ИЩЕМ НЕИСПРАВНОСТЬ, ИЛИ ПОЧЕМУ ЗВУК ПРОПАЛ.Составить данное пособие по нахождению неисправностей в ламповых схемах меня побудили регулярно всплывающие на ГТлабе вопросы типа «спаял усь а он не пашет. Помогите, кто, чем может!». Учитывая, что не все из нас обучались на радиотехнических факультетах, но сказку о волшебной лампе Алладина читали многие и потому справедливо считают, что лампы способны творить чудеса я постарался в относительно простой форме без излишней математики рассказать об основных неисправностях, методике их нахождения и устранений. В этом мне очень помогла книга С.А. Матвиенко о ремонте киноаппаратуры, откуда и взяты многие примеры, за что ему низкий поклон и благодарность.Необходимое предупреждение! Помите, что в ламповых аппаратах присутствуют убойные напруги! Не прикасайтесь к деталям раньше чем через 2-3 минуты после выключения! 1. Виды неисправностей.Как правило, неисправности бывают механические (пьяный гитарист гитарой по комбику) или электрические (пьяный электрик решил добавить угара в сейшн).Механические повреждения возникают из-за несоблюдения правил транспортировки, хранения и эксплуатации аппаратуры, в особенности передвижной, а также от влияния окружающей среды (температура, влажность и т. п.). Большая часть механических повреждений может быть обнаружена при внимательном осмотре монтажа и деталей. Электрические неисправности часто вызываются явлениями, происходящими в деталях при работе аппаратуры. Эти неисправности можно обнаружить при помощи электроизмерительных приборов. Только в редких случаях по внешнему виду детали можно установить ее электрическую неисправность. Например, по обугливанию окраски на сгоревшем сопротивлении или по выделению электролита в электролитическом конденсаторе. Электрические неисправности обычно возникают внезапно и либо полностью выводят аппаратуру из строя, либо заметно снижают качество звуковоспроизведения. Во многих случаях электрическая неисправность той или иной детали возникает не сразу, а постепенно: так, например, сначала незначительно изменяется сопротивление у резисторов или несколько снижается сопротивление изоляции у конденсаторов. При периодической проверке подобные изменения параметров деталей можно заметить и сильно изменившиеся по электрическим данным детали заменить новыми, исправными. 2. Неисправности усилителейСхемы усилителей составляются из отдельных каскадов, часть которых используется для целей усиления напряжения электрических колебаний звуковых частот, поступающих на вход устройства от звукоснимателя, примочки и т. п. Назначение этих каскадов - усилить малое входное напряжение до величины, необходимой для нормальной работы оконечного каскада. Оконечный каскад усилителя непосредственно соединяется с громкоговорителем и отдает ему необходимую мощность. Для нормальной работы усилителя требуется подача соответствующих напряжений для питания анодов и цепей накала катодов ламп. С этой целью в аппаратуре имеются питающие устройства.Нормальная работа усилителя возможна только тогда, когда все его лампы исправны и работают в установленных режимах, когда все детали схемы имеют соответствующие электрические параметры и т. п. Если в схеме усилителя появляется неисправность, то он перестает работать совсем или работает с пониженными качественными показателями.Рассмотрим на примере схем отдельных каскадов усилителей неисправности и их влияние на качество работы аппаратуры.Рис. 1. Усилительный каскад на триоде.Схема усилительного каскада на сопротивлениях, работающего на триоде, показана на рис. 1. В ней Rа сопротивление анодной нагрузки лампы, Rсм ЂЂЂ сопротивление автоматического смещения, RС1 ЂЂЂсопротивление утечки сетки, СР ЂЂЂ разделительный конденсатор и RС2 ЂЂЂ сопротивление утечки сетки лампы последующего каскада (на схеме не показан), СCMЂЂЂ конденсатор, шунтирующий сопротивление смещения, и Свх ЂЂЂ входной разделительный конденсатор.Какие неисправности могут возникнуть в рассматриваемой схеме? Прежде всего, причиной неполадок может явиться сама лампа. Если эмиссия катода лампы уменьшилась, то ее анодный ток уменьшится, и рабочая точка на характеристике сместится на криволинейный участок. В результате появятся дополнительные нелинейные искажения. Кроме того, уменьшение эмиссии катода приводит к уменьшению коэффициента усиления лампы, а это в свою очередь ЂЂЂ к уменьшению коэффициента усиления каскада. Может случиться, что из-за этого мощность, отдаваемая усилителем, также уменьшится и громкость окажется недостаточной.В тех случаях, когда эмиссия катода лампы уменьшается очень сильно, каскад практически перестает работать, а если работает, то с недопустимо большими нелинейными искажениями и со значительно сниженным усилением.