Расчёт катодного конденсатора

[Распони Туринский]

Я бы вообще не делил, в том смысле что где поёт - туда и идём, всеми четырьмя копытами.
В системе Макарова нужна фарада в катоде - замечательно! Нужна ООС в том или ином виде - прекрасно!
ФС, АС или ФАС - пробуй и лови кота за хвост, может повезёт. Потому как панацеи не существует, а существует дизайн как искусство, и в электронике тоже.
Впадать в состояние гаки от счастья, поставив в катод фараду при купленном на ebay ТВЗ и т.п., это пальцем в задн... в небо, эта собака протухла ещё не родившись

Как говорил учебник общей физики эпохи доисторического материализма: емкость всего земного шара (в настоящее время – эллипсоида Красовского) и то меньше одной Фарады. То есть более одной Фарады в катод ставить запрещено директивой МЭК

 

[Святослав_]

Диод, стабилитрон. светодиод- некий вариант фиксированного по катоду смещения. От автосмещения отличается небольшой ООС за счет падения на динамическом сопротивлении нелинейного элемента. Назар советовал набирать смещение Шоттками. Не шумят .

Неплохо бы проверить, как эта их, диодов-светодиодов нелинейность, влияет на спектр.

 

[юан8]

емкость всего земного шара (в настоящее время – эллипсоида Красовского) и то меньше одной Фарады.

короче забить лом в землю и к нему катод прицепить,звук- космос

 

[Александр Бокарёв]

Звук портят не светодиоды, а сознание. что в катоде нелинейный элемент. Хотя, катод как бы не возражал такому соседству.

 

[Сергей Ал.]

Резистор в катоде (АС) кроме всего прочего создаёт ООС по переменному току, т.е. по сигналу, при фиксированном смещении (ФС) этого нет.
...хорошая идея запараллелить резистор, диод и ёмкость, может получиться ФАС, эдакий гибрид ужа и ежа, сочетающий в себе лучшее из обоих вариантов.

Причём здесь резистор если ставится в катод элемент, стабилизирующий напряжение между катодом и землёй?
А если нужно соединить положительные свойства автоматического и фиксированного смещения - придуманы комбинированное смещение и смещение с "подземным" резистором.

 

[Святослав_]

Звук портят не светодиоды, а сознание. что в катоде нелинейный элемент. Хотя, катод как бы не возражал такому соседству.

Сознания мало. Лабораторки нужны.
Нелинейный элемент в данном случае может быть очень даже во благо.
Вариантов множество. Стабилитрон, стопка диодов, светодиод, диод плюс резистор, германиевый диод плюс кремниевый и плюс резистор, и т.д. и т.п.

 

[Александр Бокарёв]

Сознания мало. Лабораторки нужны.
Нелинейный элемент в данном случае может быть очень даже во благо.

Недавний пример, с парой зеленых диодов в катоде 6П14П или RC цепью, когда разницы в звуке не было, но емкости катодной на плате не хватило места. Поэтому выбраны диоды. К тому же они светятся, сигнализируют, что лампа в режиме, можно слушать.

 

[Сергей Ал.]

Лабораторки нужны.

Почему вы думаете что их не было? Я собирал несколько вариантов корректора "по мотивам" схем А.Бокарёва со светодиодом в катоде первой лампы - при корректном выборе рабочей точки всё там очень неплохо как по измерениям, так и на слух.

 

[Распони Туринский]

Недавний пример, с парой зеленых диодов в катоде 6П14П или RC цепью, когда разницы в звуке не было, но емкости катодной на плате не хватило места. Поэтому выбраны диоды. К тому же они светятся, сигнализируют, что лампа в режиме, можно слушать.

Надо бы пару встречно-параллельных (ультраярких, так как работают с малыми токами) светодиодов в цепь сетки врезать, чтобы визуально регистрировать сеточные токи...

 

[Сергей Жариков]

А если катод вообще ни чем не забивать и сделать такое смещение, на входе конденсатор понадобится, постоянка в источник сигнала не полезет? Питание не обязательно высоковольтное делать.

