Принцип усиления электрических колебаний

Величину внутреннего сопротивления лампы можно определить по семейству характеристик.

На рис. 182, б видно, что при напряжении на сетке Uc=0 и анод­ном напряжении 100 в анодный ток равен 10 ма (нижняя характе­ристика). При анодном напряжении Uа=150 в анодный ток равен 18 ма, следовательно, при изменении анодного напряжения ∆Uа= 1=150—100=50 в анодный ток изменился ∆Iа= 18—10 = 8 ма (0,008 а).

Внутреннее сопротивление лампы

Для триодов разных типов требуется различное напряжение накала Uн и анодное напряжение Uа. Триоды также отличаются по величине мощности рассеяния на аноде Ра.

Межэлектродной емкостью называется емкость, образованная близко расположен­ными друг к другу электродами триода, ко­торые разделены диэлектриком —вакуумом.

В триоде образуется межэлектродная емкость между анодом и сеткой (Са-с) меж­ду катодом и сеткой и между анодом и ка­тодом. Величина этих емкостей составляет 2—10 пф. Эти емкости являются нежелатель­ными и их называют паразитными. Особенно вредной является межэлектродная емкость между анодом и сеткой Са-с (рис. 183), так как через эту емкость осуществляется пара­зитная связь между анодом и цепью сетки.

Когда на управляющую сетку триода не подаются сигналы, подлежащие усилению, емкость Са-с заряжается до уровня напряжения, действующего между анодом и сеткой лампы.

При подаче усиливаемого сигнала на сетку триода изменяется напряжение на аноде и при этом емкость Са-с будет заряжаться или разряжаться. Цепь заряда этой емкости такая: + Eа, Ra, Са-с, Re, земля. Цепь разряда этой емкости будет: +Са-с, анод, катод, Rc, — Ca-c.

Как видно из схемы, заряд и разряд емкости  протекает через >сопротивление Rc и на нем создается напряжение, которое приложено к управляющей сетке наряду с напряжением усиливаемого сигнала. Таким образом, любое изменение анодного напряжения  будет оказывать влияние через межэлектродную емкость Са-с на цепь сетки, что может привести к самовозбуждению усилителя и искажению усиливаемых сигналов.

Паразитная связь анод —сетка особенно сильно проявляется при подведении к сетке триода сигналов высокой частоты, так как емкостное сопротивление Са-с  с повышением частоты уменьшается

§ 136. ПРИНЦИП УСИЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

При помощи триода может быть осуществлено усиление переменных напряжений различных частот.

Схема простейшего усилителя (рис. 184, а) содержит триод, анодную батарею Ба, батарею накала Бв, сопротивление Rc, выходной трансформатор Тр.

К зажимам входа усилителя подключен эле­ктромагнитный звукосниматель (адаптер), а на выходе — громко­говоритель Гр (репродуктор).

Работа усилителя, собранного по этой схеме, происходит следу­ющим образом. Переменное напряжение от звукоснимателя или микрофона включается между сеткой и катодом триода. Напряжение под действием сетки изменяет силу анодного тока триода. Вследствие этого протекающий через обмотку громкоговорителя усилен­ий лампой ток изменяется со звуковой частотой и заставляет с этой же частотой колебаться его диффузор. Таким образом, под влиянием усилительных свойств триода, при помощи очень незна­чительного переменного напряжения на сетке, возникающего в результате слабых колебаний иглы звукоснимателя, получаются значительные изменения анодной силы тока, создающие звук в громкоговорителе.

Чтобы лучше представить себе, как происходит усилительный процесс, рассмотрим график (рис. 184, б). Будем считать, что при воспроизведении звукозаписи звукосниматель создает переменное напряжение на сетке лампы, которое изменяется так, как показано на кривой А, изображенной внизу на графике. В первый момент вре­мени 1 напряжение на сетке равно нулю. Поэтому сила анодного тока в этот момент равна величине, отмеченной скобкой I. В момент 2 напряжение сигнала на сетке стало положительным и анодный ток увеличивается (отмечено скобкой II). В момент 3 напряжение сиг­нала уменьшилось и стало равным нулю и, следовательно, умень­шилась сила тока до значения, отмеченного скобкой I. В момент 4 напряжение на сетке стало отрицательным, поэтому соответствен­но уменьшилась сила тока до значения, отмеченного скобкой III.

