро обнаружить, в каком НЧ каскаде накладывается фон, вынимают одну за одной все лампы, начиная со входной и вплоть до предоконечной, и следят, при вынимании какой из них прекращается фон.
Лампы оконечных каскадов при включенном питании вынимать нельзя , так как вызванное этим резкое снижение нагрузки выпрямителя приводит к значительному повышению анодного напряжения, что в свою очередь может вызвать пробой конденсаторов сглаживающего фильтра.
Часто встречающимися причинами фона вследствие наводки являются обрывы экранирующих оболочек, появление утечки между нитью накала и катодом у входной лампы усилителя НЧ. Причиной модулирующего фона также может быть плохое сглаживание пульсаций напряжений, питающих высокочастотные лампы. Особенно чувствительны к этому входные каскады приемников (усилитель ВЧ и преобразователь), а также гетеродин, в связи с чем для питания этих каскадов иногда устраивают дополнительную ячейку сглаживающего фильтра.
Модулирующий фон переменного тока, прослушиваемый только при приеме местных станций, легко устраняется блокированием анода кенотрона на его катод или землю (pис. 1 ), а также блокированием плеч повышающей обмотки трансформатора конденсаторами емкостью 0,005-0,01 мкФ ; рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть не меньше утроенного напряжения плеча повышающей обмотки силового трансформатора (1000-1500 В ).
Прежде чем устранять фон, появляющийся при приеме радиостанций, надо убедиться, что модуляция фоном происходит в приемнике, а не на передатчике. Для этого лучше всего проверить прием той же радиостанции с помощью другого приемника.
Рис. 1. Устранение модулирующего фона
Особо надо отметить способы устранения фона в аппаратуре с лампами прямого накала при питании их нитей переменным током. Тут необходимо точное симметрирование цепи накала , что не всегда обеспечивается устройством отвода средней точки накальной обмотки. Более эффективной мерой является включение между выводами нити накала низкоомного потенциометра, ползунок которого нужно рассматривать как вывод от катода лампы. Точное симметрирование нити осуществляется при включенном питании на слух установкой движка потенциометра в положение, при котором меньше всего слышен фон переменного тока.
Аналогичное мероприятие позволяет значительно уменьшить фон, проникающий из цепей накала в усилителях НЧ с высоким коэффициентом усиления (в магнитофонах, микрофонных усилителях). Если аппарат смонтирован вновь, то причиной наводки фона может быть неудачное расположение отдельных цепей и трансформаторов.
Важно выявить не только, на какую цепь действует нежелательное влияние, но и какая цепь производит это влияние. Для этого применим способ изменения реактивности последующих цепей, который заключается в том, что к анодным нагрузочным сопротивлениям ламп, начиная с выхода приемника, присоединяют поочередно конденсатор большей или меньшей емкости, и так постепенно приближаются к очагу самовозбуждения или полному его прекращению.
Предположим, что присоединение конденсатора к выходному трансформатору уменьшило только громкость, не изменив характера самовозбуждения. Это значит, что оконечный каскад не охвачен самовозбуждением и цепь, создающую нежелательное воздействие на вход усилителя, надо искать до него. Но, если, например, при подключении конденсатора параллельно первичной обмотке выходного трансформатора самовозбуждение снимается или изменяется его характер, то или эта цепь, или последующая (цепь вторичной обмотки выходного трансформатора) оказывают влияние на входную цепь усилителя.
Определив, между какими двумя цепями происходит вредное взаимодействие, нетрудно внимательным осмотром их монтажа найти место взаимосвязи и экранированием или частичным изменением монтажа этих цепей устранить самовозбуждение.
Рис. 2. Электронно-световой индикатор
- Короткий щуп
- Шланг питания
- Колебаний нет
- Колебания есть.
Самовозбуждение по ВЧ далеко не всегда проявляется в виде постоянно слышимого в громкоговорителе постороннего звука, чаще о нем можно судить по наличию громких свистов при настройке на станцию или по характерным искажениям, резкому снижению громкости и другим специфическим особенностям. Обнаружить такое самовозбуждение можно с помощью лампового вольтметра или электронно-светового индикатора, которые присоединяют последовательно ко всем колебательным контурам исследуемых каскадов (pис. 2 ).
Так, например, не рекомендуется использовать в качестве одного из проводов, подводящих сигнал к входу усилителя, оплетку экранированного провода. Для подведения сигнала лучше всего применить два экранированных провода или двойной провод в общем экране, а общую оплетку соединить с шасси усилителя. При несоблюдении этого правила фон может иметь значительную величину, так как напряжение, наводимое на оплетке, будет подаваться на вход вместе с сигналом.
По этим же соображениям в высококачественных ламповых усилителях НЧ не следует использовать общий минусовой провод или шасси в качестве одного из проводов накала.?
На рис. 3.36 приведены примеры неправильного (а) и правильного (б) монтажа первого каскада усилителя, в котором шасси служит одним из проводов накала.
При использовании в первом каскаде усилителя, например, пентода 6Ж1П, неправильный монтаж цепи накала может привести к тому, что увеличение переходного сопротивления контакта на шасси до 0,05 Ом вызовет появление на выходе усилителя значительного фона, эквивалентного подаче на его вход напряжения 3 мВ.