 

[Святослав_]

Почему вы думаете что их не было? Я собирал несколько вариантов корректора "по мотивам" схем А.Бокарёва со светодиодом в катоде первой лампы - при корректном выборе рабочей точки всё там очень неплохо как по измерениям, так и на слух.

Так это корректор, переменные напряжения незначительны.

 

[Александр Бокарёв]

Почему вы думаете что их не было? Я собирал несколько вариантов корректора "по мотивам" схем А.Бокарёва со светодиодом в катоде первой лампы - при корректном выборе рабочей точки всё там очень неплохо как по измерениям, так и на слух.

Лабораторка была, смотрел зависимость динамического сопротивления диода от тока через него. Все скучно предсказуемо, в точности по Моргану Джонсу. Не менее 7 мА тока через диод гарантирует его Rдин =30 Ом.

 

[Сергей Жариков]

А такие варианты годные? У транзистора меньше ома переход к-э.

 

[Russ]

А такие варианты годные? У транзистора меньше ома переход к-э.

Электролиты в катод поставил так, по инерции

 

[DIM]

А класс? А смысл?

 

[ASaV]

Электролиты в катод поставил так, по инерции

А без них работать не будет - ток-то не меняется...

 

[Александр Бокарёв]

А без них работать не будет - ток-то не меняется...

И крутизна обрушивается в пропасть. Скажу больше, общий катодный резистор в двухтактном выходном каскаде , без шунтирующей его емкости заметно убавляет выходу предельную мошность , увеличивая выхсопр. Проверено лично, с уверенным результатом. Из-за чего в каждом канале пушпула на 6С4С параллельно общему катодному на 510 Ом включена банка на 1000 мкф 100 вольт.

 

[Сергей Ал.]

...общий катодный резистор в двухтактном выходном каскаде , без шунтирующей его емкости заметно убавляет выходу предельную мощность.

Плюс (а может быть и из-за этого) ухудшается динамика (об этом не раз писал Н.Трошкин, а уж он-то на двухтактниках не одну собаку съел ). Да и мой опыт с Г-807 это только подтверждает.

 

[Алексей1]

Да какое там тепло? Однотакт на 6п3с рассеивает (20+3+6+максимум 5) * 2 = 70 Вт.
Транзисторный усь при питании ВК +-50 В рассеет примерно 60.

 

[Сергей Жариков]

На аудиопортале пишут, что тау для анодной и катодной цепи должны быть равны.
Вадим Пузанов пишет;
И теперь параллельно к тем 22 000 мкф на канал, на улице стоит ещё 136 000 мкф. Суммарная ёмкость электролитов в катоде 136+22=158 тысяч мкф на канал.
Можно спросить, почему 158. Дело в том, что вмоём случае, постоянная времени анодной цепи рассчитывается как 19100мкф (ёмкость элетролитов в аноде) х R. А R - состоит из двух параллельных резисторов.
Один из них - последовательное сопротивление Ra+Ri первого каскада (около 11 ком, Ra=8.1 ком, Ri=3.2 ком в рабочей точке)
Второй - последовательное сопротивление Ra лампы 6С19П (2,4 ком)+Ri (452 ома). Итого 2,852ком.
Таким образом суммарное сопротивление = 2272,7 ома.
Тау=0,0191Фх2272,7Ом=43,4 Сек. Это для анодной цепи.
Постоянная времени катодной цепи драйвера
Тау=0,158Фх249Ом=39,3 Сек.
Т.е. постоянные времени практически равны между собой.
Повторюсь, у меня нет резистора анодной развязки по питанию и питание не раздельное.