Продолжая эти рассуждения, убедимся, что в цепи анода сила тока Iа, как показано на кривой Б, изменяется с частотой изменения напряжения на сетке. Амплитуда колебаний анодной силы тока за­висит от крутизны характеристики триода и амплитуды напряже­ния, подаваемого на сетку. Чем больше крутизна характеристики лампы, тем сильнее изменения анодной силы тока при одной и той же амплитуде колебаний на сетке.

В условиях, соответствующих схеме рис. 184, при отсутствии сигнала потенциал сетки по отношению к катоду равен нулю, так как сетка через сопротивление Rc (порядка 0,5—1 мом) электриче­ски соединена с катодом. При изменении напряжения сигнала по­тенциал сетки в один полупериод будет положительным; в это вре­мя будет возникать сеточный ток, вследствие чего усиливаемый положительный полупериод сигнала будет искажаться.

Чтобы предупредить возникновение сеточного тока, на сетку по­дается небольшое постоянное напряжение Uсм, создающее постоян­ное отрицательное сеточное смещение. Это напряжение выбирают та­кой величины чтобы потенциал сетки оставался отрицательным в течение всего периода сигнала (рис. 185, а).

В большинстве случаев для получения отрицательного смеще­ния используется падение напряжения от постоянной составля­ющей анодного тока на сопротивлении Rсм (рис. 185, б). Это со­противление шунтируется конденсатором Сш значительной емкости (порядка нескольких микрофарад), который предназначен для про­пускания переменной составляющей анодного тока, помимо сопро­тивления Rсм. Это необходимо, чтобы устранить нежелательную пе­ременную составляющую в напряжении сеточного смещения. Сопро­тивление Rc используется для того, чтобы передать отрицательное

смещение на сетку. Усиления, даваемого одним триодом, в большинстве случаев недостаточно. Чтобы его увеличить, приходится применять многокаскадные усилители, в которых сигнал, усиленный одним триодом, подается для дальнейшего усиления на вход (сет­ку) второго триода (во второй каскад) и т. д.

Для питания всех ламп многокаскадного усилителя от одного  источника анодного напряжения каскады электрически разделяются между собой емкостями или трансформаторами,

Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления его каскадов. Но коэффициент усиления каждого из каскадов меньше коэффициента усиления лам­пы из-за внутренних потерь напряжения в каскаде.

Если у трехкаскадного усилителя коэффициент усиления каждого) каскада 25, то общий коэффициент этого усилителя составит: 25Х25Х25= 15 625. Таким образом, при помощи электронных ламп можно усиливать слабые электрические колебания в десятки, сот­ни, тысячи и миллион раз.

§ 137. ЛАМПОВЫЙ ГЕНЕРАТОР

Выше было рассмотрено применение трехэлектродной лампы в электронном усилителе. Однако триоды широко применяют и в ламповых генераторах, которые служат для создания переменных токов различной частоты.

Простейшая схема лампового генератора приведена на рис. 186. Основными его элементами являются триод и колебательный кон­тур. Для питания нити накала лампы используется батарея накала Бн. В цепь анода включена анодная батарея Ба и колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности Lк и конденсатора Ск.  Катушка Lc включена в цепь сетки и связана индуктивно с катушкой  Lк колебательного контура. Если зарядить конденсатор, а затем замкнуть его на катушку индуктивности, то конденсатор будет периодически разряжаться и заряжаться, а в цепи колебательного контура возникнут затухающие электрические колебания тока и напряжения. Затухание колебаний вызвано потерями энергии в контуре. Для получения незатухающих колебаний переменного тока необходимо периодически с определенной частотой добавлять энергию в колебательный контур с помощью быстродействующего устройства. Таким устройством является

триод.

Если накалить катод лампы и замкнуть анодную цепь, то в цепи анода появится электрический ток, который зарядит кон­денсатор Ск колебательного контура. Конденсатор, разряжаясь на катушку индуктивности LK, вызовет в контуре зату­хающие колебания. Переменный ток, про­ходящий при этом через катушку LK, ин­дуктирует в катушке Lc переменное на­пряжение, воздействующее на сетку лам­пы и управляющее силой тока в цепи анода.

Когда на сетку лампы подается отри­цательное напряжение, анодный ток в ней уменьшается.  При  положительном  напряжении на сетке лампы в анодной цепи увеличивается ток. Если в этот момент на верхней пластине конденсатора Ск колебательного контура будет отрицательный заряд, то анодный ток (поток электронов) зарядит конденсатор и тем самым  скомпенсирует  потери энергии в контуре.