Рудольф Сворень - Ваш радиоприемник

Намного сложнее решаются вопросы питания ламповых радиоприемников, когда поставщиком энергии является электрическая сеть переменного тока. Здесь приходится решать сразу две проблемы. Во-первых, нужно из имеющегося стандартного напряжения 127 или 220 в получить пониженное напряжение накала, как правило, 6,3 в и повышенное анодное напряжение 150–250 в.

Что касается накала ламп, то подогревные катоды можно питать непосредственно переменным током. Если бы мы пропустили переменный ток через тонкую ниточку катода прямого канала, то работу приемника сопровождал бы сильный гул, как его называют, фон переменного тока. Частота переменного тока в сети — 50 гц. Это значит, что 100 раз в секунду как во время положительной, так и во время отрицательной амплитуды накального тока будет происходить некоторый подъем температуры катода. Из-за этих пульсаций температуры будет пульсировать ток эмиссии, а значит, и анодный ток лампы. В результате в анодных цепях всех ламп появится мешающий сигнал — фон, который будет воспроизведен громкоговорителем в виде грубого низкого тона.

Совсем иначе обстоит дело в подогревных лампах. Во-первых, здесь вся конструкция катода более массивна и поэтому обладает значительной тепловой инерцией. Катод не успевает остывать и нагреваться при быстрых изменениях сетевого тока, и температура его практически остается постоянной. Этому, конечно, способствует и то, что нить накала отделена от самого катода.

Итак, накальные цепи сетевых ламп можно питать переменным током. Но где взять необходимое для этого низкое напряжение? Вы уже, наверное, догадались, что его можно получить с помощью трансформатора.

Впервые мы встретились с трансформатором, когда говорили о входных цепях приемника (стр. 97). Здесь мы отметили лишь качественную сторону процесса — переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле, и оно наводит переменное напряжение (точнее э. д. с. взаимоиндукции) во вторичной обмотке. Теперь несколько слов о количественных соотношениях.

Одна из главных характеристик трансформатора — это его коэффициент трансформации — цифра, показывающая, во сколько раз число витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной. Предположим, что коэффициент трансформации равен единице, то есть обе обмотки одинаковы. В этом случае на вторичной обмотке наведется такое же напряжение, какое подводится к первичной, — подаем на вход трансформатора один вольт и на выходе также получаем один вольт. Совсем другое дело, если обмотки разные — тогда выходное напряжение не равно входному. Если коэффициент трансформации больше единицы (такой трансформатор называется повышающим), то напряжение на выходе больше, чем на входе. В понижающем трансформаторе, где коэффициент трансформации меньше единицы, все наоборот — выходное напряжение меньше входного.

Для того чтобы закончить с этим вопросом, рассмотрим два примера. Первичная обмотка содержит 200 витков, вторичная — 1000 и, следовательно, коэффициент трансформации 5. Подав на вход напряжение 10 в, мы получим на выходе 50 в, то есть в 5 раз больше. При коэффициенте трансформации 0.2, например, при соотношении витков 200 и 40 выходное напряжение будет в 5 раз меньше входного, то есть 1 в. Необходимо отметить, что трансформатор — машина обратимая. Повышающий трансформатор становится понижающим, а понижающий повышающим, если подвести напряжение ко вторичной обмотке, а снимать его с первичной.

В приемнике имеются как минимум два трансформатора, и тот из них, который используется в блоке питания, называется сетевым, или силовым. В нем, конечно, есть первичная обмотка, к которой подводится напряжение из сети переменного тока. Вторичных обмоток в силовом трансформаторе несколько, и среди них — понижающая обмотка, которая дает напряжение 6,3 в для питания накальных цепей. Прежде чем говорить об обмотках силового трансформатора, несколько слов о его устройстве.

Высокочастотный трансформатор, с которым мы встретились во входной цепи приемника, представлял собой довольно простую конструкцию — две обычные катушки, расположенные на сравнительно небольшом расстоянии одна от другой. На низких частотах такая система уже работать не сможет. Для того чтобы это стало понятным, вам придется задуматься над вопросом, сколько витков должно быть в той или иной обмотке трансформатора? Представьте себе трансформатор, повышающий напряжение от 1 в, скажем, до 5 в. Ведь построить такой трансформатор можно с самым различным числом витков в обмотках, например 1 и 5, 200 и 1000, 50 и 250 и т. д. Как видите, коэффициент трансформации во всех случаях одинаков, а число витков разное. Так из чего же все-таки исходить при выборе числа витков?