 

[Александр Бокарёв]

На аудиопортале пишут, что тау для анодной и катодной цепи должны быть равны.
Вадим Пузанов пишет;
И теперь параллельно к тем 22 000 мкф на канал, на улице стоит ещё 136 000 мкф. Суммарная ёмкость электролитов в катоде 136+22=158 тысяч мкф на канал.
Можно спросить, почему 158. Дело в том, что вмоём случае, постоянная времени анодной цепи рассчитывается как 19100мкф (ёмкость элетролитов в аноде) х R. А R - состоит из двух параллельных резисторов.
Один из них - последовательное сопротивление Ra+Ri первого каскада (около 11 ком, Ra=8.1 ком, Ri=3.2 ком в рабочей точке)
Второй - последовательное сопротивление Ra лампы 6С19П (2,4 ком)+Ri (452 ома). Итого 2,852ком.
Таким образом суммарное сопротивление = 2272,7 ома.
Тау=0,0191Фх2272,7Ом=43,4 Сек. Это для анодной цепи.
Постоянная времени катодной цепи драйвера
Тау=0,158Фх249Ом=39,3 Сек.
Т.е. постоянные времени практически равны между собой.
Повторюсь, у меня нет резистора анодной развязки по питанию и питание не раздельное.

Оно бы так. Если бы не.
Катодная RC цепь параллельная. Анодная последовательная. И как это увязать в один узел и зачем- фиг его знает. Дерзайте. авось свезет рухнуть в яму с нирваной.
Главное- веровать. "Только Верующий пройдет!" Индиана Джонс и Первый Крестовый поход.

 

[DIM]

яму с нирваной.

Это зачет))))

 

[Сергей Жариков]

В сущности при расчёте катодного конденсатора речь идёт о том, чтобы получить максимально плоскую АЧХ, это главное.
С точки зрения выравнивания постоянных времени анодной и катодной цепей больших значений катодной ёмкости тоже не получается, смотрите ниже расчёт.

Так о каких десятках и сотнях тысяч микрофарад идёт речь? Зачем, какое этому обоснование?

Спойлер: Расчет в зависимости от постоянных времени анодной и катодной цепей

Расчет катода шунтирующего конденсатора (часто называемого **Cк** или **Ck**) — это ключевой момент в проектировании лампового каскада для обеспечения максимально широкой и ровной полосы пропускания.

Классический подход основан на выравнивании **постоянных времени анодной и катодной цепей**.

### Краткая суть метода

Чтобы получить максимально плоскую АЧХ (аппроксимация по Баттерворту) в области верхних частот, необходимо, чтобы постоянная времени анодной цепи (τa) была **равна** постоянной времени катодной цепи (τk).

**Формула для расчета:**
`Cк = (Rа + R_i) / (Rк * Rа) * (Cвых + Cвх_след_каскада + Cмонтажное)`

Где:
* `Rа` - анодный резистор
* `R_i` - внутреннее сопротивление лампы (из даташита)
* `Rк` - катодный резистор
* `(Cвых + Cвх_след_каскада + Cмонтажное)` - это суммарная паразитная емкость анодной цепи (`Cа`).

На практике, особенно в аудиотехнике, формулу упрощают, и расчет ведется исходя из **нижней частоты среза (fн)** каскада. Давайте разберем оба подхода.

---

### 1. Расчет исходя из постоянных времени (для ВЧ-характеристики)

Этот метод используется, когда важна широкополосность усилителя (например, в измерительной технике или усилителях для музыкальных инструментов).

**Теория:**

1. **Постоянная времени анодной цепи (τa):** Определяется выходным сопротивлением каскада и суммарной паразитной емкостью анода.
* `τa = Rвых_каскада * Cа`
* `Rвых_каскада ≈ Rа` (если `Rа` много меньше `R_i`, что часто справедливо для триодов в режиме усиления)
* `Cа = Cвых_лампы + Cвх_следующего_каскада + Cмонтажная`

2. **Постоянная времени катодной цепи (τk):** Определяется катодным резистором и шунтирующим его конденсатором.
* `τk = Rк * Cк` (если пренебречь малым выходным сопротивлением катодного повторителя на высоких частотах)