Кроме уменьшения или потери эмиссии в лампах, бывают и другие неисправности: короткое замыкание между электродами, появление утечек во внутриламповой арматуре и ухудшение вакуума. В отдельных случаях наблюдается увеличение шумов, создаваемых лампами.При коротком замыкании между электродами лампа и, следовательно, каскад, а также усилитель в целом прекращают работу. Если произошло замыкание управляющей сетки с катодом (наиболее частый случай), то анодный ток лампы значительно увеличится (из моей практики этим часто грешат лампы 6Р3С-1). При этом может перегреваться сопротивление анодной нагрузки из-за повышения рассеиваемой на нем мощности. Замыкание управляющей сетки с анодом приведет к тому же, только анодный ток возрастет еще сильнее. Если же по каким-либо причинам получится замыкание анода с катодом, то лампа окажется полностью закороченной и все питающее напряжение будет приложено к сопротивлению анодной нагрузки, которое в таком случае может перегореть. Перегрузка сопротивления анодной нагрузки или выход его из строя при замыканиях в лампе могут получаться не всегда. При низких питающих напряжениях и при больших величинах сопротивлений перегрузка получается небольшой и, следовательно, практически безопасной. Следует иметь в виду, что нередко выход из строя одной лампы или какой-либо детали перегружает или выводит из строя другие детали, в результате чего очаг неисправности расширяется. Такое явление особенно проявляется в мощных каскадах и в питающих выпрямителях. Поэтому, обнаружив одну неисправность, необходимо проверить, не вызвала ли она неисправности других, смежных деталей.Электроды ламп смонтированы на арматурных пластинках из слюды, поэтому сопротивление изоляции между отдельными электродами обычно велико. Однако под влиянием различных причин изоляция внутриламповой арматуры может ухудшиться. Рис. 2. Внутриламповые утечки создают изменения электрического режима лампы.При этом появляются утечки между управляющей сеткой и анодом, управляющей сеткой и катодом. Это равносильно включению добавочных сопротивлений между электродами лампы. По сопротивлениям утечек проходят токи, показанные на рис. 2 пунктирными стрелками. Ток утечки между анодом и катодом шунтирует лампу и снижает ее коэффициент усиления. Ток утечки между анодом и управляющей сеткой, проходя по сопротивлению утечки сетки (RCl), создает на нем падение напряжения, которое со знаком плюс подводится к сетке лампы. Это напряжение уменьшает отрицательное напряжение смещения на управляющей сетке. Изменение напряжения смещения сетки приводит к появлению нелинейных искажений. Отметим, что чем больше величина сопротивления утечки сетки RC1, тем больше падение напряжения на нем и, следовательно, тем сильнее изменится режим при появлении утечки между электродами лампы. Вредные сопротивления утечек редко бывают постоянными. Чаще всего они изменяются, что приводит к нестабильности режима работы лампы и к появлению нерегулярных помех, прослушиваемых как шорохи и потрескивания.Ухудшение вакуума лампы приводит к появлению в цепи управляющей сетки тока, обусловленного тем, что при наличии газа в лампе электроны, летящие к аноду, сталкиваются с молекулами газа и расщепляют их на электроны и ионы. Электроны притягиваются анодом, а ионы устремляются к катоду. Часть ионов притягивается отрицательно заряженной управляющей сеткой, и в ее цепи появляется дополнительный ток. Этот ток, проходя по сопротивлению утечки сетки, создает дополнительное падение напряжения (рис. 3). В результате напряжение смещения на сетке изменится, и лампа начнет вносить нелинейные искажения. Кроме того, изменится и коэффициент усиления каскада.Ионный ток сетки тем больше, чем хуже вакуум лампы. В процессе эксплуатации вакуум лампы может ухудшиться, если ее электроды подвергаются сильному нагреву, так как при этом выделяются оставшиеся в металле электродов молекулы газа. Чрезмерный нагрев электродов лампы может получиться от неправильного ее использования в схеме или от случайных перенапряжений питающей сети.Изменение напряжения отрицательного смещения на сетке лампы зависит от величины сопротивления утечки сетки (RС1). Чем больше это сопротивление, тем больше падение напряжения от ионного тока и тем сильнее нарушается режим лампы. Так как в лампах всегда имеются ионные токи, то с целью защиты от их влияния на режим сопротивление в цепи сетки не должно быть больше определенной величины, специально оговариваемой для каждого типа лампы. Лампы являются источниками помех, прослушиваемых как шумы. Рис. 3. Дополнительный ток управляющей сетки (обусловленный ионизацией газа внутри лампы) изменяет отрицательное напряжение смещения.