книги из ГПНТБ / Комаров Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера

Так как в трансформаторе всегда имеются потери энер­ гии и они влияют на передачу мощности из первичной об­ мотки во вторичную, то в формулу необходимо ввести коэф­ фициент полезного действия трансформатора т). Тогда окон­ чательно получим:

в режиме А. Постоянное напряжение на аноде лампы прини­ мают равным порядка 0,9 Е а (напряжения источника пита­ ния), а постоянное напряжение на экранирующей сетке лам­ пы чаще всего выбирают равным напряжению Еа. Одно­ тактные каскады применяются при выходной мощности, не

превышающей величины 3—4 вт. Рассмотрим вкратце работу одно­

тактного усилителя мощности. На вход каскада подается напряжение UBX. Под воздействием этого напря­ жения анодный ток лампы начинает изменяться по закону входного напря­ жения. Переменная составляющая анодного тока протекает через пер­ вичную обмотку выходного трансфор­ матора и создает в его сердечнике пе­ ременный магнитный поток. Этимпотоком на вторичной обмотке индуктиру­ ется вторичная э.д.с., и через про­

водник звуковой катушки громкоговорителя протекает переменный ток звуковой частоты. Звуковая катушка сов­ местно с диффузором приходит в колебательное движение, и в пространстве, окружающем громкоговоритель, возникают колебания звуковой частоты.

Постоянная составляющая анодного тока лампы также протекает по первичной обмотке трансформатора, создавая вредное намагничивание сердечника, часто приводящее к его насыщению. Последнее влечет за собой появление боль­ ших искажений усиливаемого сигнала. Чтобы избежать этого, сердечник трансформатора выбирается достаточно

140

большой величины (объем и сечение) и в нем создают воз­ душный зазор. Введение воздушного зазора несколько уменьшает индуктивность обмотки трансформатора, что является нежелательным явлением, но частично устраняет

от однотактного может работать в таком режиме, когда отрицательное смещение на управляющей сетке полностью запирает лампу в отсутствие сигнала. Рабочая точка при

а две одинаковые лампы, соединенные между собой опре­

обеих ламп протекают по отдельным секциям первичной обмотки выходного трансформатора, имеющим одинако­ вое количество витков. Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы переменные составляющие анодных токов ламп имели п р о т и в о п о л о ж н ы е ф а з ы , т. е. если ток первой лампы увеличивается, то ток второй лампы в это время должен уменьшаться. Для этого на вход каждой из ламп каскада подается отдельное входное напряжение, причем фазы этих напряжений также долж­ ны быть противоположными. Вся схема каскада оказывает­ ся с и м м е т р и ч н о й относительно земляного прово­ да, имеющего по переменным токам нулевой потенциал.

141

Принцип работы каждой из ламп двухтактного кас­ када не отличается от принципа работы лампы в одногактном каскаде. Все положительные качества двухтактной схемы создаются не за счет каких-либо «особых» режимов работы ламп, а за счет последовательного соединения ламп по переменному току. При таком соединении анод­ ные токи ламп протекают в секциях первичной обмотки выходного трансформатора навстречу друг другу. Это приводит к ряду особенностей, существенно улучшающих качественные показатели двухтактного усилителя сравни­ тельно с однотактным. Рассмотрим более подробно эти

лампы подведено входное напряжение, убывающее по вели­ чине (отрицательная полуволна), и ее анодный ток, наобо­ рот, у м е н ь ш а е т с я . Так как анодные токи проте­ кают по первичной обмотке в разные стороны, то при уве­ личении тока в одной половине первичной обмотки (при одновременном уменьшении тока в другой ее половине) результирующий магнитный поток в сердечнике трансфор­ матора увеличится в два раза, что практически означает увеличение вдвое (при одинаковых лампах) полезной выходной мощности двухтактного каскада.

Эта особенность схемы позволяет получить большие выходные мощности при использовании относительно ма­ ломощных ламп. Выходную мощность каскада можно еще более увеличить, включая в каждое плечо схемы несколь­ ко ламп параллельно.

,2. Применение двухтактного усилителя мощности улуч­ шает условия работы источника анодного питания Еа. Когда ток одной лампы увеличивается, то ток другой лампы уменьшается на такую же величину, а общий ток, потребляемый схемой от источника Е а, будет постоянным по величине. При потреблении от источника питания по­ стоянного тока напряжение на его зажимах также будет постоянным, что важно для случая когда от этого источ­ ника питается сложное многокаскадное устройство.

142

При однотактной схеме усилителя мощности от источ­ ника анодного питания потребляется пульсирующий ток, что вызывает изменение напряжения на внутреннем со­ противлении самого источника. Это же вызывает появление в схеме различных вредных связей, ухудшающих работу данного приемника или усилителя.