3. **Условие для плоской АЧХ:** `τk = τa`

**Итоговая формула для расчета Cк:**

`Cк = (Rвых_каскада * Cа) / Rк`

**Пример:**
* Анодный резистор `Rа = 20 кОм`
* Выходное сопротивление каскада (для триода) `Rвых ≈ Rа = 20 кОм`
* Суммарная емкость анода `Cа = 150 пФ` (Cвых ~50пФ + Cвх_след_каскада ~100пФ)
* Катодный резистор `Rк = 1 кОм`

`Cк = (20000 Ом * 0.00000000015 Ф) / 1000 Ом = 0.000000003 Ф = 3 нФ`

**Вывод:** Для выравнивания ВЧ-характеристики в данном примере нужен конденсатор **3 нФ**. Использование конденсатора такого номинала теоретически даст наиболее линейную ФЧХ и максимально широкую полосу пропускания.

---

### 2. Классический расчет для номинального усиления (для НЧ-характеристики)

Это самый распространенный метод для аудиоусилителей, где важно правильно отработать нижнюю частоту среза.

**Формула расчета основана на частоте среза (fн) катодной цепи:**

`Cк = 1 / (2 * π * fн * Zк)`

Где:
* `π` (~3.14) - математическая константа.
* `fн` - желаемая нижняя частота среза (-3 дБ) усилительного каскада.
* `Zк` - полное сопротивление в катодной цепи.

**В чем сложность?** `Zк` — это не просто `Rк`. Полное сопротивление включает в себя выходное сопротивление катодного повторителя, которое зависит от параметров лампы.

**Упрощенная (и наиболее популярная) формула:**

`Cк >= 1 / (2 * π * fн * Rк')`

Где `Rк'` — это **эквивалентное сопротивление в катоде**, которое рассчитывается так:

`Rк' = (Rк * (R_i + R_a)) / (R_i + R_a + (µ + 1) * Rк)`

Эта формула выглядит сложно. На практике для быстрой оценки часто используют эмпирическое правило:

`Rк' ≈ 1 / S` (где `S` - крутизна характеристики лампы)

Это справедливо, если `Rк` не шунтирован по переменному току (например, если нет bypass-конденсатора). Но так как мы как раз шунтируем его конденсатором, это приближение очень удобно для расчета.

**Окончательная практическая формула:**

`Cк = 1 / (2 * π * fн * (1 / S))` или
`Cк >= S / (2 * π * fн)`

**Пример для аудио:**
* Крутизна лампы `S = 5 мА/В = 0.005 А/В`
* Желаемая частота среза `fн = 10 Гц`

`Cк = 0.005 / (2 * 3.14 * 10) ≈ 0.0000796 Ф ≈ 80 мкФ`

Стандартные номиналы: **82 мкФ** или **100 мкФ**. Электролитический конденсатор на 100 мкФ 25В будет отличным выбором.

---

### Сводная таблица и рекомендации

| Критерий | Формула | Для чего используется |
| :--- | :--- | :--- |
| **Для ВЧ-характеристики** | `Cк = (Rвых * Cа) / Rк` | Оптимизация полосы пропускания, минимизация фазовых искажений. Важно для широкополосных и RF-усилителей. |
| **Для НЧ-характеристики** | `Cк >= 1 / (2 * π * fн * Rк')` | Корректное воспроизведение низких частот в аудиоусилителях. |
| **Практическая (для НЧ)** | `Cк >= S / (2 * π * fн)` | Быстрый и достаточно точный расчет для аудио. |

**Практические советы:**

1. **Приоритет:** Сначала всегда рассчитывайте `Cк` по **НЧ-характеристике** для аудио. Высокочастотные искажения от несогласованности постоянных времени часто лежат за пределами слышимого диапазона (десятки-сотни кГц) и менее критичны.
2. **Запас:** Всегда берите емкость с запасом (на 20-50% больше расчетной), так как реальные параметры лампы (особенно `S`) и емкости имеют разброс.
3. **Качество конденсатора:** Для катода **критически важно использовать качественный электролитический конденсатор** с низким ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением) и, желательно, с запасом по напряжению. Параллельно с электролитом часто ставят пленочный конденсатор (например, 0.1-1 мкФ) для улучшения работы на высших частотах.
4. **Эксперимент:** Расчет дает отправную точку. Окончательный номинал часто подбирается на слух или с помощью измерительной аппаратуры (осциллограф, генератор сигналов).

