РОЗДІЛ III.

ПІДСИЛЮВАЧІ НИЗЬКОЇ ЧАСТОТИ ТА ЕЛЕКТРОАКУСТИЧНА

АПАРАТУРА.

Серед різноманітних процесів у радіоапаратурі найбільш поши­реним є процес підсилення. Коливання звукової частоти підси­люються у приймачах, передавачах, телевізорах, радіотрансляцій­них вузлах, вимірювальних приладах, апаратурі дротового зв’язку. Підсилювачі застосовують при сучасному звукозапису та звуко­відтворенні. Вони забезпечують існування звукового кіно. Нині підсилювачі знаходять все ширше застосування у різних приладах для фізичних досліджень, в медичній апаратурі для діагностики, у схемах автоматичного регулювання тощо.

Сучасні підсилювачі відрізняються один від одного за призна­ченням, а отже, і за схемами, конструкціями, кількістю ламп.

Даний розділ ознайомлює з найбільш поширеними схемами під­силювачів низької частоти, а також з процесами в них. Крім того, наприкінці розділу подано відомості про будову і роботу найбільш поширеної електроакустичної апаратури (гучномовців, мікрофо­нів, звукознімачів).

§ 17. Основні принципи підсилення.

Найголовнішим призначенням трьохелектродної лампи є під­силення змінної напруги. Для з’ясування цієї можливості розгля- немо схему, зображену на рис. 55. У сіткове коло тріода тут ввімкнено два джерела — батарею Б_c і джерело змінної напруги Г (наприклад, генератор або вторинну обмотку трансформатора). Розглянемо вплив напруг цих джерел на анодний струм лампи з допомогою сіткової характеристики (рис. 56). Нехай, наприклад, напруга батареї Б_c дорівнює U_c . Якщо при цьому змінна напруга на сітку не подається (генератор Г не працює), то анодний

Рис. 55. Схема підсилення за допомо­гою тріода.

струм матиме величину . Коли ж генератор Г вироблятиме змінну напругу з амплітудою U_{c макс}, його напруга додаватиметься до напруги батареї, внаслідок чого напруга на сітці лампи коливатиметься в межах від U_c —U_{c макс}

до U_c + U_{c макс} . Такі зміни сіткової напруги при­ведуть до коливань анодного струму від І_а0 — І_{а макс} до І_а0 + І_{а макс}.

Точка О на характеристиці лампи, яка відповідає анодному струму І_а0, при відсутності змінної напруги на сітці лампи, називається робочою точкою. Положення робочої точки при незмінній анодній напрузі залежить, як це зрозуміло, від величини постійної напруги на сітці U_c . Ця постійна напруга називається сітко­вим зміщенням.

При подачі змінної напруги на сітку анодний струм буде пульсую­чим. Такий пульсуючий струм можна розглядати як сукупність двох струмів: постійного І_а0 та змінного з амплітудою І_{а макс} . 3 рис. 56 очевидно, що величина постійного струму І_а0 залежить від напру­ги зміщення U_c , а амплітуда змінного струму І_{а макс} — від ампліту­ди змінної сіткової напруги U_{c макс}. В анодне коло ввімкнено опір R_a, на якому від проходження анодного струму відбувається спадан­ня напруги. Постійна складова анодного струму викличе спадання по-стійної напруги, а змінна складова — спадання змінної напруги. Навіть дуже малі змінні напруги на сітці лампи викликатимуть порівняно великі змінні складові анодного струму лампи.

Якщо величина опору R_a буде достатньо великою, спадання змінної напруги на ньому може виявитися значно більшим за змінну напругу, підведену до сітки лампи, а це і означатиме підсилювальну дію лампи.

Зрозуміло, що процес підсилення відбувається за рахунок енергії джерела анодного живлення — батареї чи випрямляча.

Розглянемо кількісну сторону цього явища. Нехай амплітуда змінної напруги на сітці дорівнює U_{c макс}; при крутизні характеристики лампи S і сталій анодній напрузі батареї, якби не було опору в анодному колі, ця змінна напруга викликала б появу змінної складової анодного струму, амплітуду якої можна визначити, розглядаючи трикутник оbс (рис. 56).

Як видно з трикутника оbс,

bс = ос tg α,

але ос = U_{c макс} , bс = І_{а макс} , а tg α = = S.

Таким чином,

І_{а макс} = S U_{c макс}

Але завдяки наявності опору R_a в анодному колі анодна напруга знизиться на величину І_{а макс} R_a , що в свою чергу приведе до зменшення анодного струму.

З визначення внутрішнього опору лампи

але в нашому випадку Δ U_a = І_{а макс} R_a

Тому

Отже, анодний струм зменшиться на зазначену величину і амплітуда змінної складової анодного струму І_{а макс} буде описуватися таким рівнянням:

Розв’язавши це рівняння відносно І_{а макс} , знаходимо:

Оскільки , (коефіцієнту підсилення лампи), то, користуючись законом Ома для повного кола, можемо скласти схему, в якій величина струму визначатиметься останнім рівнянням. Для цього джерело повинне розвивати

е. р. с., що дорівнює μU_макс, мати внутрішній опір R_i і буде навантаженням на опір R_a (рис. 57). Така схема називається еквівалентною схемою підсилювально- го ступеня. Застосування еквівалентних схем спрощує розгляд роботи підсилювачів.

На навантаженні R_a відбуватиметься спадання змінної напруги. Амплітуда цього спадання за законом Ома дорівнює:

А коефіцієнт підсилення ступеня, тобто відношення підсиленої напруги до напруги на сітці:

Не слід плутати коефіцієнт підсилення підсилювального сту­пеня (К) з коефіцієнтом підсилення лампи (μ). Коефіцієнт підси­лення ступеня завжди менший за коефіцієнт підсилення лампи, бо дріб —завжди менший за одиницю.

Вираз для коефіцієнта підсилення ступеня можна трохи ви­дозмінити:

В більшості сучасних ламп внутрішній опір має високі значення, а тому

R_i > R_a i <1. Нехтуючи у знаменнику дробом в порівнянні з одиницею, дістаємо наближений вираз:

К = S R_a.

З останнього видно, що коефіцієнт підсилення ступеня пропор- ціональний крутизні застосовуваної лампи.(В еквівалентних схемах не відбивається стала складова анодного струму, що не становить інтересу з точки зору підсилення).