8 Генератори синусоїдальних коливань

8.1. Підсилювачі безперервних сигналів

8.1.1 Принцип роботи підсилювача безперервних сигналів на лампі

Принцип роботи підсилювача показаний на графіках струмів і напруг на рис. 8.1. КолиU_вх=0, через лампу протікає струмI_а0, обумовлений положенням робочої точкиАна характеристиці. Такий стан лампи і підсилювача називається режимом спокою. Струм I_а0 створює на резисторіR_а падіння напруги

.

Отже, напруга на аноді лампи буде дорівнювати

.

У режимі спокою струм I_а0, напруги U_Ra і U_а0 не змінюється.Якщо в момент часу t₁ на вхід підсилювача подається змінна напруга U_вх=U_{m вх}·sinωt, та напруга U_СК на ділянці сітка-катод буде змінюватися, тому що

.

Під дією цієї напруги анодний струм лампи буде змінюватися так, як показано на рис. 8.1.Амплітуда цього струму дорівнює величині I_ma. Таким чином, анодний струм лампи має постійну і змінну складові.

Постійна складова струму проходить по ланцюгу: +Е_а→R_а→(анод-катод) лампи R_К→ ┴ →-Е_К. Змінна складова анодного струму проходить по колу: (анод-катод)→С_К→┴→С_бл→R_а→анод.

Тоді напругу на аноділампи можна записати наступним співвідношенням:

де i_аR_а - змінна складова анодної напруги, що виділяється на резисторі R_а при протіканні по ньому струму.

Змінна складова анодної напруги через конденсатор С_Р2 передається на вихід підсилювача і називається вихідною напругою U_вих.

Коли на вхід підсилювача надходить позитивна напівхвиля синусоїдальної напруги (t₁-t₂), та напруга на аноді лампи зменшується. Конденсатор С_Р2 буде розряджатися по колу: +С_Р2→(анод-катод) лампи→R_К→R_вх→-С_Р2.

За рахунок струму розряду конденсатора С_Р2 на резисторі R_вх створюється напруга негативної полярності.

Розряд конденсатора С_Р2 буде проходити від моменту часу t₁ до моменту часу t₂.

Від моменту часу t₂ до t₃ на вхід надходить негативна на півхвиля вхідної напруги й анодний струм буде зменшуватися, напруга на аноді збільшуватися, а конденсатор С_Р2 буде заряджатися по колу: +Е_а→R_а→С_Р2→R_вх→корпус→-Е_а.

На резисторі R_вх виділяється напруга позитивної полярності.

Перехідне коло С_Р2, R_вх забезпечує передачу на вхід наступного каскаду (на вихід підсилювача) тільки зміну напруги на аноді лампи.

Рис. 8.1- Графіки, що пояснюють принцип підсилення

безперервних сигналів

Таким чином

.

Знак (-) показує, що фаза напруги на виході підсилювача протилежна фазі напруги на вході.

Амплітуда вихідної напруги, що дорівнює U_mвих=I_ma·R_а при визначеному виборі елементів схеми (Е_а, U_зс, R_а) може бути значно більше амплітуди вихідної напруги.

Відношення називається коефіцієнтом підсилення напруги. У цьому і полягає принцип посилення електричних сигналів у лампових підсилювачах. Це порозумівається властивостями електронної лампи, завдяки яким за допомогою слабких електричних сигналів, що подаються на сітку лампи підсилювача, можна керувати струмом в анодному колі лампи й одержувати на навантаженні більш потужні коливання, ніж вхідний сигнал. Це можливо тому, що керуюча сітка лампи знаходиться значно ближче до катода ніж анод, і її вплив на анодний струм великий.

Роль резистора навантаження R_а полягає в тому, що, завдяки йому, напруга на аноді лампи змінюється відповідно до закону зміни вхідного сигналу, що забезпечує підсилення.

Якщо опір резистора R_а дорівнює нулю, на аноді лампи буде постійна напруга U_а=Е_а.Зміни напруги на аноді лампи не буде, а отже, не буде підсилення (U_вих=0).