Жан-Поль Эймишен - Электроника?.. Нет ничего проще!

Н. — С децибелами я немного не в ладах.

Л. — И вместе с тем это очень просто. Белы (обычно пользуются десятыми долями этой величины) выражаются десятичным логарифмом отношения мощностей.

Н. — Ну вот, я сделал большой шаг вперед. Для начала логарифмы, к которым особой любви я не чувствую, а в дополнение еще история с отношением мощностей, когда мы имеем дело с усилением по напряжению и…

Л. — Правильно, Незнайкин, здесь имеется определенная трудность, но мы ее устраним. Для начала я вернусь к определению. Когда две мощности Р 1 и Р 2 не равны, говорят, что одна превосходит другую на n бел, т. е.

Иначе говоря, когда одна мощность в 10 раз больше другой, говорят, что она больше на 1 бел [или 10 децибел (дб)]. Если Р 2 в 1000 раз больше P 1 , говорят, что Р 2 на 3 бел (логарифм 1000 равен 3), или на 30 дб больше P 1 .

Н. — Странная идея, я предпочел бы сказать «в тысячу раз больше». Ну, наконец, можно согласиться, если так принято… Но как все это применить к усилителю, который не предназначен для передачи мощности?

Л. — Представь себе усилитель, на вход которого поступает напряжение с постоянной амплитудой при различных частотах. На частоте f 1 он дает на выходе напряжение 1 в, которое выделяется на постоянном резисторе в 1 ом. Согласен ли ты, что в этом случае выходная мощность равна 1 вт?

Н. — Потому что мы имеем ток в 1 а при напряжении 1 в.

Л. — Хорошо. Предположим, что на частоте f 2 входное напряжение на том же резисторе снижается до 0,5 в; какова будет мощность?

Н. — Мощность будет 0,5 вт…

Л. — Незнайкин!!! Какую колоссальную глупость ты произвел на свет божий! Что мне с тобой делать?!

Н. — Ой, ой! Да, я вижу: напряжение равно 0,5 в, следовательно, ток 0,5 а, а мощность всего лишь 0,25 вт. Я должен был вспомнить, что мощность пропорциональна квадрату напряжения…

Л. — И мощность в 4 раза меньше первой. А так как логарифм этого числа 0,6, мы можем сказать, что вторая мощность на 0,6 бел (или 6 дб) меньше первой, и, следовательно, мы можем сказать про усилитель, что его коэффициент усиления снизился на 6 дб.

Н. — Я начинаю, понимать. Когда говорят: «Коэффициент усиления по напряжению снизился на р дб», то перед числом р подразумевается фраза: «Настолько, что выходная мощность усилителя с нагрузкой с постоянным сопротивлением снизилась на…». Это примерно так же, когда кондуктор автобуса объявляет: «Северный… занимайте места!», так как он подразумевает: «Пассажиры, едущие в направлении Северного вокзала…»

Л. — Я увел тебя в другую сторону, но поздравляю с тем, что ты так хорошо понял. Но вернемся к нашему примеру. Если коэффициент усиления по напряжению снизился до 0,7, то как это выразить в децибелах?

Н. — Попробуем разобраться. Выходное напряжение снизилось до 0,7, следовательно, выходной ток (на постоянном выходном сопротивлении) снизился во столько же раз, значит выходная мощность снизилась до 0,7 х 0,7 = 0,49 (округленно скажем до 0,5 первоначальной величины). Мощность уменьшилась в 2 раза. Посмотрев в поданную тобой таблицу логарифмов, я вижу, что логарифм 2 почти равен 0,3. Мощность снизилась на 0,3 бел, т. е. на 3 дб… Постой, ведь это как раз та цифра, которую ты недавно мне назвал!

Л. — Превосходно! Теперь представь себе, что произойдет в анодной нагрузке нашей лампы (рис. 39) на частотах выше той, которой соответствует потеря усиления в 3 дб. Ток, который проходит по С (т. е. по паразитной емкости, шунтирующей резистор R 2 ). больше тока, проходящего по резистору R 2 . Основное влияние начинает оказывать ток I с ; отношение I R / I полн быстро снижается, это же происходит и с усилением.

Рис. 39. Полный ток, протекающий Rчерез и С, поступает на лампу. (Здесь показано условно принятое направление движения тока.)

Можно, например, сказать, что на частоте 1 Мгц, когда реактивное сопротивление С в 10 раз меньше сопротивления R 2 , анодная нагрузка лампы состоит только из С ; следовательно, усиление может упасть в 10 раз (на самом деле падение усиления несколько меньше и коэффициент 10 справедлив для пентода, внутреннее сопротивление которого можно считать бесконечно большим по сравнению с сопротивлением R 2 ).

Н. — Значит, конденсатор С начинает серьезно мешать, когда его реактивное сопротивление падает ниже сопротивления R 2 ?

Л. — Именно это я пытаюсь заставить тебя сказать уже на протяжении четверти часа. Ну, так что же надлежит сделать, чтобы паразитная емкость не мешала на возможно более высокой частоте?

Н. — Уменьшить С .

Л. — Правильно, но это ты мне уже говорил. Что еще можно сделать?

Н. — Но я ничего не вижу. Может быть уменьшить величину R 2 ?

Л. — Наконец-то!.. Конечно, Незнайкин, нужно уменьшить R 2 , чтобы реактивное сопротивление С (которое снижается с увеличением частоты) стало меньше сопротивления R 2 на как можно более высокой частоте. Широкополосные усилители обычно рассчитываются на низкое сопротивление анодной нагрузки. В нарисованном тобой усилителе усиление снижается на 3 дб на частоте 100 кгц. А если бы сопротивление нагрузки было не 100 ком, а 1 ком, снижение усиления на 3 дб произошло бы только на частоте 10 Мгц.

Н. — А уменьшив нагрузку до 10 ом, мы расширили бы полосу до 1000 Мгц!