Одним из самых простых и, в то же время, самым эффективным методом предотвращения наводок является применение экранов. Необходимо отметить, что электрические и магнитные экраны должны быть тщательно заземлены, иначе их использование может привести к противоположному результату усилить, а не ослабить фон. В первую очередь, специальная экранирующая обмотка наматывается между первичной и вторичными обмотками силового трансформатора источника питания. Помимо этого лампы входных каскадов должны размещаться на ламповых панельках со специальными экранами. Тщательно экранировать следует все разветвленные сеточные и анодные цепи первых каскадов, например, какиелибо корректирующие фильтры, помещая все детали данной цепи с монтажными платами в общий экран.
Для подключения источника сигнала к входу усилителя рекомендуется использовать экранированные провода и
коаксиальные разъемы, поскольку обычные штыревые гнезда и вилки, имея довольно большие незащищенные поверхности, могут явиться причиной сильного фона.
Все детали, используемые в цепях, чувствительных к фону, для уменьшения наводок должны иметь как можно меньшие габариты. При этом их металлические корпуса также следует заземлять. Необходимо надежно заземлять и массивные металлические элементы конструкции, расположенные вблизи входных каскадов. Особое внимание следует уделять заземлению корпусов переменных сопротивлений, поскольку чаще всего они не соединены с осью потенциометра.
Один из методов, часто используемых для уменьшения фона переменного тока, нередко называют компенсационным. Его сущность состоит в том, что к управляющей сетке одного из каскадов усилителя подводится переменное напряжение, равное по величине напряжению фона, действующему на этой сетке. В результате, если фазы напряжений фона и добавочного сигнала будут точно противоположны, то суммарное напряжение будет равно нулю, а фон окажется скомпенсированным. Главным недостатком этого метода является то, что со временем вследствие старения могут изменяться параметры ламп и других элементов, что приведет к нарушению компенсации. Поэтому применение подобных методов устранения фона в высококачественных усилителях нежелательно.
Усилители звуковой частоты (ЗЧ), создаваемые и ремонтируемые радиолюбителями, часто становятся источником "головной боли" из-за возникающего впоследствии фона переменного тока с частотой 50 Гц, заметного на слух в громкоговорителях и телефонах.
Если такое происходит, то следует проверить, правильно ли подключен микрофон к предварительному усилителю — далее ПУ (общий провод устройства должен быть соединен с оплеткой-экраном шнура), а также— правильно ли подключен выход ПУ и вход усилителя мощности (УМ). Дело в том, что иногда в одном устройстве применяются два усилителя (предварительный и УМ), имеющие разную полярность общего провода. Как известно, в усилительной схемотехнике такое включение не является проблемой— главное для качественного усилителя совместимость входного сопротивления, уровень шумов. Однако неправильное (некорректное) подключение усилителей между собой и предварительного усилителя к источнику звука (в том числе микрофону) зачастую является причиной фона с частотой 50 Гц.
Для того чтобы локализовать эту проблему, предлагаю простой способ, касающийся включения источников звука к предварительному усилителю (это может быть не только микрофон, но и иной источник с небольшим уровнем сигнала до 10 мВ). Разберем данный способ на основе примера с подключением микрофона.
Центральный проводник в оплетке микрофонного шнура подключается на вход усилителя (ПУ) согласно схеме, как правило, к разделительному конденсатору, ограничительному резистору или делителю напряжения.
Оплетка (экран) подключается не к общему проводу напрямую, а последовательно с RC-цепью, представляющую параллельно подключенные резистор сопротивлением 2кОм±20% и оксидный конденсатор емкостью 10мкФ с таким же допуском по возможному отклонению от номинала.
Здесь сопротивление резистора и конденсатора рассчитано для устройств с напряжением источника питания от 6 до 20 В.
Положительная обкладка оксидного конденсатора в данном случае включается сообразно полюсам источника питания (ИП) так, что если общий провод подсоединен к "минусу" ИП, то оксидный конденсатор подключается к общему проводу отрицательной обкладкой, и наоборот.
Такой метод позволяет устранить фон в большинстве усилителей с различным общим проводом источника питания, в том числе в старых ламповых усилителях, где фильтрация выпрямленного напряжения оставляет желать лучшего.
В большинстве случаев таким способом удавалось решить "проблему" фона с частотой 50 Гц в динамических головках, возникающую после замены штатного микрофона на другой (с близкими электрическими характеристиками), а также в случае замены высокоомного микрофона (например, МД-47, оснащенного согласующим трансформатором и имеющего сопротивление 1600 Ом) на низкоомный (типа МД-201).
Литература: Андрей Кашкаров - Электронные самоделки
Одной из главных проблем, с которой приходится бороться при разработке и создании высококачественных ламповых УНЧ, является фон переменного тока. При этом под фоном переменного тока понимается существующее на выходе усилителя помимо полезного сигнала напряжение, которое имеет
частоту, равную или кратную частоте напряжения сети питания. Наличие рассматриваемого фона переменного тока в любом звуковоспроизводящем устройстве является очень серьезным недостатком, поскольку такой фон сужает динамический диапазон усилителя и резко ухудшает субъективное впечатление от воспроизводимого сигнала.
