7. Реостатный усилительный каскад с общим анодом

Принципиальная схема усилительного каскада с общим анодом (ОА) - катодного повторителя - приведена на рис.19а, а его эквивалентная схема - на рис.19б.

Рассмотрим основные свойства каскада с катодной нагрузкой на средних частотах. Из рис.19а видно, что в любой момент времениU_С=U_ВХ-U_ВЫХ. При подаче на сетку лампы положительного напряжения анодный токI_Аувеличивается, а следовательно, увеличивается падение напряжения на сопротивленииR_К, которое является выходным напряжением U_ВЫХ=I_АR_К. При уменьшении напряжения на входе лампы выходное напряжение уменьшается. Таким образом, выходное напряжение каскада с общим анодом находится в фазе с входным напряжением. Анодный ток лампы управляется напряжением сетка – катодU_С. НапряжениеU_Сскладывается из напряженияU_ВХиU_ВЫХтак, как это показано на рис.20.

Таким образом, в каскаде с катодной нагрузкой имеется стопроцентная отрицательная обратная связь по напряжению. Все выходное напряжение является напряжением обратной связи U_=U_ВЫХи=1. Формула для коэффициента усиления по напряжению принимает следующий вид:, где К_U– коэффициент усиления усилителя без обратной связи. Он равен К=S_dR_К, следовательно, на средних частотах, где S_d– динамическая крутизна лампы. Таким образом, коэффициент усиления по напряжению каскада с общим анодом всегда меньше единицы и приближается к единице с увеличением произведения S_dR_К. Каскад с катодной нагрузкой, у которого коэффициент усиления близок к единице, часто называют катодным повторителем, так как напряжение на его выходе по величине и фазе повторяет напряжение на входе.

Усилитель с катодной нагрузкой имеет большой коэффициент усиления по току, так как анодный ток, являющийся выходным, значительно превосходит ток сетки, который является входным. В соответствии с этим коэффициент усиления по мощности каскада с ОА является также большим.

Усилитель с общим анодом (катодной нагрузкой) имеет более высокое входное сопротивление и более низкое выходное сопротивление по сравнению с каскадом с общим катодом. Можно показать, что при 1и оказывается порядка сотен Ом.

Входное сопротивление у каскада с ОА значительно больше, чем у каскада с ОК. В схеме с ОК все напряжение U_ВХприкладывается ко входу лампы и напряжениеU_СК=U_ВХ. В схеме с ОА напряжениеU_СК=U_ВХ-U_ВЫХ(с учетом фазы). Поэтому для одной и той же лампы при одинаковых входных напряжениях входной ток в схеме с ОА значительно меньше, чем в схеме с ОК. Так как, иI_ВХ,ОК I_ВХ,ОА, то R_ВХ,ОАR_ВХ,ОК.

Катодный повторитель обладает более широкой полосой пропускания по сравнению с усилителем с ОК в области верхних частот. Как уже было сказано выше, снижение усиления на верхних частотах происходит вследствие шунтирования сопротивления нагрузки паразитными емкостями. Поскольку в усилителях с ОК и ОА паразитные емкости примерно одинаковы, а выходное сопротивление усилителя с ОА значительно меньше, чем усилителя с ОК, то и шунтирующее действие выходного сопротивления усилителя с ОА происходит на значительно больших частотах, чем для усилителя с ОК.

8. Реостатный усилительный каскад с общей сеткой

Принципиальная схема усилительного каскада с общей сеткой (ОС) показана на рис.21. Здесь входной сигнал подается на сопротивлениеR_К, включенное между катодом и сеткой лампы. СопротивлениеR_Киспользуется для создания отрицательного смещения на сетку и не может быть большим (R_КR_А). Поэтому входное сопротивление каскада невелико. При поступлении положительного периода входного напряженияU_ВХна катод, на сетку попадает отрицательная полуволна этого напряжения и анодный ток уменьшается. Напряжение на аноде увеличивается, так как падение напряжения наR_Апри этом уменьшается (U_А=Е-IR_А-IR_К). Переменная составляющая анодного токаI_А=-S_dU_ВХ. Оценка входного сопротивления каскада дает:. ПриS_d=5мА/В сопротивлениеR_ВХ=200ОМ.

Коэффициент усиления каскада по напряжению на средних частотах . Так как обычно1, то коэффициент усиления каскада с общей сеткой примерно такой же, как у каскада с общим катодом. Выходное сопротивление каскада с ОСR_ВЫХR_А, т.е. большое.

В усилителе с ОС имеется параллельная ООС по току. Действительно, при повышении входного напряжения и увеличения за счет этого потенциала катода, анодный ток уменьшается и в соответствии с этим уменьшается падение напряжения на сопротивлении R_К. Таким образом, напряжение наR_Кувеличивается за счет входного сигнала и уменьшается за счет падения анодного тока, т.е. имеет место ООС.

Широкое применение нашли резонансные усилители с ОС, обладающие высокой устойчивостью работы.