Рудольф Сворень - Ваш радиоприемник

На рисунке 45, а показана схема выпрямителя, где работают полупроводниковые диоды. Два диода включают последовательно тогда, когда один может не выдержать большого обратного напряжения.

Рис. 45

У вас, по-видимому, вызывают удивление сопротивления R1 и R2, шунтирующие каждый из диодов. Действительно, эти сопротивления заметно снижают обратное сопротивление диода, ухудшают его выпрямительные свойства. И несмотря на это, шунтирующие сопротивления совершенно необходимы при последовательном включении полупроводниковых диодов. Дело в том, что отдельные экземпляры диодов не одинаковы, у них существует некоторый разброс параметров, в частности, разброс величины обратных сопротивлений. Это значит, что во время обратного полупериода напряжение распределяется на диодах не поровну — большая часть обратного напряжения будет приложена к диоду с большим обратным сопротивлением. Пример: диоды, рассчитанные на 300 в каждый, включены последовательно в цепь, где обратное напряжение не превышает 500 в. Казалось бы, все в порядке и даже есть небольшой запас электрической прочности — 100 в. Но представьте себе, что обратное сопротивление одного диода 100 ком, а другого — 400 ком. В этом случае на первом диоде упадет не половина, а лишь пятая часть обратного напряжения, то есть 100 в, и все остальное напряжение — 400 в — достанется второму диоду. Естественно, что бедняга не выдержит такой страшной перегрузки и немедленно выйдет из строя.

Произойдет пробой рn-перехода, и диод превратится в обычный проводник так же, как и пробитый конденсатор. Немедленно вслед за этим будет пробит и второй диод — оставшись в одиночестве, он должен будет принять на себя все 500 в обратного напряжения, а это ему, конечно, не по силам.

Вот от этих неприятностей и спасают шунтирующие сопротивления. Величина их должна быть в несколько раз меньше средней величины обратного сопротивления диода. Вспомните, что при параллельном соединении общее сопротивление примерно равно наименьшему (стр. 28). Поэтому, невзирая на разброс параметров, реальное сопротивление каждого диода теперь будет определяться шунтирующими сопротивлениями и примерно составлять 50 ком. А это означает, что обратное напряжение распределится между диодами поровну.

* * *

ПЕНСИЯ ПО СТАРОСТИ

Электронная лампа может «заболеть» и потерять трудоспособность в любом возрасте, даже через несколько часов после установки в приемник. Среди «юношеских» болезней чаще всего встречаются перегорание нити накала и короткое замыкание между электродами внутри баллона. В обоих случаях диагноз можно поставить с помощью любого простейшего прибора, который показывает, замкнута цепь или разомкнута. Индикатором может служить, например, головной телефон с батарейкой. В момент замыкания цепи в телефоне возникают сильные «щелчки».

Но обычно лампа живет очень долго и «выходит на пенсию», даже не утратив полностью своей работоспособности. Просто с течением времени уменьшается ток эмиссии катода из-за изменений в его активном слое, и в результате ухудшаются основные параметры ламп. У различных ламп «старость» проявляется по-разному.

У выходных заметно снижается мощность, высокочастотные пентоды теряют крутизну, из-за чего падает чувствительность приемника, а преобразовательные лампы по той же причине вообще перестают работать на некоторых (как правило, длинноволновых) участках того или иного диапазона — из-за малой крутизны в гетеродине не возникают колебания.

Для сетевых ламп обычно гарантируется срок службы 500 часов, для батарейных — 1000. Однако опыт показывает, что большинство ламп не торопится «на пенсию» — они работают без заметного ухудшения параметров несколько тысяч часов.

* * *

В анодном выпрямителе, кроме полупроводниковых диодов, можно встретить их дальних родственников — селеновые столбики (рис. 45, б). Их собирают из довольно большого количества выпрямляющих шайб, каждая из которых выдерживает обратное напряжение 20–30 в. Величина выпрямленного тока определяется диаметром шайбы. В последнее время селеновые столбики стали опрессовывать в пластмассу и вместо сложной ребристой конструкции они приобрели вид небольшой шоколадки.

