точным. Это искажение происходит вследствие захода сеточного напряжения в отдельные моменты времени (при положительных полупериодах) на верхний загиб характеристики.

Чтобы избежать искажений, подключим в качестве батареи смещения батарейку от карманного фонарика, дающую напряжение около 5 в. Построив график анодного тока во времени (рис. 201), убоимся, что смещение помогло мало: искажения не стали меньще, только вместо положительных стали срезаться отрица- тельные полупериоды колебаний. Значит, слишком большое смешение может привести к таким же искажениям усиливаемого напряжения, как и полное отсутствие смещения., Поэтому смещение

-5 -. -J -2 -Г О +1 +2 Напряжение на сетне

Рис. 201. Графическое изображение усиления колебаний при слишком большом напряжении смещения на сетке

следует брать такой величины, чтобы рабочая точка А находилась на середине прямолинейного участка характеристики (рис. 202). Тогда искажения будут минимальными. а если амплитуда подводимого напряжения настолько увеличится, что перестанет умещаться на прямолинейном участке характеристики лампы, то искажения будут симметричные: срезаться будут одновременно rttwio-жительные и отрицательные полупериоды напряжения (рис. 203). Такие искажения менее заметны на слух, чем односторонние.

Итак, для безыскаженного усиления необходимо, чтобы наибольшая из амплитуд усиливаемого напряжения укладывалась на прямолинейном участке анодно-сеточной характеристики лампы. Для этого должна быть выбрана лампа с достаточно большим линейным участком анодно-сеточной характеристики и смещение на ее сетку должно быть подано такое, чтобы рабочая точка располагалась на середине этого участка. Напряжение выхода каскада

Рис. 202. Графическое изображение усиления колебаний при правильно выбранном режиме усиления

Рис. 203. Графическое изображение усиления при слишком большой амплитуде колебаний напряжения на сетке дампы

to to

96 X

(о

н

о

х

Е

§2

Л R PJ р

о )=( о ов

Е я о

ф

)= ов р о

ч

!Г X О

1 о

при соблюдении указанных условий будет строго пропорционально управляющему напряжению на входе каскада, но больше его по амплитуде.

Казалось бы, чтобы получить большее усиление от каскада, надо брать большее анодное сопротивление. Однако это верно только при сравнительно небольших величинах сопротивления. Начиная с некоторой величины анодного сопротивления, усиление падает. Это объясняется тем, что с увеличением анодного сопротивления уменьшается анодный ток лампы, так как большая часть на- пряжения падает на анодном сопротивлении и только малая часть

1 U о (U

ста

О: о С <о

3 3 ш Ё

о

о э-о. аз

соаротавленйе

Сопротивление фильтра

fSS 0

Янодное . напряжение

Рис. 204. Каскад предварительного усилителя на подогревном триоде

напряжения источника питания действует на аноде лампы. Кроме того, когда анодное сопротивление сравнительно велико, сильнее сказывается влияние емкостей лампы и монтажа, уменьшающих усиление на верхних звуковых частотах.

Для каскадов на вакуумных триодах анодное сопротивление обычно берут в два - три раза больше внутреннего сопротивления лампы.

В табл. 16 приведены основные электрические данные реостатных Каскадов предварительного усиления низкой частоты на вакуумных триодах. Схема предварительного усилителя на подогревном вакуумном триоде приведена на рис. 204, При применении прямонакальных вакуумных триодов предварительный усилитель имеет схему, изображенную на рис. 199.

Хотя усил:чтели на сопротивлениях наиболее просты, дешевы и дают наименьшие искажения, все же иногда отдается предпочтение другим видам анодной нагрузки. Например, часто бывает очень важно, чтобы аппаратура работала при малом анодном напряжении.

