Рудольф Сворень - Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина

Конденсатор С'5 предохраняет конденсатор настройки С5 от попадания постоянного анодного напряжения. Поскольку даже максимальная емкость конденсатора настройки во много раз меньше, чем емкость конденсатора С'5, то этот конденсатор на резонансную частоту контура практически не влияет (конденсаторы соединены последовательно, и их общая емкость примерно равна наименьшей из емкостей — лист 89).

Для того чтобы было яснее, каким образом колебательный контур оказывается включенным в анодную цепь в качестве нагрузки, напомним, что ротор конденсатора С5 соединен с земляным проводом и, таким образом, через конденсатор С9 оказывается подключенным к верхним (по схеме) выводам катушек L2 и L4. Верхние выводы обеих катушек соединены вместе, а один из нижних выводов подключается к аноду лампы с помощью переключателя диапазонов. Другая секция переключателя коммутирует катушки связи.

В качестве дросселя Др1 можно использовать любую контурную катушку длинноволнового или средневолнового диапазона. Можно изготовить дроссель самому на любом из каркасов, описанных ранее (см. чертежи 4, 5,а, б, в, г, д). При наличии сердечников число витков дросселя выбирается в пределах 80—150 (провод ПЭ-0,1–0,2). На каркасе без сердечника дроссель наматывают между двумя картонными щечками. В этом случае его обмотка должна содержать 100–250 витков того же провода.

В крайнем случае вместо дросселя можно использовать обычное сопротивление 20–30 ком. При включении этого сопротивления в анодную цепь необходимо увеличить в 2–3 раза сопротивление в цепи экранной сетки. При этом, однако, снижается усиление каскада. Особенно нежелательно заменять дроссель сопротивлением в сеточной цепи (чертеж 14,б), так как возможно резкое увеличение фона. Это объясняется тем, что дроссель практически закорачивает входную цепь для токов с частотой 50 гц (частота напряжения сети), так как его сопротивление для низких частот очень мало. В то же время на сопротивлении может появиться значительное напряжение, создающее фон. (Закон Ома: U = I·R; чем больше R, тем больше U.)

В обоих схемах сопротивление R5 и конденсатор С9 — это так называемый развязывающий фильтр. Его вводят для того, чтобы переменная составляющая анодного тока не проходила по сравнительно длинным проводам питания, а замыкалась на «землю» вблизи усилительного каскада. Подобные фильтры можно часто встретить в анодных, экранных и сеточных цепях усилительных каскадов. В некоторых случаях оказывается возможным отказаться от применения развязывающих фильтров, несмотря на то что они указаны на схеме. Иногда же, наоборот, для того чтобы устранить самовозбуждение, приходится вводить развязывающие фильтры даже там, где на схеме их нет. Несколько примеров развязывающих фильтров показано на рисунке 116.

Основное правило при выборе деталей Rф и Сф состоит в том, что емкостное сопротивление конденсатора Сф, для самой низкой из частот, должно быть во много раз меньше, чем сопротивление Rф. Вспомогательная таблица для выбора, элементов фильтра приведена на рисунках 116 и 81.

Рис. 116. В различных узлах радиоаппаратуры можно встретить развязывающий RC фильтр — простейшую цепь, разделяющую постоянный и переменный ток.

Во всех рассмотренных нами схемах усилителей ВЧ применена так называемая последовательная схема питания анодной цепи (лист 156), где постоянное напряжение на анод подается через контурную катушку. Наряду с этим существует и параллельная схема, где постоянное напряжение на детали контура не попадает.

Обе приведенные на чертеже 14 практические схемы усилителя ВЧ примерно одинаковы, и все же предпочтение можно было бы отдать первой схеме, так как контур здесь не шунтируется внутренним сопротивлением лампы и не нагружен таким значительным потребителем энергии, каким является детектор.

Однако, несмотря на это, в нашем приемнике мы соберем усилитель ВЧ с контуром в цепи анода (схема «б») Это позволит нам резко улучшить чувствительность и избирательность приемника за счет использования положительной обратной связи.

Мы уже несколько раз упоминали об обратной связи в усилительном каскаде. Сейчас настал момент поговорить о ней более подробно.

Напряжение на сетке лампы управляет анодным током и тем самым влияет на анодное напряжение. Иными словами, цепь управляющей сетки связана с анодной цепью через электронный поток, и эта нормальная, прямая связь между сеткой и анодом лежит в основе усилительных свойств лампы. Но в усилительном каскаде может возникнуть и обратная связь, то есть обратное влияние анода на управляющую сетку.

