Как уменьшить фон переменного тока в ламповых усилители низкой частоты?

Уровень фона является одним из основных показателей усилителя низкой частоты с питанием от сети переменного тока. Особенно заметен фон при малых уровнях громкости и в паузах, когда на вход усилителя не подается полезный сигнал.

Основная причина появления фона в усилителях — питание нитей накала ламп переменным током, причем наиболее опасен фон, возникающий в первых каскадах усилителя, так как в этом случае он усиливается всеми последующими каскадами.

Ввиду того, что нити накала электронных ламп потребляют значительный ток, вокруг соединительных проводов, по которым протекает ток накала, создаются сильные магнитные поля, индуктирующие переменные э. д. с. в проводниках и деталях усилителя. Для уменьшения этих полей цепи накала необходимо выполнять в виде двух свитых вместе проводов. Магнитные поля обоих проводов, имеющие противоположные знаки, при этом взаимно уничтожаются. Точка соединения цепи накала с шасси определяется опытным путем — по минимальному уровню фона. Нельзя использовать шасси в качестве одного из проводов накала.

В высококачественных усилителях низкой частоты, имеющих высокую чувствительность, указанные меры не дают желаемого эффекта, так как в этом случае появление фона может быть вызвано недостаточно большим сопротивлением между нитью накала и катодом, а также малой тепловой инерцией катода. Например, если в цепи катода лампы первого каскада стоит резистор автоматического смещения, сопротивление которого равно 500 Ом, а сопротивление изоляции между нитью и катодом составляет 500 кОм, то напряжение накала 6,3 В распределится между сопротивлениями пропорционально их величинам и на резисторе автоматического смещения окажется падение напряжения переменного тока 6,3 мВ, действующее между катодом и сеткой лампы. На выходе усилителя будет получено усиленное в К раз напряжение фона, где К - общий коэффициент усиления усилителя.

Если учесть, что усилители, предназначенные для работы с микрофона, имеют чувствительность порядка 5 мВ, становится очевидной необходимость принятия специальных мер для уменьшения фона.

В простых усилителях может быть рекомендован способ, при котором катод лампы заземляют, а сопротивление резистора утечки между управляющей сеткой лампы и шасси увеличивают до 5-10 МОм. Смещение на сетке лампы при этом создастся за счет сеточного тока лампы. Хотя сеточный ток весьма незначителен, при большой величине сопротивления резистора падение напряжения на нем оказывается достаточным, чтобы обеспечить работу лампы на линейном участке характеристики.

Хорошие результаты дает питание нитей накала ламп первых каскадов предварительного усилителя постоянным током от выпрямителя, собранного на полупроводниковых диодах (рис. 1). Тип диодов выбирают в зависимости от тока накала, потребляемого лампами. Лампы желательно выбирать с возможно меньшим током накала, в случае питания постоянным током нескольких ламп нити накала их целесообразно соединять последовательно, это облегчает фильтрацию выпрямленного напряжения. При питании постоянным током только одной лампы для выпрямителя можно использовать обмотку 6,3 в. Так как конденсатор фильтра имеет большую емкость (500 мкф), напряжение на выходе выпрямителя может оказаться завышенным, поэтому перед конденсатором целесообразно включить проволочный резистор сопротивлением 6—7 Ом.

Если обмотка накала имеет вывод от середины, целесообразно цепь накала заземлить через этот вывод (рис. 2). При такой схеме максимальное напряжение, действующее между катодом и нитью накала, оказывается в два раза меньше, чем в случае заземления одного конца обмотки. Кроме того, у концов нити эти напряжения находятся в противофазе.

При отсутствии среднего вывода обмотки накала можно создать искусственную среднюю точку, включив между каждым концом обмотки и землей резисторы сопротивлением 30-100 Ом. Оба резистора можно заменить одним потенциометром, заземлив его средний вывод (рис. 3). Перемещением движка потенциометра R добиваются минимального уровня фона.

Так как проводимость между нитью пикала и катодом создается в основном электронами, движущимися от раскаленной нити к менее горячему катоду, хорошие результаты можно получить, подав на нить накала положительное относительно катода напряжение. Это напряжение препятствует прохождению электронов, в результате чего сопротивление промежутка нить-катод резко возрастает. В качестве запирающего напряжения можно использовать напряжение анодного питания, подав его через делитель R1R2 (рис. 4) или напряжения, получаемые на конденсаторах С1 и С2, включенных параллельно с диодами между концами обмотки накала и землей (рис. 5).

При компенсационном методе на одну из ламп усилителя подают напряжение такой частоты и полярности, чтобы в итоге компенсирующее напряжение и напряжение фона взаимно уничтожились.

Каждый из указанных методов уменьшения фона может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими методами.