Рудольф Сворень - Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы

рис. 30, 7

Конденсатор Сс2 вместе с участком вг образуют делитель, на правой (по схеме) части которого действует выходное напряжение Uвых. С уменьшением частоты емкостное сопротивление конденсатора Сс2 растет, и на нем действует все большая часть напряжения Ua~ и все меньшая часть этого напряжения приходится на долю Uвых. Иными словами, разделительный (переходный) конденсатор Сс2 — один из виновников завала частотной характеристики в области низших частот. Чтобы уменьшить это вредное влияние Сс2, нужно, чтобы его емкостное сопротивление даже на самых низших частотах было значительно меньше, чем сопротивление участка вг. Вот почему в качестве Сс2 используют конденсаторы сравнительно большой емкости — от 0,005 мкф (5000 пф) при большом сопротивлении Rc2 и до 0,1 мкф (100000 пф) при небольшом.

К разделительному конденсатору, независимо от его емкости, предъявляются два особых требования.

Во-первых, он должен быть рассчитан на сравнительно большое напряжение — не менее чем на 200–300 в. К этому конденсатору, кроме переменного, приложено еще и постоянное анодное напряжение Uа0; если он будет пробит (короткое замыкание между обкладками), «плюс» высокого напряжения Uа0 попадет на сетку лампы следующего каскада. При этом появится огромный анодный ток, и лампа Л2 выйдет из строя.

Во-вторых, сопротивление утечки конденсатора должно быть очень большим. Идеальных изоляторов нет, и прокладка между обкладками любого конденсатора в какой-то степени проводит ток. Поэтому нужно помнить, что параллельно конденсатору всегда подключена проводящая цепь — ее называют сопротивлением утечки Ry. Обычно сопротивление утечки очень велико — сотни и тысячи мегом, и в большинстве случаев им можно пренебречь. У электролитических конденсаторов Ry значительно меньше — сотни и даже десятки килоом, и это несколько ограничивает их применение. Сопротивление утечки Ry конденсатора Сс должно быть во много раз больше, чем Rc2. Оба эти сопротивления образуют делитель для постоянного анодного напряжения Uа0. И чем меньше Ry, тем значительнее та часть Uа0, которая действует на Rc2. Нетрудно сообразить, что это напряжение будет служить для последующей лампы положительным смещением, резко нарушающим режим каскада.

Как вы уже заметили, при выборе элементов усилительного каскада учитывается много различных факторов, причем зачастую противоречивых. Задавшись определенными начальными условиями: коэффициентом усиления (Ку) каскада, полосой воспроизводимых частот и допустимыми частотными искажениями, можно рассчитать все данные деталей — сопротивлений и конденсаторов, определяющих схему усилителя. Однако даже заметное отклонение какой-либо величины от расчетной, как правило, не приводит к неприятным последствиям. Так, например, увеличивать емкость конденсаторов Сэ и Ск (рис. 30, 30) можно во сколько угодно раз; сопротивления Ra, Rэ и Rc можно менять на 10–20 %, не опасаясь значительных искажений и изменений коэффициента усиления; емкость конденсатора Сс2 также можно значительно увеличить. Одно из ограничений связано с тем, что конденсаторы большей емкости имеют меньшее сопротивление утечки; сопротивление RкI нежелательно сильно изменять по сравнению с расчетными данными, так как оно в большой степени определяет режим лампы. Для иллюстрации влияния различных элементов схемы на работу усилительного каскада в табл. 15 приводятся данные деталей к схеме простейшего реостатного усилителя (рис. 30, 30).

Для расчета была выбрана полоса частот 100—6000 гц при неравномерности частотной характеристики ±6 дб. Все данные приведены для двух напряжений на аноде +180 в и +300 в.

На рис. 37, б приведена весьма упрощенная эквивалентная схема усилительного каскада с трансформаторным выходом. Здесь Rп — сопротивление проводов, LI — индуктивность первичной обмотки трансформатора, Ra сопротивление нагрузки, пересчитанное в первичную цепь (рис. 30, 12).