Особенно прослушивается шум ламп, работающих в первых каскадах, так как последующее большое усиление делает помехи хорошо слышимыми. Шумы ламп возникают в основном из-за неравномерного вылета электронов с поверхности катодов, вследствие чего анодные токи ламп в небольших пределах непрерывно и хаотически меняются. Отдельные экземпляры ламп вследствие тех или иных дефектов изготовления катодов создают повышенные шумы. Имеют место случаи, когда шумы ламп увеличиваются после некоторого времени их эксплуатации. Повышенные шумы ламп, работающих в первых каскадах усилителей, ухудшают качество звуковоспроизведения. Это обстоятельство необходимо учитывать при подборе ламп для входных каскадов.Лампы, работающие во входных каскадах усилителей, иногда создают помехи от воздействия на них внешних механических усилий. Это явление широко известно под названием «микрофонного эффекта». Сетки ламп имеют относительно большую длину и при тряске баллона вибрируют. Это приводит к колебаниям анодного тока, которые прослушиваются как характерное позванивание или гудение. Иногда помехи от микрофонного эффекта возникают при непосредственном воздействии на лампу звуковых волн от динамика комбика или кабинета. Разные экземпляры ламп обладают различной чувствительностью к микрофонному эффекту. Соответствующим подбором и креплением ламп (амортизацией) можно свести к минимуму помехи, возникающие вследствие микрофонного эффекта.Рассмотрим влияние неисправностей деталей на работу каскада. Сопротивление утечки сетки шунтирует анодную нагрузку предварительного каскада, когда таковой имеется в схеме. Если каскад работает на входе усилителя, то его сопротивление утечки сетки определяет величину нагрузки звукоснимателя или другого источника входного напряжения (примочки, преампа).Если сопротивление утечки сетки каскада увеличится, то из-за изменения режима смещения нелинейные искажения, вносимые каскадом, увеличатся. При полном обрыве этого сопротивления нелинейные искажения недопустимо возрастут. Кроме того, возможно полное запирание лампы, а следовательно, прекращение работы каскада и усилителя в целом. Произойдет ли полное запирание лампы или каскад будет работать с большими искажениями - это зависит от типа лампы, ее режима, состояния вакуума и т. п.При увеличении сопротивления анодной нагрузки на нем увеличится падение постоянного напряжения, в результате напряжение на аноде лампы снизится. Это ухудшит режим работы лампы и повысит вносимые ею нелинейные искажения. Кроме того, вследствие снижения анодного напряжения уменьшится коэффициент усиления самой лампы, что несколько скомпенсирует прирост усиления каскада от увеличения анодной нагрузки. При обрыве сопротивления анодной нагрузки каскад прекратит работу.Увеличение сопротивления утечки сетки лампы следующего каскада (RC2 на рис. 3) повышает усиление каскада без роста нелинейных искажений, так как при этом постоянное напряжение на аноде лампы не изменяется.Но в результате увеличения RC2 режим работы лампы следующего каскада изменится, и она начнет вносить увеличенные нелинейные искажения по тем же причинам, которые были рассмотрены выше. От сопротивления автоматического смещения {RCM) зависит напряжение отрицательного смещения на управляющей сетке лампы. Поэтому любое изменение величины этого сопротивления изменяет напряжение смещения, а это вызывает смещение рабочей точки на характеристике лампы и увеличение вносимых лампой нелинейных искажений. Одновременно может снизиться коэффициент усиления каскада.При обрыве сопротивления RCM анодный ток лампы равен нулю и каскад не работает. Для шунтирования сопротивления смещения ламп обычно используются электролитические конденсаторы, имеющие относительно большие емкости при небольших габаритах. Поскольку напряжения на сопротивлениях смещения невелики, то применяются конденсаторы, рассчитанные на небольшие рабочие напряжения (низковольтные). Так как электролитические конденсаторы имеют малое сопротивление изоляции диэлектрика, то при обрыве сопротивления смещения (RCM) анодный ток пройдет по сопротивлению изоляции конденсатора, и оно в этом случае заменит собой оборванное сопротивление (рис. 4). Так как сопротивление изоляции конденсатора СCM все же во много раз больше сопротивления смещения RCM, на сетку лампы будет подаваться повышенное напряжение смещения, и лампа будет вносить значительные нелинейные искажения. Если падение напряжения на сопротивлении изоляции электролитического конденсатора превысит его рабочее напряжение, то он может пробиться. В этом случае катод лампы непосредственно соединится с минусом источника анодного напряжения, и напряжение смещения на сетке лампы окажется равным нулю. Вследствие этого появятся сеточные токи, а, следовательно, и большие нелинейные искажения.