Рис. 205. Схема дроссельного каскада усиления

В этом случае больше подходит схема дроссельного каскада усиления, показанная на рис. 205. Сопротивление дросселя постоянному току можно сделать настолько небольшим, что практически все напряжение анодной батареи будет действовать на аноде лампы. Но для переменной части анодного тока (для переменной составляющей) дроссель представляет большое сопротивление, и поэтому на нем будет создаваться большое переменное напряжение; каскад даст большое усиление, значительно большее, чем можно было бы получить от усилителя на сопротивлениях при той же анодной батарее. Однако у дроссельного каскада имеются серьезные недостатки. Дроссель - сложная, тяжелая (по сравнению с сопротивлением), дорогая и довольно ненадежная деталь, так как на обмотку его идет большое количество тонкого провода; кроме того, в дроссельном каскаде усиление сильно зависит от частоты. На рис. 206 показаны частотные характеристики каскадов усиления низкой частоты на сопротивлениях и на дросселе. Неравномерность частотной характеристики дроссельного усилителя, объясняется так. На самых нижних частотах емкость дросселя и монтажа не сказывается, и усиление тем больше, чем выше частота (ведь индуктивное сопротивление прямо пропорционально частоте). На средних частотах на усиление начинает влиять емкость дросселя и монтажа. Емкостное сопротивление с увеличением частоты уменьшается. Это сначала замедляет возрастание коэффициента усиления каскада с частотой, а затем быстро его уменьшает; в частотной характеристике образуется завал на верхних звуковых частотах.

Дроссельный каскад, несмотря на все его недостатки, позволяет получить большое усиление на средних звуковых частотах при пониженном анодном напряжении и применяется в усилителях, рассчитанных на включение головных телефонов.

В усилителе на сопротивлениях усилительные способности лампы используются не полностью, при применении дросселя этот недостаток в значительной степени устраняется.

Можно сделать усилители, коэффициент усиления которых будет еще больше, чем у каскадов на дросселе.

В этом случае вместо дросселя в анодную цепь лампы надо поставить повышающий трансформатор. Трансформаторный каскад усиления, как и дроссельный, не дает линейной частотной характеристики, так как обмотки междулампового трансформатора обладают сравнительно большой собственной емкостью. Эта емкость не только искажает ход частотной характеристики, но может при не-

удачном выборе параметров обмоток создать резонанс с индуктивностью одной из обмоток трансформатора на частоте, лежащей в спектре слышимых частот.

Для подавления резонанса параллельно обмоткам трансформатора включают сопротивление или наматывают на трансформатор

Дроссель в анодной цепи лампы

Диодное сопротивление (большое)

WQQ то шд ШО

5000 вто ,

Частотаугерц

Рис. 206. Частотные характеристики каскадов усиления низкой частоты на сопротивлениях и на дросселе

специальную короткозамкнутую обмотку из нескольких витков толстого провода. Увеличивая потери в трансформаторе, делают кривую резонансного контура менее острой. Однако этот метод, уменьшая усиление каскада, все же не может обеспечить достаточно хорошей частотной характеристики. Поэтому применение трансформатора оправдывается лишь тогда, когда следующая за ним лампа потребляет мощность в своей сеточной цепи.

Предварительные усилители собираются также на пентодах (рис. 207). Внутреннее сопротивление пентодов очень велико (до нескольких миллионов омов), поэтому для усилителя на пентоде не удается подббрать такого анодного сопротивления, величина которого была бы в несколько раз больше внутреннего сопротивления пентода. Обычно считают нормальным, если анодная нагрузка пентода в десять раз меньше его 0 внутреннего сопротивления. При этом, конечно, от каскада нельзя получить усиления, близкого к паспортному коэффициенту усиления пентода; практически усиление не превышает- 8-10% этого значения. Но так как коэф--0 фициенты усиления большинства пентодов выше 1000, то и коэффи-Рис. 207. Каскад предварительного Диент^! усиления каскадов на пен-усиления на пентоде тодах достигают 100 и более,

Коэффициент усиления каскада пентодного усилителя на сопротивлении можно подсчитать, если крутизну характеристики пентода, выраженную в миллиамперах на вольт, умножить на величину анодного сопротивления в тысячах омов.

Например, определим, какое усиление можно снять с лампы 6Ж8 при анодной нагрузке 69 ком, если анодное напряжение и напряжение на экранирующей сетке равны 100 в каждое. Поскольку крутизна при этом напряжении равна 1,6 ма/в, то коэффициент усиления равен 1,6-69=110.