Часто обратная связь возникает помимо нашего желания (например, через источники питания, через проходную емкость лампы или из-за близкого расположения анодных и сеточных цепей), и при этом она может сильно ухудшить работу приемника или усилителя.

Однако во многих случаях мы умышленно создаем в усилительном каскаде обратную связь и с ее помощью улучшаем работу каскада, например, снижаем искажения в усилителе НЧ или повышаем избирательность усилителя ВЧ.

В этом отношении обратная связь чем-то напоминает огонь, который при умелом обращении с ним может сделать много полезных дел. Но огонь может стать страшным злом, если потерять над ним контроль.

Влияние обратной связи на работу каскада прежде всего зависит от того, как взаимодействует напряжение, поступившее на сетку из анодной цепи (напряжение обратной связи Uoc), с усиливаемым сигналом Uвx, поступившим на сетку с предыдущего каскада.

Если оба эти напряжения действуют «согласованно», то есть если их положительные полупериоды, как и отрицательные, наступают одновременно, то обратная связь называется положительной. Если же напряжение обратной связи противодействует напряжению усиливаемого сигнала, то обратная связь называется отрицательной (см. рис. 117).

Рис. 117. Для улучшения работы усилителя часто специально вводят обратную связь — часть энергии из анодной цепи передают в сеточную. Обратная связь может быть положительной (переменное напряжение на сетке возрастает) или отрицательной (переменное напряжение на сетке уменьшается).

Поясним все это примерами. Предположим, что в усилителе без обратной связи на сетку подается переменное напряжение Uвх с амплитудой 10 в. Введем слабую отрицательную обратную, которая создает на сетке переменное напряжение Uoc с амплитудой 1 в. Поскольку обратная связь отрицательна, то напряжение на сетке Uc уменьшается до 9 в (10 в — 1 в = 9 в). Усилим обратную связь настолько, чтобы амплитуда напряжения Uoc равнялась бы 3 в. Это приведет к дальнейшему уменьшению результирующего напряжения до 7 в (10 в — 3 в = 7 в).

Теперь подадим на сетку напряжение положительной обратной связи Uoс с такими же амплитудами. Поскольку при положительной обратной связи напряжения Uвх и Uoc складываются, то результирующее напряжение Uc будет составлять соответственно 11 в и 13 в (10 в + 1 в и 10 в + 3 в).

Попутно заметим, что при введении обратной связи всегда отбирается энергия из анодной цепи лампы и передается в ее сеточную цепь. Однако сам отбор этой энергии почти не влияет на процессы в анодной цепи, так как для создания обратной связи, как правило, нужна очень небольшая мощность — всего несколько процентов полезной выходной мощности каскада.

Существует много схем обратной связи. Некоторые из них упрощенно показаны на листах 157, 158.

В одной из приведенных схем (б) напряжение обратной связи создается на сопротивлении Rк при прохождении по-нему переменной составляющей анодного тока. Переменный анодный ток создает на сопротивлении Rк переменное падение напряжения, которое действует между катодом и шасси, то есть фактически подается на управляющую сетку (лист 137). Так и осуществляется влияние анодной цепи на сеточную, то есть обратная связь между этими цепями. Напомним, что когда сопротивление было зашунтировано конденсатором, то переменная составляющая анодного тока проходила помимо сопротивления Rк, переменного напряжения на нем не возникало, и поэтому обратная связь отсутствовала. Обратная связь в этом случае всегда получается отрицательной, и это легко пояснить примером. Предположим, что на сетке увеличивается положительное напряжение Uвx и это, как обычно, увеличивает анодный ток. При этом возрастает и напряжение Uк, которое анодный ток Iа создает на сопротивлении Rк (Uк = Ia·Rк — закон Ома!). Поскольку «плюс» напряжения Uк приложен к катоду, а «минус» к сетке, то с увеличением этого напряжения анодный ток будет уменьшаться (чем больше «минус» на сетке, тем меньше анодный ток!). Из всего этого следует, что с увеличением положительного напряжения Uвх,которое «стремится» увеличить анодный ток, возрастает и отрицательное напряжение обратной связи Uк, (Uoc), которое «стремится» уменьшить анодный ток. Иными словами, оба эти напряжения действуют «друг против друга», а значит, обратная связь отрицательна. Чем больше сопротивление Rк, тем больше и напряжение обратной связи, или, как говорят иначе, тем сильнее, глубже обратная связь.