Основные причины, вызывающие появление фона в ламповых усилителях НЧ, условно могут быть разделены на несколько групп, две из которых являются основными: пульсации питающих напряжений и наводки переменного тока на различные цепи в усилителе. Поэтому устранение фона должно вестись соответственно в двух направлениях, а именно улучшением фильтрации питающих напряжений и снижением влияния наводок.
Одной из основных причин появление фона в ламповых УНЧ являются пульсации выпрямленного напряжения, питающего цепи анодов и экранных сеток ламп. При этом влияние пульсаций тем меньше, чем выше внутреннее сопротивление лампы. Как известно, внутреннее сопротивление пентодов больше, чем у триодов, поэтому с данной точки зрения в первых каскадах лампового усилителя лучше применять пентоды. Помимо этого добиться уменьшения фона, возникающего изза пульсаций напряжения, можно усовершенствованием схемы и улучшением параметров выпрямителя.
При использовании дросселя в фильтре источника питания этот элемент в значительной степени определяет уровень фона. Индуктивность дросселя обычно имеет порядок 520 Гн и должна мало зависеть от тока нагрузки. Для улучшения фильтрации полезно зашунтировать дроссель конденсатором, величина емкости которого выбирается с таким расчетом, чтобы образовался контур, настроенный на частоту пульсаций (100 Гц при двухполупериодном выпрямлении). Принципиальная схема фильтра с контуром такого типа показана на рис. 3.34.
Причины возникновения фона переменного тока могут заключаться и в том, что или экранные сетки ламп питаются недостаточно сглаженным напряжением, или анодный ток излишне нагружает элементы сглаживающего фильтра.
часто питаются напряжением с одинаковыми пульсациями. Однако допустимые пульсации экранного напряжения для большинства оконечных пентодов и лучевых тетродов в 2030 раз меньше, чем пульсации напряжения анода. Поэтому цепи экранных сеток должны питаться через дополнительную сглаживающую цепь.
С целью уменьшения влияния утечки между катодом и нитью накала иногда для первых каскадов усилителя рекомендуется вместо цепей автоматического смещения использовать отдельный выпрямитель с фильтром, с помощью которого формируется постоянное напряжение смещения, подаваемое на сетку лампы. Принципиальные схемы возможных вариантов таких выпрямителей приведены на рис. 3.35.
Усилители звуковой частоты, создаваемые и ремонтируемые радиолюбителями, часто становятся источником головной боли из-за возникающего впоследствии фона переменного тока с частотой 50 Гц, заметного на слух в громкоговорителях или телефонах (наушниках).
Если такое происходит, следует проверить, правильно ли подключен микрофон к ПУ (предварительному усилителю) - общий провод устройства должен быть соединен с оплеткой-экраном шнура,- а также - правильно ли подключен выход ПУ и вход усилителя мощности (УМ). Дело в том, что иногда в одном устройстве применяются два усилителя (предварительный и УМ), имеющие разную полярность общего провода. В усилительной схемотехнике такое включение не является проблемой, главное для качественного усилителя совместимость входного сопротивления и собственный уровень шумов усилителя. Однако неправильное (некорректное) подключение усилителей между собой и предварительного усилителя к источнику звука (например, к микрофону) зачастую является причиной фона с частотой 50 Гц.
Практическое устранение фона в усилителях 34
Для локализации этой проблемы существует простой способ, касающийся включения источников звука к предварительному усилителю (это может быть не только микрофон, но и иной источник с небольшим уровнем сигнала до 10 мВ). Разберем данный способ на основе примера с подключением микрофона.
Центральный проводник в оплетке микрофонного шнура подключается на вход ПУ, как правило, к разделительному конденсатору ограничительному резистору или делителю напряжения. Оплетка (экран) подключается не к общему проводу напрямую, а последовательно с RC-цепью (параллельно подключенные резистор сопротивлением 2кОм (±20%) и оксидный конденсатор емкостью ЮмкФ с таким же допуском по возможному отклонению от номинала). Здесь сопротивление резистора и конденсатора рассчитано для устройств с напряжением источника питания в диапазоне 6-20 В.
Положительная обкладка оксидного конденсатора в данном случае включается сообразно полюсовке источника питания так, что если общий провод подсоединен к «минусу» источника питания, то оксидный конденсатор подключается к общему проводу отрицательной обкладкой, и наоборот
Такой метод позволяет устранить фон в большинстве усилителей с различным общим проводом источника питания, в том числе в старых ламповых усилителях, где фильтрация выпрямленного напряжения оставляет желать лучшего. В большинстве случаев таким способом удавалось решить проблему фона с частотой 50 Гц в динамических головках, возникающую после замены штатного микрофона другим (с близкими электрическими характеристиками), а также в случае замены высокоом- ного микрофона (например, МД-47, оснащенного согласующим трансформатором и имеющего сопротивление 1600 Ом) на низкоомный микрофон типа МД-201 с сопротивлением катушки 200 Ом или аналогичный по электрическим характеристикам.