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

Рис. 91. На сетку лампы всегда попадает некоторое количество электронов. Накапливаясь, они могут создать значительный отрицательный заряд, который «запрёт » лампу (анодный ток прекратится).

Для борьбы с этим явлением между сеткой и катодом и включают сопротивление R c , по которому электроны, попадающие на сетку, возвращаются обратно на катод (рис. 92).

Рис. 92. Управляющую сетку соединяют с катодом через какое-либо сопротивление («утечка»), по которому попавшие на сетку электроны возвращаются обратно на катод.

Величину сопротивления R c выбирают довольно большую — от нескольких сот килоом до нескольких мегом. При меньших значениях R c это сопротивление будет заметно шунтировать источник усиливаемого сигнала (цепь детектора, колебательный контур и т. п.). При больших значениях R c переход электронов с сетки на катод затруднится. В тех случаях, когда между сеткой и катодом включен какой-нибудь элемент цепи, пропускающий постоянный ток (угольный микрофон, обмотка трансформатора, контурная катушка и т. п.), необходимость в сопротивлении R c отпадает (лист 134).

Рассматривая работу усилительного каскада, обратимся к так называемой динамической характеристике лампы. Динамическая характеристика отличается от рассмотренной нами раньше (рис. 65) тем, что в ней учитывается изменение напряжения на аноде лампы при подаче сигнала на ее сетку. Совмещая график изменения напряжения на сетке с динамической характеристикой, можно легко получить график, показывающий, как изменяется анодный ток с течением времени. Пример построения такого графика показан на рис. 93.

Рис. 93. Для иллюстрации работы усилительного каскада обычно совмещают два графика: характеристику лампы и график изменения напряжения на сетке. В результате можно получить третий график, показывающий, как изменяется анодный ток.

Для каждого значения напряжения на сетке U с по динамической характеристике находим соответствующее значение тока I а и наносим его на график, показывающий зависимость I а от времени t . Так, например, в момент «5 сек» U c = — 1,5 в. Как видно из динамической характеристики, при U c = — 1,5 в, анодный ток I а = 3 ма. Отсюда следует, что на график тока для момента «5 сек» можно нанести значение I а = 3 ма. Проделав подобную операцию для всех значений U с , мы получим график изменения тока I а . Построение графиков, как это уже много раз было и раньше, помогает нам сравнительно легко описывать сложные процессы, происходящие в усилительном каскаде.

Для упрощения рисунка при построении графика анодного тока была допущена одна неточность: мы не учли, что при положительных напряжениях на сетке появляется сеточный ток и поэтому несколько уменьшается число электронов, идущих к аноду. В результате появления сеточного тока изменяется форма анодного тока (в некоторые моменты анодный ток оказывается меньше, чем должен быть), то есть появляются нелинейные искажения (рис. 94).

Рис. 94. В те моменты, когда на сетке действует положительное напряжение, появляется сеточный ток, а из-за этого искажается форма анодного тока, то есть возникают нелинейные искажения.

Чтобы не было искажений, связанных с появлением сеточного тока, на сетке не должно быть положительного напряжения. Добиться этого можно сравнительно просто: подав на сетку (относительно катода!) вместе с усиливаемым сигналом постоянное отрицательное напряжение — отрицательное смещение (рис. 95, 96).

Рис. 95. Чтобы на сетке не появлялся «плюс», на нее вместе с переменным напряжением подают смещение — постоянное отрицательное напряжение. При слишком большом смещении искажения могут появиться из-за того, что лампа моментами окажется запертой.

Рис. 96. Чтобы избавиться от искажений, нужно прежде всего так подобрать начальное смещение («рабочую точку»), чтобы напряжение на сетке не становилось положительным и в то же время чтобы лампа не запиралась.

В этом случае напряжение на сетке будет меняться так же, как и раньше, в такт с сигналом, однако оно всегда будет оставаться отрицательным.

Величину отрицательного смещения нужно подбирать тщательно. При очень большом смещении лампа в некоторые моменты может оказаться запертой (это явление называется отсечкой), что, конечно, вызовет искажение формы анодного тока (рис. 95). Отрицательное смещение нужно выбирать с таким расчетом, чтобы ток покоя I пок соответствовал середине прямолинейного участка ламповой характеристики. Этот участок с одной стороны ограничен положительным напряжением на сетке, а с другой стороны — нижним загибом характеристики (рис. 96, лист 135).

Существует несколько способов подачи отрицательного смещения на управляющую сетку. Один из них состоит в том, что в сеточную цепь лампы «минусом» к сетке включают специальную батарею смещения (лист 136). Если U см должно быть меньше, чем напряжение батареи, можно применить обычный делитель напряжения.

При другом способе, получившем очень широкое распространение, используются падение напряжения на сопротивлении, R K(не путайте с сопротивлением потерь в контуре), специально включенном для этой цели в катодную цепь (лист 137). Проходя по сопротивлению /?*, катодный ток /* (сумма постоянных составляющих анодного I а= и экранного I э= токов) создает на нем напряжение U см . "Плюс" этого напряжения приложен к катоду лампы, а минус — к корпусу (или к общему проводу). С корпусом соединяется также и нижний (по схеме) конец сопротивления R c , и, таким образом, напряжение на сопротивлении R к фактически действует между сеткой и катодом. Необходимая величина отрицательного смещения устанавливается подбором сопротивления R к : чем больше R к , тем больше отрицательное смещение на сетке.

Для того чтобы на сопротивлении R к не появилось переменного напряжения, это сопротивление шунтируют конденсатором С к . Емкость конденсатора С к подбирают с таким расчетом, чтобы даже на самой низкой из усиливаемых частот его емкостное сопротивление х с было в десять — пятнадцать раз меньше, чем R к . Если же конденсатор С к легко пропускает самые низкие частоты, то более высокие он пропустит еще легче.