Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы - Сворень Рудольф Анатольевич - Страница 28

22. Чтобы создать отрицательное смещение, можно включить в цепь сетки очень большое сопротивление (10–20 Мом). Единичные электроны всегда попадают на сетку, даже при отрицательных напряжениях на ней. Этого небольшого тока (доли микроампер) достаточно, чтобы на большом Rс создать смещение в несколько вольт.

Сопротивление в сеточной цепи — сопротивление утечки Rc (чаще всего 0,5–1 Мом) должно быть включено всегда при любой другой схеме смещения, так как всегда должен быть путь, по которому электроны смогут вернуться с сетки на катод. Иначе, накопившись на сетке, они создадут там большой «минус» и запрут лампу.

23. Обычно отрицательное смещение создают с помощью катодного сопротивления Rк. Проходя по нему, анодный ток создает напряжение Uсм = Iа0·Rк — «Плюс» этого напряжения приложен к катоду, а «минус» через Rc — к сетке. Чтобы на Rк действовало только постоянное напряжение, переменную составляющую замыкают через конденсатор Ск. Его емкостное сопротивление хс должно быть меньше Rк на самой низкой из возможных частот fмин — по крайней мере в 5—10 раз. При этом на более высоких частотах подавно будет выполняться условие хс < Rк.

24. Усиление, которое дает каскад, так же, как выходная мощность Рвых и выходное напряжение Uвых, зависит от величины сопротивления анодной нагрузки Ra. Чем больше Ra, тем больше напряжение, которое создает на нем анодный ток (5, д) и тем больше Рвых и Uвых. В то же время чрезмерное увеличение Ra может ухудшить все эти показатели, а вдобавок еще и увеличить искажения. Вот почему для каждой лампы и каждого ее режима существует оптимальное (наивыгоднейшее) сопротивление нагрузки Rа. опт, при котором получается большое усиление, или малые искажения, или, наконец, удовлетворительно выполняются оба условия.

Если нагрузкой является обычное сопротивление, то приходится разделять постоянную и переменную составляющие анодного тока (напряжения) с помощью простейших фильтров. По цепочке Rc2 Сс2 проходит часть переменной составляющей (только переменной — в цепи конденсатор!) анодного тока и создает на Rc2  переменное напряжение Uвых. Оно и представляет собой выходной сигнал в чистом виде.

Важно заметить, что в тот момент, когда растет Uс, то вместе с ним увеличиваются Iа и Uн, падение напряжения на нагрузке. В результате напряжение на аноде Ua уменьшается, то есть Ua и Uс изменяются в противофазе. По этому поводу принято говорить, что лампа поворачивает фазу на 180°(б, е).

25. Если нагрузкой лампы является низкоомный громкоговоритель, то его приходится включать в анодную цепь через трансформатор. Правильно рассчитав (б) коэффициент трансформации n, можно создать необходимое (обычно 2—10 ком) сопротивление нагрузки даже при небольшом (обычно 2—10 ом) сопротивлении звуковой катушки громкоговорителя.

26. Простейшая усилительная лампа — триод — имеет два существенных недостатка. Во-первых, анод и сетка образуют своего рода конденсатор Сас, через который переменное напряжение попадает обратно из анодной цепи в сеточную. Во-вторых, анодное напряжение, хотя и меньше, чем сеточное, но все же довольно сильно влияет на анодный ток, а это заметно ухудшает усилительные свойства лампы. Для устранения этих недостатков между анодом и управляющей сеткой располагают еще одну — экранную — сетку (ЭС) и получают четырехэлектродную лампу — тетрод. На экранную сетку подают положительное напряжение Uэ0. Оно всегда с равной силой подтягивает к аноду электроны, независимо от того, как меняется напряжение на самом аноде. Для переменного тока сетку заземляют: через конденсатор Сэ ее соединяют с катодом или с корпусом. Переменные токи, которые в триоде через междуэлектродную емкость Сас могли попасть в цепь управляющей сетки, в тетроде замкнутся по кратчайшему пути Саэ — Сэ (26, в). Напряжение на экранную сетку и на анод, как правило, подают от одного источника. Чтобы снизить Uэ0 по сравнению с Ua0 чаще всего включают гасящее сопротивление Rэ. Постоянная и составляющая экранного тока (на экранную сетку тоже попадают электроны!), проходя по Rэ, создают на нем некоторое напряжение (URэ = Iэо·Rэ), которое вычитается из общего напряжения Uв. Емкость конденсатора Сэ выбирается из тех же соображений, что и Ск: для частоты fмин емкостное сопротивление должно быть значительно меньше, чем Rэ. Чтобы снизить напряжение на экранной сетке, достаточно увеличить Rэ.

27. Дальнейшее улучшение усилительных свойств лампы достигнуто в пентоде (пятиэлектродная лампа). Третья сетка расположена вблизи анода и отталкивает, возвращает обратно к аноду так называемые вторичные электроны, которые идут против общего тока — от анода к «плюсу» на экранной сетке. Это неприятное явление называют динатронным эффектом, а третью сетку — антидинатронной или пентодной (ПС). Ее обязательно соединяют с катодом, причем у некоторых ламп это соединение сделано внутри баллона (27, а). Существует еще один способ борьбы с динатронным эффектом: лучевые тетроды (27, в) и пентоды сконструированы так, что первичные электроны идут к аноду концентрированными пучками (лучами) и сами возвращают вторичные электроны обратно на анод.

28. Из большого числа комбинированных ламп (в одном баллоне две совершенно самостоятельные лампы) в усилителях НЧ чаще всего используются двойные триоды с общим (28, а) либо раздельными катодами (28, б).

29. Справочные данные о лампе включают ее цоколевку (схему соединения электродов с ножками цоколя), рекомендованные режимы Uao, Uсм, Uэ0, номинальные токи для этих режимов Iao, Iэ0 и основные параметры лампы S, μ и Ri. Крутизна S (б, в) показывает, насколько сильно напряжение Uc влияет на величину анодного тока Iа. Коэффициент усиления μ — это число, показывающее, во сколько раз напряжение на сетке Uc влияет на анодный ток Iа сильнее, чем Ua. Внутреннее сопротивление Ri показывает, насколько изменяется Iа при изменении Ua. Греческая буква Δ (дельта) говорит о том, что речь идет о небольших изменениях величин Uc, Uа и Iа. Параметры лампы можно определить по семейству характеристик (29, а) — по нескольким графикам зависимости от Uс, снятых для различных анодных напряжений. Эти графики снимают в идеальных условиях — когда лампа работает без анодной нагрузки. Если же включить нагрузку Ra, то одновременно с Iа будет меняться и Ua; чем меньше отрицательное напряжение Uc на сетке, тем больше анодный ток, больше напряжение на нагрузке и меньше напряжение на самом аноде. Таким образом, реальная динамическая характеристика как бы объединяет несколько идеальных статистических характеристик и расположена более полого, то есть имеет меньшую крутизну, чем любая из них. Чем больше Ra, тем меньше крутизна динамической характеристики. Именно эту характеристику мы рисуем, когда строим объединенный график для реального усилительного каскада.