Предварительные усилители низкой частоты на транзисторах

Ввиду меньшей устойчивости схем или меньшего усиления устойчивого каскада на точечном транзисторе по сравнению с каскадом на плоскостном транзисторе малоопытному радиолюбителю

5,0

П1В

15к

Выход

zoja

1 дов

Рис. 208. Каскад предварительного усиления по схеме с общей базой

рекомендуется для первых конструкций пользоваться плоскостными германиевыми транзисторами типа П1, П6, П2, П8 (последние два для выходных каскадов). Эти транзисторы позволяют создавать малогабаритные и экономичные усилители низкой частоты.

Для усиления напряжения наша промышленность выпускает плоскостные германиевые транзисторы П1, П5, П6, П13. Из них наиболее подходят для радиолюбителей транзисторы П1 как более дешевые и распространенные.

Приведем практические схемы каскадов предварительного усиления на плоскостных германиевых транзисторах. На рис. 208 показан каскад усиления напряжения на транзисторе П1В, включенном по схеме с общей базой.

Такой каскад может быть применен в качестве входного при получении сигнала от прибора с низкоомным выходом: низкоом-ного электромагнитного звукоснимателя или динамического микрофона. Напряжение батареи питания должно быть 25-40 в. Сопротивление смещения Ro в цепи базы может быть взято около 1 ком, но лзчше его подобрать так, чтобы ток от батареи при отсутствии усиливаемого сигнала был равен 0,6-0,8 ма. Коэффициент усиления такого каскада по напряжению при использовании транзистора

15 Ю, в. Костыков, л. Н. Ермолаев 225

П1В и питающем напряжении 40 в равен 60 (35 дб), если входное сопротивление следующего каскада значительно больше 15 ком. Неискаженное выходное напряжение в этих условиях может достигать 4 в.

Изображенный на рис. 209 каскад предварительного усиления по схеме с общим эмиттером имеет значительно большее входное и меньшее выходное сопротивления, чем предыдущая схема. Это позволяет применить в схеме переходные конденсаторы меньшей емкости. Крохме того, здесь отсутствуют сопротивление смещения и блокировочный конденсатор, имевшиеся в предыдущей схеме. Подбор сопротивлений в цепи базы и коллектора для этой схемы менее критичен, чем для предыдущей. При приведенных на схеме данных каскад дает усиление около 50 при нагрузке на однотипный каскад, причем неискаженное выходное напряжение на нем может достигать 10 в. Благодаря простоте и компактности схема каскада с общим эмиттером находит наибольшее применение по сравнению с другими схемами.

+3Q6 Выход

Рис. 209. Каскад предварительного усиления по схеме с общим эмиттером

Выход +306

Рис. 210. Каскад усиления по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель)

Когда выходной каскад усилителя на транзисторе требует значительной мощности в управляющей цепи, то для согласования такого каскада, имеющего низкое входное сопротивление, с предварительным каскадом, имеющим высокое выходное сопротивление, можно применить переходный согласующий (понижающий) трансформатор или каскад по схеме с общим коллектором. На рис. 210 показана схема такого каскада, собранного на транзисторе П1А. При использовании транзисторов другого подтипа сопротивление от источника питания к базе надо подобрать так, чтобы общий потребляемый каскадом ток в отсутствии сигнала был около 2 ма. В случае применения такого каскада в качестве входного с пьезозвуко-снимателем или пьезомикрофоном входной конденсатор ставить не следует. Сам каскад дает ослабление напряжения в среднем в два - три раза, но позволяет полностью использовать усиление соседних с ним каскадов.