рис. 30, 12

Катушка Lpac — это условный элемент, который отображает рассеяние магнитного поля. Чем большая часть магнитного поля первичной обмотки охватывает витки вторичной обмотки, то есть чем сильнее связаны эти катушки общим магнитным полем, тем меньше Lpac.

Рис. 37. Эквивалентные схемы реостатного (а) и трансформаторного (б) усилительных каскадов. Это сравнительно простые электрические цепи, на которых удобно анализировать поведение того или иного каскада на разных частотах.

В трансформаторном каскаде так же, как и в реостатном, к лампе подключен сложный делитель напряжения, одним из элементов которого является полезная нагрузка Ra. Во всех случаях желательно, чтобы сопротивление Rп было как можно меньше по сравнению с Ra. Чем меньше Rп, тем меньшая часть переменного напряжения Uа~, а значит, и мощности на нем теряются.

Индуктивность первичной обмотки LI шунтирует нагрузку. На высших частотах индуктивное сопротивление обмотки велико (рис. 30, 11), и оно мало влияет на общее сопротивление участка аб. С уменьшением частоты индуктивное сопротивление катушки падает, и она все сильнее шунтирует нагрузку, уменьшает общее сопротивление участка аб, заваливая частотную характеристику на низших частотах. Чтобы предотвратить этот завал, нужно, чтобы индуктивность LI была достаточно большой, чтобы даже на самых низших частотах ее сопротивление было больше Ra. Обычно LI  составляет десятки генри. Для получения такой большой индуктивности обмотки выходного трансформатора размещают на стальном сердечнике, и первичная обмотка содержит несколько тысяч витков.

рис. 30, 11

Индуктивность рассеяния Lpаc, наоборот, должна быть как можно меньше. С увеличением частоты на ней теряется все большая часть переменного напряжения Uа~, и из-за этого появляется завал частотной характеристики в области высших частот. При конструировании выходных трансформаторов принимают меры для уменьшения Lpac.

На обеих эквивалентных схемах остался неразобранным лишь один элемент — внутреннее сопротивление лампы Ri. А вместе с тем выбор многих других элементов схемы, и в первую очередь сопротивления анодной нагрузки, в большой степени определяется величиной Ri. В практике приняты следующие ориентировочные нормы: для триодов Ra должно быть в два-три раза больше Ri, для пентодов — в три — пять раз меньше. В выходных каскадах желательно применять лампы с небольшим Ri, так как это улучшает демпфирование громкоговорителя. Именно поэтому в выходных каскадах иногда применяют мощные триоды, внутреннее сопротивление которых значительно меньше, чем у тетродов и пентодов. Правда, и у этих ламп можно заметно понизить величину Ri, применяя интересную схемную «хитрость» — отрицательную обратную связь.

Переменное напряжение на сетке управляет анодным током, и он создает на анодной нагрузке переменную составляющую напряжения. Это нормальная прямая связь сеточной и анодной цепи, связь через электронный поток в направлении сетка — анод. А теперь попробуем создать связь в обратном направлении. Возьмем часть мощности усиленного сигнала (мощной копии) и направим ее из анодной цепи в сеточную (рис. 38, рис. 39, 1). Давайте попытаемся выяснить, к чему это приведет.

Рис. 38. Возвращая некоторую часть выходной мощности усилителя во входную цепь, мы вводим обратную связь. Если сигнал обратной связи содействует входному сигналу, обратная связь положительна, а если противодействует — отрицательна.

рис. 39, 1

На рис. 39, 1, а показан один из способов введения обратной связи. Со специальной обмотки III выходного трансформатора Трв напряжение обратной связи Uo.с подается в цепь управляющей сетки. Туда же, как обычно, подается напряжение Uвх — сигнал, поступающий на вход усилителя с предыдущего каскада. Теперь напряжение Uс, действующее на сетке Л1 складывается из двух напряжений — Uвх и Uo.с. Результат этого сложения прежде всего зависит от фазовых соотношений Uвх и Uo.с.