Način rada i podela

Pojačanje naizmeničnih napona i struja prvi put je ostvareno upotrebom elektronske cevi prvog aktivnog elementa. Primena elektronskih cevi u pojačavačima omogućila je veliki i brz razvitak elektronike i telekomunikacione tehnike. Velika je i raznovrsna primena elektronskih  cevi u elektronici, ali najvažnija je u pojačanju naizmeničnih signala (naponski, strujno ili po snazi). Pojačanje napona i snage primenjuju se daleko više i imaju veći značaj od pojačanja struje. Podele se dalje mogu vršiti prema spektru učestanosti koju treba pojačati i pri tom se znatno razlikuju tehnički zahtevi pri pojačanju kao i karakteristike kola, i primenjenih cevi. Kod pojačavača napona za različite spektre učestanosti postoje razlike pri konstrukciji pojačavača i cevi, ali razlike nisu tako izražene kao kod pojačavača snage.

Kod pojačavača snage tonskih učestanosti (nisko frekventnih – NF), najvažnije je proizvesti dovoljnu snagu za pokretanje zvučnika, ali pri tom je ograničavajući faktor izobličenja.

Stepen korisnog dejstva u ovim kolima nije od velikog interesa, ali se zato o njemu veoma vodi računa u pojačavačima snage na visokim frekvencijama.

Za potrebe emisione tehnike prave se cevi za izlazne pojačavače velikih disipacija te su u ovoj oblasti veoma prisutni problemi stepena korisnog dejstva i hlađenja cevi. Na učestanostima preko 50MHz dolaze do izražaja štetne posledice od međuelektrodnih kapaciteta, te se izrađuju specijalne cevi i odgovarajuća pojačavačka kola.

Sa par rečenica sam Vas obavestio za kakve sve namene su pravljene cevi, i to u prvoj deceniji svog postojanja. Višenamenske i NF cevi tog doba su od prvorazrednog značaja za nas audiofile. Direktno grejane triode, iz tog doba, važe kao uzor neprolaznosti cevnog zvuka, i smatram ih direktnim krivcima za renesansu cevnog audia.

Podela na pojačavače napona i snage potiče od činjenice da jedni pojačavaju male signale a oni drugi pojačavaju velike signale. Kao kriterijum za ovu podelu su veličine napona i struja signala prema veličinama napona i struja pojačavačkog elementa u statičkoj radnoj tački. Pojačavači napona (malih signala) su stepeni NF pojačanja kad su naponi i struje naizmeničnog signala znatno manje od srednjih vrednosti napona i struja u mirnoj radnoj tački aktivnog elementa (cevi ili tranzistora). Pojačavači snage (velikih signala) su oni kod kojih su veličine napona i struje signala približno jednake veličinama napona i struja u sratičkom režimu aktivnog elementa.

Ovakav način podele je uobičajen, i potiče iz vremena kada je elektronska cev bila jedini aktivni elemenat, ali važi i sada. Ako su bipolarni tranzistori aktivni elemenat pojačavačkog kola, ovakav opis nije dovoljan i može uneti zabunu. Za unipolarne sve rečeno važi.

Bežične veze su postojale i pre pronalaska pojačavačkog elementa, ali se prenos informacija vršio Morzeovom digitalno kodovanim signalom. Za prenos govora i muzike neophodni su NF pojačavači, na predajnoj i prijemnoj strani. Na obe strane se to nije moglo itvesti bez višestepenih NF pojačavača.

Jednim stepenom pojačanja ne može se zadovoljiti zahtev za pojačanjem napona, struje ili snage. Ovo je razlog što se pojačavači grade iz više pojačavačkih kola, vezanih u red (kaskadu). Svako kolo u kaskadi doprinosi pojačanju, ali i utiče na ostale parametre višestepenog pojačavača. Pri analizi parametara pojačavača uputno je obraditi samo jedno kolo, a eventualne anomalije kaskadne veze pridodati rezultatima. Na taj način se mogu dobiti spoljni parametri višestepenog pojačavača. Svaki pojačavački stepen može se smatrati kolom sa dva pristupa: ulazom i izlazom. Definicija parametara za ovakvo kolo odnosi se na sve tri jedinice NF lanca i važi za oba pojačavačka elementa (vakuumsku cev i tranzistor).

Višestepeni pojačavači ostvaruju se međusobnim spregama koje mogu biti: RC, LC, transformatorska i direktna.

1. RC sprega
Kad se spomene kondenzator (C) pomisli se na najkritičniji, na sprežni. Negde s početka razvoja NF tehnike dok se nisu pravili kvalitetni kondenzatori u audio pojačavačima upotrebljavala se pretežno transformatorska i direktna sprega. Kondenzator kao pasivni element u elektronskim kolima unosi izobličenja a dodatno su uzročnici negativnih pojava koji utiču na degradaciju tona. Ipak vremenom se skoro u potpunosti u svim pojačavačkim stepenima primenjuje RC sprega gde je prenosni kondenzator neminovan. Razloga ima više, ali najvažniji je da je usavršavanje ove komponente dalo konkretne rezultate. Pomak u kvalitetu ostvaren je novim materijalima, konstrukcijama i tehnologijama izrade. Tehnologija je dala doprinos boljim svojstvima dielektrika a tehnika preciznost izrade i nove dizajne u konstrukciji specijalno za primenu u audio tehnici. Ovi doprinosi učinili su da je kondenzator za spregu manje kritičan, i on ostaje u največem broju aplikacija u kolima audio pojačavača.