Наконец, во многих приемниках, а также и в другой электронной аппаратуре, в анодном выпрямителе еще часто можно встретить старый добрый электровакуумный диод. Такой диод, предназначенный специально для выпрямления тока, называется кенотроном. Одна из схем его включения показана на рис. 45, в. Кенотрон совсем не пропускает тока в обратном направлении и поэтому обладает бесконечно большим обратным сопротивлением. В то же время он хорошо выдерживает довольно большие обратные напряжения. По этой причине кенотрон пока не уступает своей монополии на высоковольтные выпрямители. В частности, в телевизоре с помощью специальных кенотронов выпрямляют напряжение в несколько тысяч вольт.

Совершенно очевидно, что плюс выпрямленного напряжения снимается с катода кенотрона, то есть постоянное напряжение действует между его катодом и шасси приемника. Это значит, что нить накала должна питаться от отдельной обмотки, тщательно изолированной от шасси. Если питать нить накала кенотрона от общей накальной обмотки, один из выводов которой всегда заземлен (рис. 43), то между самим катодом («+А») и заземленным подогревателем («—А») будет действовать полное анодное напряжение и на участке катод — подогреватель в самой лампе может произойти пробой изоляции.

При разработке некоторых кенотронов, например 5Ц4С, конструкторы окончательно смирились с необходимостью питать нить накала от отдельной обмотки и один из выводов этой нити даже соединен с катодом внутри баллона. Некоторые же кенотроны, например 6Ц5С, все-таки приспособили для питания от общей накальной обмотки, и для этого повысили электрическую прочность изоляции между катодом и подогревателем. Эта изоляция выдерживает напряжение в несколько сот вольт.

У всякого, кто посмотрит на схему кенотронного выпрямителя, приведенную на рисунке 45, в, должен появиться законный вопрос: зачем у лампы два анода, если они соединены между собой? Дело здесь в том, что двуханодный кенотрон сделан совсем не для той простой схемы, с которой мы только что познакомились. Он приспособлен для двухполупериодного выпрямителя, схема которого приведена на рис. 46. В отличие от нее схема, приведенная на рис. 45, в, называется однополупериодной.

Рис. 46

Однополупериодный выпрямитель работает «через такт» — один полупериод ток идет на нагрузку, второй — пропадает бесполезно. А нельзя ли сделать так, чтобы оба полупериода участвовали в создании постоянного напряжения?

Оказывается, можно. Для этого необходимо в силовом трансформаторе намотать две повышающие обмотки, включить в них два вентиля и определенным образом сложить их пульсирующие токи. Схема такого сложения оказывается весьма простой (рис. 46). Кенотроны Л1а и Л1б работают поочередно, а включены они так, что каждый создает в нагрузке ток одного и того же направления. Поскольку и в той и в другой повышающей обмотке один вывод заземлен, их выполняют в виде одной обмотки с удвоенным числом витков и одним общим выводом — средней точкой. Катод у обеих половинок двуханодного кенотрона общий, так как оба катода все равно нужно было бы присоединить к одной точке — к нагрузке.

Двухполупериодный выпрямитель имеет серьезные достоинства. Во-первых, он дает большее напряжение и больший ток по сравнению с однополупериодным. Во-вторых, при двухполупериодном выпрямлении в 2 раза возрастает частота пульсаций. Теперь уже не 50, а 100 импульсов тока в секунду проходит через выпрямитель. При этом, естественно, возрастает и частота переменной составляющей, а значит, облегчаются условия работы фильтра. Во всяком случае, конденсаторы для частоты 100 гц обладают емкостным сопротивлением в 2 раза меньшим, чем для частоты 50 гц. И несмотря на это, часто приходится отказываться от двухполупериодной схемы — уж очень усложняет и удорожает трансформатор удвоенная повышающая обмотка.

В последнее время в приемниках все чаще применяется двухполупериодный выпрямитель с одинарной обмоткой. Его собирают по так называемой мостовой (иногда говорят мостиковой) схеме, где обязательно должно работать четыре вентиля (рис. 47).

Рис. 47

Рассказывать об этой схеме словами, пожалуй, не стоит — посмотрите на нее внимательно, и вы убедитесь, что благодаря особому включению вентилей ток во время обоих полупериодов идет через нагрузку в одну и ту же сторону. Кенотроны в такой схеме применять нецелесообразно — понадобится две, а то и три лампы вместо одной. В мостовой схеме применяются полупроводниковые диоды и особенно часто селеновые вентили, заранее собранные в виде моста и опрессованные в пластмассу.