Емкость конденсатора СCM, шунтирующего сопротивление смещения, выбирается такой, чтобы его емкостное сопротивление на самых низких частотах было во много раз меньше сопротивления смещения. Электролитические конденсаторы довольно нестабильны. В процессе эксплуатации емкость их начинает уменьшаться. Если емкость конденсатора уменьшится, то его емкостное сопротивление на низких частотах возрастет, и он не будет полностью закорачивать переменную слагающую анодного тока, создающую падение напряжения на сопротивлении смещения. Тогда на низких частотах переменная слагающая напряжения сигнала попадает на управляющую сетку лампы в противофазе относительно входного напряжения, то есть в каскаде появится отрицательная обратная связь по напряжению. В результате на низких частотах переменное напряжение на управляющей сетке уменьшится, а, следовательно, уменьшится и переменное напряжение на выходе каскада, то есть усиление каскада уменьшится. Рис. 4. При обрыве сопротивления смещения (RСМ) анодный ток лампы проходит по сопротивлению изоляции шунтирующего конденсатора.На средних и высоких частотах конденсатор ССМ по-прежнему будет закорачивать переменную слагающую напряжения, падающего на сопротивлении смещения (для этого требуется небольшая емкость). Поэтому на средних и высоких частотах отрицательная обратная связь в каскаде действовать не будет, и усиление каскада не снизится. Таким образом, появятся частотные искажения, так как низкие частоты будут ослаблены, а средние и высокие частоты будут усиливаться без ослабления. Уменьшение емкости шунтирующего конденсатора (Ссм) не приводит к увеличению нелинейных искажений каскада и даже несколько снижает их на низких частотах. При сильном уменьшении емкости шунтирующего конденсатора усиление уменьшится не только на низких, но и на средних частотах, то есть частотные искажения появятся в более широком диапазоне частот. При «обрыве» в цепи конденсатора нелинейные искажения, вносимые каскадом, уменьшатся, но одновременно уменьшится усиление во всем диапазоне частот, и громкость звуковоспроизведения может сказаться недостаточной.У электролитических конденсаторов часто значительно уменьшается сопротивление изоляции при сохранении номинальной емкости. Если у конденсатора, шунтирующего сопротивление смещения, снизилось сопротивление изоляции, то в результате уменьшается сопротивление смещения и соответственно напряжение отрицательного смещения, что приводит к нарушению правильного режима работы лампы.В некоторых схемах каскадов конденсаторы, шунтирующие сопротивления смещения, не применяются. Такие каскады работают с отрицательной обратной связью по току. Разумеется, что при отсутствии в схеме шунтирующих конденсаторов исключаются все связанные с ними неисправности.Наиболее распространенным видом неисправности разделительных (переходных) конденсаторов является уменьшение сопротивления изоляции. При уменьшенном сопротивлении изоляции разделительного конденсатора часть анодного напряжения лампы попадает на сопротивление утечки сетки RC2 лампы следующего каскада (рис. 5). Сопротивление изоляции конденсатора Rиз совместно с сопротивлением утечки сетки RC2 образует делитель. Если сопротивление изоляции велико, а сопротивление утечки сетки мало, то на управляющую сетку лампы 2 попадает незначительная часть анодного напряжения лампы 1, и режим работы лампы 2 изменится незначительно. При сильном уменьшении сопротивления изоляции разделительного конденсатора изменение режима лампы следующего каскада получается весьма ощутимым, так как отрицательное напряжение смещения может уменьшиться до нуля или станет положительным.Рис. 5. При уменьшении сопротивления изоляции разделительного конденсатора через него проходит ток.Результатом этого будет сильное увеличение нелинейных искажений, вносимых каскадом, работающим на лампе 2. В случае пробоя разделительного конденсатора все анодное напряжение лампы 1 попадает на управляющую сетку лампы 2. При этом усилитель будет создавать чрезмерно большие нелинейные искажения, и громкость резко уменьшится. Возможно также повреждение лампы 2 и сопротивления ее анодной нагрузки. Если произойдет пробой разделительного конденсатора между анодом лампы предоконечного или инверсного каскада и сеткой лампы мощного каскада, то возможно также повреждение питаю
Прислано Alexey на Сентябрь 20 2006 08:34:01
Ищем неисправность. Часть I.
Комментариев нет:
Отправить комментарий