Казалось бы, над таким вопросом и думать нечего — витков надо брать как можно меньше, например 1 и 5. Во-первых, это даст огромную экономию дорогого медного провода, во-вторых, уменьшит габариты трансформатора, в-третьих, упростит его конструкцию, в-четвертых… Но, пожалуй, не стоит перечислять достоинства, делить шкуру медведя, который еще не убит.

Всю энергию, которая подводится к первичной обмотке, можно разделить на две части. Часть энергии теряется в самой обмотке, затрачивается на преодоление ее сопротивления.

Другая часть энергии создает магнитное поле и с его помощью перекочевывает во вторичную обмотку. Здесь-то и находится главный потребитель, например нити накала ламп. Для того, чтобы во вторичную обмотку передавалось как можно больше энергии, а в первичной терялось как можно меньше, нужно, чтобы обычное, или, как его еще называют, активное сопротивление обмотки было небольшим по сравнению с ее индуктивным сопротивлением, которое характеризует отбор энергии на создание магнитного поля. Знакомясь с фильтрами, мы отмечали, что индуктивное сопротивление катушки зависит от ее индуктивности и частоты переменного тока. Чем больше индуктивность и чем больше частота, тем больше индуктивное сопротивление катушки.

Естественно, что для получения большого индуктивного сопротивления обмоток трансформатора на низкой частоте нужно делать эти обмотки с очень большим числом витков. Если бы мы захотели строить силовой трансформатор по образцу высокочастотного, то, наверное, должны были бы делать обмотки с десятками, а может быть, и с сотнями тысяч витков. К счастью, есть другой способ повысить индуктивность — применить уже знакомый нам стальной сердечник.

* * *

«ГРУЗОВИКИ» И «ЛЕГКОВЫЕ»

Большая семья автомобилей далеко не однородна. Здесь вы найдете и 25-тонный самосвал-гигант, и вездеход с передними ведущими колесами, и маленький юркий «Запорожец». Однако какую бы систему классификации автомобилей мы ни придумывали, придется обязательно выделить две основные группы — грузовики и легковые машины. Точно так же в огромном семействе полупроводниковых вентилей выделяются две похожие и в то же время отличные друг от друга группы точечных и плоскостных диодов.

Плоскостные диоды — это своего рода грузовики — они предназначены в основном для выпрямителей, пропускают довольно большой ток и выдерживают значительные обратные напряжения. Подобная нагрузка определила и конструкцию этих приборов — в них анод и катод, то есть соответственно зона р и зона n. имеют большую поверхность. Вот почему такие диоды называются плоскостными. В то же время рn-переход плоскостного диода — это не что иное, как конденсатор, и с весьма внушительной емкостью — десятки и сотни пф. Если включить плоскостной диод в высокочастотную цепь, например в цепь детектора, он практически не будет выполнять своей основной обязанности — выпрямлять переменный ток. Не обращая внимания на диод-вентиль, сигнал легко пройдет через диод-конденсатор.

В высокочастотных выпрямителях и детекторах работают «легковые». точечные полупроводниковые диоды. Основа такого диода маленький кристалл германия или кремния, к которому примыкает тонкая металлическая игла. Возле нее и образуется «миниатюрный» рn-переход с очень небольшой емкостью. Вот некоторые данные некоторых плоскостных и точечных диодов.

По принятой в настоящее время новой системе обозначения, название всех типов полупроводниковых диодов начинается с буквы Д — диод. Далее следует цифра, в какой-то степени отражающая особенности диода:

от 9 до 99 — точечные германиевые,

от 101 до 199 — точечные кремниевые,

от 201 до 299 — плоскостные кремниевые,

от 301 до 399 — плоскостные германиевые,

от 401 до 499 и от 601 до 699 — специальные типы точечных диодов.

Кроме того, имеются еще и диоды особого назначения, своего рода пожарные или санитарные автомобили. Это диоды — стабилизаторы напряжения, диоды — переменные конденсаторы и, наконец, туннельные диоды, которые сами усиливают и генерируют электрические колебания.