Как то не получится выровнять тау анод катод?
У них то получается, читаю аудио портал, там есть 2 темы, где это обсуждают, пока изучаю.
В транзисторные же ставим 50т.мкф по питанию, а почему бы не поставить 10-20т.мкф в анодное питание, напряжение всего то 100в будет для 6с19п и 160в для 6ж1п.
А потом уже рассчитывать ёмкость в катоде и одинаковое тау анод катод, после определения ёмкости в питании.

Расчёт катодного конденсатора - Усилители, Лампы, Трансформаторы - Форумы АУДИО ПОРТАЛ

Здравствуйте! Подскажите, пожалуйста, формулу для для расчёта катодного конденсатора (параллельного катодному резистору). Т.е. изначально имеем значение катодного резистора и необходимую нижнюю частоту. Понятно, что чем больше ёмкость конденсатора, тем шире будет АЧХ в нижнюю сторону. А как это...

audioportal.club

Домашний усилитель на 6С19П - Усилители, Лампы, Трансформаторы - Форумы АУДИО ПОРТАЛ

Здравствуйте. Есть вопрос про катодный конденсатор. Можно ли им зашунтировать аккумулятор, стоящий в катоде? Электролит - 82000мкф*25в

audioportal.club

 

[Сергей Ал.]

С точки зрения выравнивания постоянных времени анодной и катодной цепей...

Вообще речь нужно вести о постоянных времени цепей питания и смещения. При большой разнице есть риск получить "болтанку" анодного тока.

 

[Сергей Жариков]

wizard пишет;
Всё очень просто: нужно выполнить условие Ra * Ca = Rk * Ck,
где Ra - величина анодного резистора, Ca.пит. - величина емкости анодного питания каскада, Rk - величина резистора автосмещения каскада, Ck - величина шунтирующего конденсатора каскада.

Ca = 50 * Iao / Еa. Еа - напряжение источника питания каскада;
Iao - ток покоя каскада. Величина Са и Ra являются исходными величинами, определяющими Сk, поскольку Rk определено для автоматического смещения из необходимого режима лампы по её ВАХам.

Нужно, таким образом, получить равные постоянные времени анодной и катодной цепей: tay.a = Ra * Ca = tay.k = Rk * Ck.
В Триумвирате, например, эти постоянные времени равны 25 секунд.

 

[Распони Туринский]

По постоянке, а что элемент делает с переменкой?

Приветствую! У меня под руками лампача нет, только пустые "лампы" из-под Martini. Но может кто попробует осциллирующим осциллоскопом проверить что творится по переменному напряжению на светодиоде смещения в катоде лампы.

 

[Сергей Z]

wizard пишет;
Всё очень просто: нужно выполнить условие Ra * Ca = Rk * Ck,
где Ra - величина анодного резистора, Ca.пит. - величина емкости анодного питания каскада, Rk - величина резистора автосмещения каскада, Ck - величина шунтирующего конденсатора каскада.

Ca = 50 * Iao / Еa. Еа - напряжение источника питания каскада;
Iao - ток покоя каскада. Величина Са и Ra являются исходными величинами, определяющими Сk, поскольку Rk определено для автоматического смещения из необходимого режима лампы по её ВАХам.

Нужно, таким образом, получить равные постоянные времени анодной и катодной цепей: tay.a = Ra * Ca = tay.k = Rk * Ck.
В Триумвирате, например, эти постоянные времени равны 25 секунд.

ЮМ, конечно, человек уважаемый, и подход к конструированию усилителя у него предельно крутой, максималистский.
Думаю, нам с подходом проще можно получить вполне достойный результат.

 

[Сергей Жариков]

ЮМ, конечно, человек уважаемый, и подход к конструированию усилителя у него предельно крутой, максималистский.
Думаю, нам с подходом проще вполне можно получить вполне достойный результат.

