Безиндуктивность резистора в катоде

[Михаил]

Речь, конечно, пойдет о ламповых каскадах с катодным (автоматическим) смещением.

Считается, что резистор в катоде лампы, на котором и создается её смещение, обязательно должен быть безиндукционным. Так ли это на самом деле?

Проволочный резистор с максимальной мощностью рассеивания 5 ватт величиной 2200 Ом типа KNP, не заявленный изготовителем как безиндукционный, имеет индуктивность между выводами на частоте 1 кГц порядка 2 мГн.

Импеданс этой индуктивности на этой частоте равен 12 Ом, что составляет примерно 0,5% от номинала резистора на постоянном токе. На более высоких частотах этот импеданс выше и на частоте 20 000 Гц составит примерно порядка 250 Ом. Полное сопротивление резистора на этой частоте возрастет соответственно до 2450 Ом.

Использование безиндукционных резисторов, как проволочных, так металлоокисных и металлопленочных, данный эффект существенно уменьшает. Но!

Резистор-то стоит не где-нибудь, например в фильтре акустической системы, а в катоде лампы и через него течет два вида тока - постоянный, который создает на резисторе постоянное напряжение катод-земля, используемое для смещения лампы до нужной рабочей точки, и переменный ток звуковой частоты. Для простоты забудем о реальной форме последнего и решим, что он синусоидальной формы.

Тут следует обратиться к путям прохождения тока в ламповом каскаде.

Как известно, ток может проходить только по замкнутой цепи - это из электротехники.

Источником постоянного тока является блок анодного питания. Электроны с его минусового вывода поступают на катодный резистор, проходят через него, далее проходят через лампу, затем - через ее анодную нагрузку (резистор, дроссель или выходной трансформатор, после чего, наконец, поступают в плюсовой вывод блока питани и идут в егог глубину. Цепь замыкается, все просто.

Источником переменного тока является уже сама лампа. Она представляет собой не что иное, как управляемый потенциометр, модулирующий постоянный ток ее покоя. Ток звуковой частоты рождается в лампе, но пойдет он через нее только в случае замыкания его цепи. Как эта цепь замыкается? Есть нюансы...

Рождаясь в лампе, ток звуковой частоты проходит через анодную нагрузку лампы (см.выше), атем ток поступает на последний конденсатор фильтра анодного питания, который для него имеет низкое сопротивление, проходит через этот конденсатор, попадает на нижний по схеме вывод катодного резистора, проходит через этот резистор и возвращается в катод лампы.

Для чего эти прописные истины? Для того, чтобы понять, что этот путь звукового сигнала отнюдь в таком раскладе не безупречен и весьма тернист..

Слабых мест много и одно из них, конечно, катодный резистор.

Если не принимать дополнительных мер, он создаст в цепи катода отрицательную обратную связь не только для постоянного тока покоя лампы , но и для переменного тока звуковой частоты. Последнее нам совершенно не требуется.

Действие отрицательной обратной связи общеизвестно - это тормоз. Усиление каскада, скорость сигнала, крутизная его фронтов мз-а нее падают. причем постоянному току покоя это как раз и нужно. а вот току звуковой частоты - только вредно.

Для уменьшения этого вреда применяется, как вы знаете, шунтирование катодного резистора конденсатором.

Этим создается на данном участке пути сигнала частичный обход катодного резистора - весь постоянный ток покоя лампы продолжает двигаться через резистор, выполняя весьма эфективно свои функции, а ток звуковой частоты перенаправляется и частично проходит через конденсатор. Принято при расчете величины емкости конденсатора принимать ее равной необходимому его импедансу на частоте как правило 20 герц, равному сопротивлению катодного резистора. Например, резистору величиной в 1000 Ом соответствует емкость конденсатора 13 мкф. В этом случае ток звуковой частоты на этой частоте делится пополам - половина течет через резистор, а половина - через конденсатор. Конденсатор, как известно, по мере роста частоты уменьшает свое сопротивление и ток звуковой частоты через резистор уменьшается, стремясь к нулю

Из этого следует два вывода. Первый - это то, что конденсатор должен иметь высокое звуковое качество (электролиты не помеха).. Второй - что индуктивность резистора в катоде лампы отрицательного воздействия на звук не может оказать, а, напротив, как ни странно, его улучшает, перераспределяя ток звуковой частоты по мере ее повышения в пользу конденсатора, получается эдакий минидроссель. Но о дросселе в катоде попозже

Вот в фильтрах акустических систем индуктивность резистора крайне критична - RL-фильтр с индуктивностью 10 мГн резистором 10 Ом имеет частоту срез всего лишь 100 герц....

