Вопрос 4. Усиление сигналов низкой частоты.

При пояснении принципов усиления с помощью ламп или транзисторов были использованы схемы с резистором R_H в роли нагрузки выходной цепи. Резистивные каскады широко применяют для усиления малых сигналов. Рассмотрим работу таких каскадов подробнее. На рис. 9.а дана схема лампового, а на рис. 9.б — транзисторного резистивного каскада (фильтры развязки в обеих схемах представлены лишь конденсаторами С_ф, пропускающими токи сигналов мимо источника питания).

Ламповый каскад предназначен для усиления напряжения сигнала: усиленное напряжение должно воздействовать на вход следующего каскада и управлять его работой (данный каскад имеет лампу Л₁ следующий — лампу Л₂). Об усилении мощности здесь говорить не приходится, так как, во-первых, цепи сеток работают без расхода мощности, а во-вторых, мощность, расходуемая в резисторе R_h, сама по себе не является полезной. Лампа Л1— пентод, но в резистивном каскаде может применяться и триод. Все детали литания и нагрузки нам уже известны, за исключением конденсатора С_р и резистора Re. Входное напряжение U_m1 подается от генератора сигнала ГС на управляющую сетку лампы Л₁ Усиленное напряжение возникает на резисторе R_н, включенном в анодную цепь лампы Л₁. Но для того чтобы переменное напряжение с резистора R_н воздействовало на управляющую сетку следующей лампы, а постоянное напряжение анодной батареи не попадало в цепь этой сетки, между выходом данного и входом следующего каскада ставится разделительный конденсатор С_р емкостью в десятки тысяч пикофарад. Этот конденсатор должен обладать высоким сопротивлением изоляции для постоянного тока. Наличие разделительного конденсатора делает необходимым включение от сетки на катод резистора Rс: во-первых, через этот резистор подается с нижнего зажима резистора R_K на управляющую сетку лампы Л₂ отрицательное постоянное напряжение смещения; во-вторых, электроны, попадающие с катода лампы Л₂ на ее управляющую сетку и способные образовать на ней отрицательный заряд, который может запереть лампу, стекают через резистор Rс на катод. Поэтому резистор Rс (сопротивлением сотни кОм и больше) называется иногда сопротивлением сеточной утечки (более грубо, просто «утечкой»).

Так составляется схема каскада предварительного усиления (усиления напряжения) на резисторах с применением электронной лампы. Следует еще учесть, что выходные зажимы нашего каскада шунтируются входной емкостью С_вх2 следующего каскада. Обычно эта емкость исчисляется десятками пикофарад (с учетом емкости сетка — катод, емкости между монтажными проводами и емкости деталей на корпус усилителя). К той же емкости С_вх2 следует отнести и выходную емкость лампы Л₁, шунтирующую сопротивление резистора (см. ниже).

Транзисторный каскад собран по схеме с ОЭ на транзисторе Т₁. Он получает от генератора сигнала (ГС) напряжение на базу U_m1. Смещения на базы данного и следующего транзисторов подаются через резисторы R_б.

Рис.9. Резистивные усилительные каскады: а – ламповый; б – транзисторный.

Нагрузочный резистор R_h включен в цель коллектора, с его зажима снимается переменное выходное напряжение U_m2 через разделительный конденсатор С_р. Полезным потребителем энергии сигнала является входное сопротивление транзистора Т₂ следующего каскада. Здесь можно говорить об усилении напряжения, тока и мощности.