Я с вами согласен, не обязательно 150т.мкф ставить, чтоб, сделать 0,5гц снизу, у них как я понял идёт отсчёт от ТВ3 по низам.
А в моём случае придётся считать от пропускаемой способности ФИ трансформатора.

Продолжение подробностей;
Частота среза по низу моего каскада на 6С19П с 1000мкф в катоде - около 2 Гц,
а частота среза разделительной цепочки 0,4 Гц.
Транс, примерно 5 Гц. А первый каскад - ну сам понимаешь.

Частоты среза каскадов уменьшаются от выхода ко входу, желательно хотя бы раза в два.
Т.е. выходной транс - выходная лампа - разделительная цепочка - входной (драйверный каскад).
Самый "низкочастотный" каскад - первый, а самый "высокочастотный" - выходной транс.

Каждый предыдущий каскад делается минимум в 2 раза широкополоснее следующего за ним каскада.
Чтобы этого достигнуть, нужно частоты среза каскадов делать отличающимися в минимум 2 раза.
За основу берётся широкополосность конкретного примененного ТВЗ.
Значит, драйвер должен быть в 2 раза широкополоснее. И по выходу и
по входной цепи, соединяющей его с источником сигнала.

Это справедливо для усилителей без ООС. А в хайэнде других делать нет резона.

На НЧ частоты среза определяют катодные резисторы ламп выходного каскада и
катодный резистор лампы драйвера совместно с шунтирующими их конденсаторами.

Речь идёт о необходимости расширении полосы и снизу и
сверху в каждом ПРЕДЫДУЩЕМ каскаде усилителя без ООС.
А базисом, относительно которого ПРИХОДИТСЯ это осуществлять является ТВЗ.
Это самое узкое место в любом УМЗЧ с ОДНИМ трансформатором в тракте,
т.е. только выходным трансформатором.

Разносить постоянные времени хотя бы на октаву нужно для того,
чтобы не увеличивать фазовые (временнЫе) искажения сигнала, что неизбежно,
если эти постоянные времени слишком близки друг к другу.

И очевидно, что ПРЕДЫДУЩИЙ каскад нужен более широкополосный, чем последующий.

 

[Распони Туринский]

Это цельную лабораторную работу нужно проводить, а я пока ещё не смог даже из конденсатора выбраться, авторитетами задавили.

Вот и верь после этого людям... 😆
При случае позаимствую лампач в супермеркато и осциллограф тоже, светодиодный диод так и быть сам куплю на сдачу и проверю. Если гальваническим током не треснет, как того Гальвани, друга Вольта и Ампера. Есть мнение, что конденсатор сверхбольшой ёмкости в катоде превратит ламповый усилитель в сверхлинейник. 😅

 

[Сергей Жариков]

То есть вы (и Wizard?) хотите сказать, что если у меня сейчас в анодном питании стоит ёмкость общим номиналом 9600 Мкф, то в катод я должен поставить 242000 Мкф?

Нее, я вообще не в теме, просто пытаюсь понять как правильно сделать, а 240т.мкф не проблема, 5шт по 47000х6.3в размером 22х50мм, стоят 30р шт, было бы желание уравновесить тау Это с учетом, что ТВЗ может низко забираться.

Будете смеяться, но в известной книжке Бонч-Бруевича Радиоэлектроника в экспериментальной физике понятие равенства постоянных анодной и катодной цепей совершенно иное и гораздо проще. И там разве что приведены зависимости емкости катодного шунта от степени приближения зарядной экспоненты к постоянной величине катодного смещения .Про огромные анодные емкости там ни слова.

Книжка 1966 года, в то время о фарадах они могли только мечтать, от туда и формулы проще

А начальный расчёт относительно "прост", мне так кажется.

Вот и мне так казалось, пока не залез на аудиопортал, теперь 1,5 сарая и пол квартиры забиты радиодеталями и всякой аудио приблудой и посещают мысли, что надо купить что ещё