[Сергей Шабад]

Сообщение от Михаил

Проволочный резистор с максимальной мощностью рассеивания 5 ватт величиной 2200 Ом типа KNP, не заявленный изготовителем как безиндукционный, имеет индуктивность между выводами на частоте 1 кГц порядка 2 мГн.
На более высоких частотах этот импеданс выше и на частоте 20 000 Гц составит примерно порядка 250 Ом. Полное сопротивление резистора на этой частоте возрастет соответственно до 2450 Ом.
...

Полное сопротивление резистора на этой частоте составит 2214 Ом

[Михаил]

Сообщение от Сергей Шабад

Полное сопротивление резистора на этой частоте составит 2214 Ом

Привет, Сергей. Я воспользовался для определения импеданса вот этой программой. Проверьте, пожалуйста.

[Сергей Шабад]

Сообщение от Михаил

Привет, Сергей. Я воспользовался для определения импеданса вот этой программой. Проверьте, пожалуйста.

Полное сопротивление последовательной RL-цепи:

[Михаил]

Сообщение от Сергей Шабад

Полное сопротивление последовательной RL-цепи:

Сергей, Вы хотите сказать, что алгоритм программы "Формулас" по определению импеданса индуктивности в зависимости от частоты и величины самой индуктивности неверен? Я же попросил Вас проверить его правильность в самой программе. Мне это весьма интересно...Пока же у меня нет оснований этой программе не доверять - она взята с сайта www.vt52.com, пока еще он не был преобразован в блог, это достаточно авторитетный источник.

Вообще-то для темы это совершенно непринципиально, поскольку суть вопроса это не меняет вообще от слова совсем.

Я - сторонник использовния индуктивностей в катодной цепи для разделения путей постоянного тока покоя лампы и тока звуковой частоты в каскаде и использую это в своем усилителе, но это уже другая тема.

[Сергей Шабад]

Сообщение от Михаил

Проволочный резистор с максимальной мощностью рассеивания 5 ватт величиной 2200 Ом типа KNP, не заявленный изготовителем как безиндукционный, имеет индуктивность между выводами на частоте 1 кГц порядка 2 мГн.

Импеданс этой индуктивности на этой частоте равен 12 Ом, что составляет примерно 0,5% от номинала резистора на постоянном токе. На более высоких частотах этот импеданс выше и на частоте 20 000 Гц составит примерно порядка 250 Ом. Полное сопротивление резистора на этой частоте возрастет соответственно до 2450 Ом.

Сообщение от Михаил

Сергей, Вы хотите сказать, что алгоритм программы "Формулас" по определению импеданса индуктивности в зависимости от частоты и величины самой индуктивности неверен? Я же попросил Вас проверить его правильность в самой программе. Мне это весьма интересно...Пока же у меня нет оснований этой программе не доверять - она взята с сайта www.vt52.com, пока еще он не был преобразован в блог, это достаточно авторитетный источник.

Наверное Вы имеете ввиду формулу отмеченную мною во вложении. Она скорее всего верна, но она не учитывает активного сопротивления. Полное сопротивление индуктивности складывается из индуктивного сопротивления и активного. Сложение происходит векторно. Модуль полного сопротивления это корень из сумы квадратов индуктивного и активного сопротивления. Вы же просто сложили активное и индуктивное сопротивление.

[математик]

Сообщение от Михаил

Принято при расчете величины емкости конденсатора принимать ее равной необходимому его импедансу на частоте как правило 20 герц, равному сопротивлению катодного резистора. Например, резистору величиной в 1000 Ом соответствует емкость конденсатора 13 мкф. В этом случае ток звуковой частоты на этой частоте делится пополам - половина течет через резистор, а половина - через конденсатор.

- Не совсем понятно, откуда это принято. У Райдера, например, помнится сопротивление конденсатора должно быть в 10 раз меньше сопротивления катодного резистора (правило 10), у Цыкина есть ф-ла, и полученная по ней емкость еще больше. А если несколько каскадов ? Плюс такие емкости надо брать с учетом лукавости производителя и с запасом на усушку.
В остальном Вы правы. Неоднократно, в разных цепях, устанавливая идеализированные компоненты добивался лишь увеличения кажущейся прозрачности звучания с существенно потерей телесности. Лучший катодный резистор - старый, почти ржавый, с выводами облуженными припоем с высоким содержанием свинца. И по мощности с запасом раза 4 !