3. В двухтактной схеме усилителя мощности отсут­ ствует подмагничивание сердечника выходного трансфор­ матора, неизбежное в однотактной схеме. Происходит это потому, что постоянные составляющие анодных токов ламп, которые вызывают появление постоянных подмагничивающих магнитных полей, протекают по первичной обмотке в противоположные стороны. Постоянные подмагничивающие магнитные поля, созданные этими токами ламп, имеют противоположные направления и взаимно уничтожают друг друга. Такая особенность двухтактной схемы позволяет применять в усилителе мощности выход­ ной трансформатор с значительно меньшим объемом и се­ чением стального сердечника при одновременном умень­ шении вносимых усилителем искажений. Из-за отсутствия явления подмагничивания в сердечнике выходного тран­ сформатора двухтактного каскада воздушного зазора нет.

4. Двухтактная схема усилителя мощности нечув­ ствительна к пульсациям напряжения источника анодного питания Еа. Это обусловливается тем, что увеличения и уменьшения анодных токов ламп, вызываемые пульса­ циями напряжения анодного питания, происходят одина­ ково во времени для обеих ламп. Магнитные поля, создан­ ные в сердечнике трансформатора этими токами, будут иметь противоположное направление и так же, как это имело место для постоянных составляющих, взаимно унич­ тожат друг друга.

5. Двухтактная схема усилителя мощности обеспечи­ вает меньшие нелинейные искажения при той же полез­ ной выходной мощности. Как известно, характеристики ламп всегда в какой-то степени являются нелинейными и лампа при усилении сигнала искажает его форму. Иска­ жение формы сигнала характеризуется появлением в нем дополнительных составляющих различных частот, кото­ рых ранее в этом сигнале не было (гармонические составля­ ющие, или «гармоники»). Частоты гармонических составля­ ющих всегда кратны основной частоте усиливаемого сиг­ нала. Наибольшую амплитуду имеет вторая гармоника.

143

Она в основном и определяет искажения для схемы дан­ ного усилителя. В двухтактной схеме усилителя мощнос­ ти токи второй гармоники, а также и всех остальных чет­ ных гармоник, содержащихся в токах обеих ламп, имеют одинаковую фазу (изменяются во времени одинаково). Протекая по первичной обмотке выходного трансформа­ тора в разные стороны, эти токи создают в сердечнике противоположно направленные магнитные поля, которые также взаимно компенсируются.

Благодаря своим положительным качествам двухтакт­ ная схема усилителя мощности получила самое широкое распространение и применяется во многих приемниках первого и высшего классов.

К недостаткам двухтактной схемы следует отнести относительную сложность, необходимость подбора одина­ ковых ламп в обоих плечах, а также необходимость двух противофазных входных напряжений. Для получения та­ ких напряжений в схему усилителя низкой частоты при­ ходится вводить фазоинверсный усилитель.

К А Ч Е С Т В Е Н Н Ы Е П О К А З А Т Е Л И У С И Л И Т Е Л Е Й Н И З К О Й Ч А С Т О Т Ы

Для оценки качества любого усилителя низкой час­ тоты существуют некоторые общие показатели, к которым относятся: выходная мощность, чувствительность, полоса пропускаемых частот, коэффициенты амплитудных и час­ тотных искажений. Рассмотрим эти параметры и установим зависимость их от элементов схемы усилителя.

В ы х о д н а я м о щ н о с т ь . Под понятием выход­ ной мощности имеется в виду та электрическая мощность, которая развивается при работе усилителя на нагрузоч­ ном сопротивлении, т. е. на зажимах звуковой катушки громкоговорителя. Величину мощности можно определить из выражения:

144

количеством и типом применяемых в нем ламп, а также зависит от режима работы этих ламп.

Понятие о выходной мощности усилителя низкой час­ тоты неразрывно связано с понятием об амплитудных (нелинейных) искажениях. Источником нелинейных иска­ жений может быть лампа выходного каскада (из-за нелиней­ ности ее характеристики) и выходной трансформатор (из-за возможного насыщения его сердечника). Чем больше выходная мощность данного усилителя, тем больше вели­ чина нелинейных искажений, вносимых в усиливаемый сигнал. Величина нелинейных искажений характеризует­ ся так называемым к о э ф ф и ц и е н т о м г а р м о н и к ,

тельности подразумевается способность усилителя нор­ мально работать при подведении к его входу малых по уровню напряжений. Количественно чувствительность определяется тем минимальным напряжением, поданным на вход усилителя, при котором на его выходе развивает­ ся номинальная, т. е. расчетная, мощность. Номинальная выходная мощность получается на выходе оконечного каскада усилителя при подаче на его вход вполне опреде­ ленного по величине входного напряжения. Следователь­ но, чувствительность усилителя низкой частоты зависит от коэффициента усиления каскадов, стоящих перед уси­ лителем мощности (каскадов усилителя напряжения). Чувствительность усилителя низкой частоты приемни­ ков второго класса невысока и характеризуется величи­

от микрофона или воспроизводящей магнитной головки, чувствительность достигает значения единиц и десятков милливольт.