Poznavanje konstrukcije i svojstava poželjnih tipova prenosnih kondenzatora, je osnova za eksperimente u postizanju boljih soničnih rezultata ma koje audio komponente. Obzirom na ovu činjenicu treba mu posvetiti odgovarajuču pažnju poznavanjem konstrukcija i dielektrika. Kondenzator, kao elemenat, može dati veliki pomak u sonici svih audio komponenata uz odgovarajuču cenu. Načelno podela kondenzatora se tako i vrši: po tehnologiji proizvodnje i po primenjenom dielektriku. Za audio aplikacije najinteresantniji su proizvodnja metal-folija i metalizirani tip kondenzatora. Pritom napominjem da ezoterija ima svoje viđenje i opredeljenje kod izbora tehnologije, proizvodnje, kao i kod primenjenih materijala za foliju kondenzatora.

2. LC sprega
Ovaj način sprege nije značajno prisutan u savremenim audio aplikacijama, jer zavisi od kvaliteta kapaciteta i induktiviteta. Ograničenja u donjem registru,i moguče samooscilacije u gornjem,stavio je ovaj spoj na marginu savremenih konstrukcija.

3. Transformatorska sprega
Veoma prisutna u primercima pojačavača koji su van naših platežnih moči. Transformator ima prirodnu prenosnu karakteristiku. To znači da ne guši ili istačinje pojedine harmonike. Transformator je izborio mesto u svim stepenima kola audio pojačavača: na ulazu,međustepenima i izlazni. Tako primenjiv kao komponenta, vredi po principu koliko je velik, težak i skup.

4. Direktna sprega
Kod ove vrste pojačavača ne postoji sprežni elemenat več je sprega ostvarena direktno (galvanski). Kad se dva pojačavačka elementa nalaze u direktnom spoju, moguče je ostvariti iste uslove pojačanja svim komponentama signala, naizmeničnim i jednosmernim. Od ove pretpostavke potiče ime ove skupine pojačavačavača: pojačavači jednosmernih napona i struja, ili vrlo sporo promenjivih napona i struja. Prvi pojačavači sa neposrednom spregom nastali su u doba kad je vakuumska cev bila jedini poznat aktivni elemenat. Ovakvi pojačavači poznati su u literaturi pod imenom Loftin – White. Pojačavači sa direktnom spregom dobili su na važnosti primenom poluprovodničkih elemenata i razvojem tehnologija elektronskih kola. Prva u nizu razvijena je posebna grupa kola (čoperi), koja su realizovana bez neposredne sprege. Dalji napredak poluprovodničke tehnologije omogučio je realizaciju višestepenih pojačavača, da se pritom radna tačka mogla držati pod kontrolom. Ovakvi pojačavači sada več mogu pojačavati i signale bez jednosmerne komponente.

Daljim razvojem se došlo do najšire primene pojačavača sa direktnom spregom kako u diskretnoj tehnici, tako i u tehnici integrisanih poluprovodničkih kola. Tehnologijom integrisanih kola nije pogodno pravljenje otpora, kapaciteta i induktiviteta, sa onim vrednostima koje imaju u praksi. Iz ovih razloga direktna sprega je dominantna u tehnologijama kod izrade integrisanih kola. Ova sprega pruža i meke druge prednosti osim postizanja velikih pojačanja. Najraznovrsniju primenu imaju, i najzastupljeniji su kola pojačavača sa rednom spregom (kaskadni) i pojačavači razlike dva signala (diferencijalni). Ovakva podela važi za oba aktivna elementa (vakuumska cev i tranzistor) i obe vrste PN spoja (bipolarni i unipolarni). 

U cevnoj tehnici, direktno spregnuti pojačavači sa više od dva stepena retko se koriste, jer se umnožavaju problemi sa održavanjem stabilnosti. Stabilnost višestepenog pojačavača narušava se kolebanjem napona i struja na izlazu nezavisno od napona i struja na ulazu. Promene napona na izlazu imaju karakter veoma sporih promena i najviše se inicaraju promenama na prvom stepenu. To je zato što i najmanje promene na ulazu bivaju pojačane, a ova vrsta pojačavača može imati velika pojačanja. Primena negativne reakcije nije moguća jer ova degradacija nastaje u samom pojačavaču, tj. primenom reakcije ne može se poboljšati odnos signal – smetnja. Kad je aktivni elemenat vakuumska cev, posledica klizanja u ulaznom stepenu (drift) direktno potiče od sledećih uzroka:

1. kolebanja struje rešetke

2. kolebanja napona grejanja

3. kolebanja napona napajanja

Sve navedene anomalije se mogu držati pod kontrolom, a pošto ne postoji prenosni elemenat ovi pojačavači nemaju ograničenja sa donje strane.

Ova sprega se često koristi u aplikacijama audio pojačvača malih signala.

Sledeći naslov je: RENESANSA TRIODE 

---