Схемы усилителей низкой частоты на транзисторах с переходными трансформаторами позволяют получить хорошее согласование каскадов и, следовательно, достаточно полное использование

их усилительных способностей, но в практике радиолюбителей они находят ограниченное применение ввиду сложности изготовления качественных и одновременно малогабаритных и надежных трансформаторов низкой частоты. При применении же обычных больших трансформаторов низкой частоты теряются преимущества в весе и габаритах, характерные для схем на полупроводниковых приборах,-

Ламповые выходные каскады

Выходной каскад для головных телефонов или громкоговорителя Рекорд мало отличается от каскада предварительного усилителя. В таком маломощном оконечном каскаде, как и в усилителе напряжения, употребляются маломощные приемные лампы^ В анодную цепь лампы непосредственно или через выходной трансформатор включаются громкогово- j>v ритель или головные телефоны (рис. 211). . HI

Для выходных каскадов, работающих на динамический громкоговоритель, обычно применяются выходные пентоды (6П14П, 6П18П) или близкие им по свойствам специ- 0- альные выходные тетроды (6П1П, 6ПЗС). Для батарейных приемников, кроме специальных выходных пентодов, применяются универсальные приемные пентоды, работающие в двухтактных схемах.

Современные пентоды и выходные тетроды позволяют получить в три раза большие выходную мощность и КПД, чем триоды с такой же мощностью, расходуемой на накал катодов. Однако современные выходные лампы, рассчитанные для работы в однотактных схемах, имеют все же низкий КПД. Это связано с тем, что у лампы используется только прямолинейный участок характеристики и рабочая точка выбирается на его середине. Это значит, что и в то время, когда сигнала на сетке нет или он очень мал, через лампу течет анодный ток довольно большой величины. Такой наиболее распространенный класс усиления, когда работа производится на прямолинейном участке характеристики лампы и анодный ток через лампу проходит все время, называется классом А.

Усилитель, работающий в режиме класса А, дает самые маленькие искажения, но и самую маленькую мощность, которую можно снять с данной лампы. КПД такого каскада очень мал: от 65% до 75% мощности, потребляемой лампой от анодного источника, расходуется на вредный нагрев лампы и только 25-35% обращается в полезную мощность переменного тока звуковой частоты. Это значит, что если мы правильно нагрузили хорошую выходную лампу и хотим снять с нее мощность 2 вт, то к ее анодной цепи

15* 227

Рис. 211. Схема выходного каскада для головных телефонов или громкоговорителя Рекорд

надо подвести мощность 5-6 вт от источника анодного питания. Потребление приемником нескольких лишних ватт на первый взгляд не может привести к большим потерям мошности. Однако в нашей стране работают миллионы приемников, и даже самая маленькая экономия в одном приемнике приводит в итоге к экономии громадной энергии.

Представим себе, что в классе А работают 2000 узлов проводного вещания мощностью по 1000 вт. На 2000 кет мошности, передаваемой громкоговорителем, пришлось бы потерять бесцельно 6000 кет из-за плохого КПД радиоузлов. Такой мощности хватило бы для освещения жилой площади города с полумиллионным населением. Это очень большие потери.Если перевести в батарейном приемнике Родина выходной каскад в режим класса А, то анодной батареи, которой ему до перевода хватило бы на год, может не хватить и иа. три месяца.

Рис. 212. Схема двухтактного выходного каскада

Для улучшения КПД выходных каскадов применяют так называемые двухтактные усилители, работающие в режиме класса Б (рис. 212). Рабочая точка у каждой из двух ламп усилителя класса Б выбрана так, что при отсутствии сигнала ток через лампу почти не проходит.

Как видно из схемы усилителя, средняя точка втозэичной обмотки входного трансформатора соединяется с катодами ламп. Поэтому переменное напряжение, подаваемое на сетки этих ламп,-всегда имеет противоположные знаки. В течение каждой половины периода одна лампа (на сетке которой действует отрицательная полуволна напряжения) заперта, а другая (на сетке которой действует положительная полуволна напряжения) отперта и усиливает эту полуволну. В следующий полупериод лампы меняются ро-ями: та которая была запертой, усиливает напряжение, а усиливавшая- запирается. В выходном трансформаторе усиленные полуволны от поочередной работы ламп складываются, и в нагрузке (во вторичной обмотке выходного трансформатора) протекает ток, повторяющий своей формой подведенное к сеткам ламп напряжение. При этом неопасно, что лампы работают и на криволинейном нижнем участке характеристики, поскольку искажения, возникающие от этого в одной лампе, компенсируются противоположными искажениями в другой. Подбором ламп эти искажения можно свести к минимуму.