П о л о с а п р о п у с к а е м ы х ч а с т о т . Ко входу усилителя низкой частоты подводится напряжение не одной частоты, а целый спектр частот. Этот спектр в зависимости от назначения усилителя может иметь боль­ шую или мёныиую ширину. В силу некоторых причин усилитель низкой частоты неодинаково усиливает различ­ ные частотные составляющие спектра входного сигнала.

145

Наиболее хорошо усиливаются средние частоты данного спектра. Более высокие и более низкие частоты усиливают­ ся хуже. Если построить график зависимости коэффициен­ та усиления усилителя от частоты входного сигнала, то получится кривая, примерный вид которой изображен на рис. 87.

Чтобы оценить с точки зрения пропускаемых частот

контура. Полосой пропускания усилителя низкой часто­

чили название граничных частот полосы пропускания. Ослабление усиления в области самых низких и самых высоких частот объясняется тем, что в схеме усилителя наряду с активными сопротивлениями имеются и реак­ тивные сопротивления, величина которых зависит от час­ тоты протекающего через них тока. Так, на пропускание сигналов низших частот влияют конденсаторы, стоящие в цепях катодов и экранирующих сеток ламп, а также переходные конденсаторы. Кроме того, сильно влияет на пропускание низших частот индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора. На пропускание высших частот оказывают влияние паразитные емкости схемы и так называемая индуктивность рассеяния выход­ ного трансформатора. Для того чтобы ослабить влияние первичной обмотки трансформатора, необходимо ее ин­ дуктивное сопротивление сделать достаточно большим на самых низких частотах усиливаемого спектра. С этой целью для первичной обмотки выбирают большое число

витков при достаточно большом сечении сердечника. Паразитная емкость каскада имеет сравнительно ма­

лую величину (практически 15—30 пф при среднем качест­ ве монтажа), и поэтому ее влияние проявляется только

146

на самых высших усиливаемых частотах. На низших и средних частотах сопротивлением, которое оказывает паразитная емкость переменным токам, можно пренебречь. Наличие паразитной индуктивности рассеяния выход­ ного трансформатора можно объяснить тем, что при проте­ кании переменных токов через первичную обмотку вокруг нее создается переменное магнитное поле, которое частич­ но замыкается в сердечнике, а частично рассеивается в окружающем пространстве. Явление рассеивания прояв­ ляется тем больше, чем выше частота усиливаемого сиг­ нала. Оно приводит также к уменьшению коэффициента усиления каскада в области высших частот.

Из-за совместного действия паразитной емкости и ин­ дуктивности рассеивания коэффициент усиления схемы в области высших частот уменьшается и в частотной ха­ рактеристике усилителя в области высших частот появ­ ляется спад (см. рис. 87).

Как видно из характеристики, усиление, которое обес­ печивает усилитель, оказывается неравномерным, а это означает, что данный усилитель вносит в усиливаемый

ставляет собой отношение коэффициента усиления для дан­

на вход системы части напряжения, действующего на выхо­

вольно, напряжение с выхода схемы по каким-либо цепям проникает на вход, и тогда говорят, что в данной схеме имеется паразитная обратная связь. Паразитная обрат­ ная связь всегда считается вредной, и ее стремятся устра­ нить, используя определенные способы.

Однако иногда обратную связь умышленно вводят в схе­ му. Тогда часть выходного напряжения схемы (напряже­ ние о б р а т н о й с в я з и ) подается на вход усилителя. В зависимости от фазы напряжения обратной связи разли­

147

чают п о л о ж и т е л ь н у ю и о т р и ц а т е л ь н у ю о б р а т н у ю с в я з ь .

При положительной обратной связи фаза напряжения обратной связи с о в п а д а е т с фазой напряжения, действующего на входе схемы. При этом оба напряжения суммируются, и к сетке лампы усилителя оказывается приложенным увеличенное напряжение. Коэффициент усиления схемы возрастает, но его качественные показа­ тели ухудшаются (полоса пропускания становится уже,

ния через специальное сопротивление выходного тока

этих схемах напряжение обратной связи получается пу­ тем деления выходного напряжения схемы при помощи специальных делительных цепей.

по нему протекают и постоянная и переменная составляю­

148

на входе действует положительная полуволна входного напряжения. Потенциал управляющей сетки лампы воз­ растает, что влечет за собой увеличение анодного тока лампы. Протекая по резистору R K, анодный ток создает на нем падение напряжения, также нарастающее по вели­ чине. Если считать, что потенциал нижнего конца резис­

шается.

Для устранения отрицательной обратной связи достаточ­ но уничтожить падение переменного напряжения на ка­ тодном резисторе Дск, что обычно и делается путем вклю­ чения параллельно этому резистору конденсатора Ск.

Отрицательную обратную связь можно сделать час­ тотно-зависимой, т. е. зависящей от частоты выходного

рад). Тогда на высоких частотах сопротивление такого конденсатора будет достаточно малым, обратная связь окажется ликвидированной и коэффициент усиления

149