Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы - Сворень Рудольф Анатольевич (читаем бесплатно книги полностью TXT) 📗

Это свойство используется и в фазоинверторе с катодной связью (рис. 62, 4), где переменные составляющие анодных токов Л'₁ и Л''₁ несколько отличаются. Здесь переменное напряжение U'_c1 на сетку Л''₁ снимается с катодного сопротивления R_к (точнее, R_к + R^*_к), так как сетка для переменного напряжения соединена непосредственно с корпусом через конденсатор С''_с1.Для получения идеальной симметрии, то есть для того чтобы соблюдалось равенство U'_вых = U''_вых, сопротивление анодной нагрузки R'_a1 должно быть несколько меньше, чем R''_a1. Только в этом случае при одинаковых выходных напряжениях токи ламп не будут равны и на R_к появится переменное напряжение, необходимое для работы каскада. Это напряжение будет и при одинаковых сопротивлениях анодной нагрузки, но анодные токи ламп Л'₁ и Л''₁, а значит, и переменные напряжения U'_вых и U''_вых в этом случае будут несколько отличаться. При достаточно большом сопротивлении R_к необходимая величина U''_c1 получается при незначительной разнице между выходными сигналами, и асимметрия фазоинвертора лежит в допустимых пределах. Каскад охвачен отрицательной обратной связью и хорошо поддерживает начальную степень симметрии.

На практике находят применение все рассмотренные схемы фазоинверторов; каждая из них имеет свои достоинства и недостатки. Трансформаторная схема, несмотря на все ее минусы, незаменима в том случае, когда двухтактный выходной каскад работает с сеточными токами. Фазоинвертор с разделенной нагрузкой (рис. 60, 1, а) имеет хорошую частотную характеристику, однако не дает никакого усиления. Фазоинвертор с катодной связью мало чувствителен к пульсациям анодного напряжения и почти не создает нелинейных искажений.

К его недостаткам относят некоторые трудности получения идеальной симметрии, в частности при одинаковых сопротивлениях анодной нагрузки. Автобалансная схема дает значительно большее выходное напряжение по сравнению с двумя предыдущими, однако и она не лишена недостатков — здесь появляется асимметрия на высших частотах, частотная характеристика хуже, чем в схеме с разделенными нагрузками, и коэффициент нелинейных искажений выше, чем в схеме с катодной связью. Выбор той или иной схемы фазоинвертора зависит от требований, предъявляемых ко всему усилителю и к фазоинверсному каскаду, в частности.

Выбор схемы усилителя низкой частоты и путей для получения той или иной выходной мощности, как правило, зависит от имеющихся у радиолюбителя основных деталей: силовых и выходных трансформаторов, вентилей и фильтров для выпрямителя, усилительных ламп и, в первую очередь, выходных ламп. Самое широкое распространение получили выходные пентоды и лучевые тетроды (для обоих типов второй элемент в названии — буква «П»), такие, как 6ПЗС, 6П6С, 6П1П, 6П14П и др. Каждая из этих ламп, разумеется, имеет свои особенности. Так 6П14П обладает весьма высокой крутизной, и поэтому на сетку ее можно подавать значительно меньшее напряжение сигнала, чем это требуется для других ламп; лампы 6П1П и 6П6С, по сравнению с другими, позволяют получить несколько меньшие нелинейные искажения.

Что же касается выходной мощности, то у всех сетевых ламп (так называют лампы, накал которых можно питать переменным током) эта мощность примерно одинакова и составляет 5–6 вт (рис. 80). Конечно, существуют и более мощные лампы, выходная мощность которых достигает десятков, сотен ватт и даже многих киловатт. Но все это лампы специального назначения — для мощных радиостанций и радиоузлов. Радиолюбители в своих конструкциях усилителей и радиоузлов такие лампы используют очень редко — любителям, как правило, хватает обычных приемо-усилительных ламп, то есть ламп, предназначенных для приемников, телевизоров, усилителей магнитофонов, радиограммофонов и т. п.

Наряду со многими ценными качествами (небольшие габариты, экономичность и др.) у приемо-усилительных ламп, есть одно совершенно бесспорное достоинство — можно зайти в радиомагазин и легко купить любую из них. Мощность, указанная среди параметров выходной лампы, относится к случаю, когда она работает в классе А при номинальном анодном напряжении — для большинства сетевых ламп 250 в. Изменив режим работы лампы и класс усиления, можно получить совсем другую величину Р_вых. Минимальная мощность, как вы сами понимаете, не ограничена — можно довести лампу до того, что ее выходная мощность будет равна нулю. Выходные лампы обычно работают при анодных напряжениях не менее 150–180 вив этом случае дают мощность около 2 вт.

Что же касается верхней границы, то здесь основным ограничением является допустимая для данной лампы мощность рассеивания на аноде. Постоянная составляющая анодного тока I_а0 и постоянное напряжение на аноде U_а0, если их перемножить, покажут ту постоянную мощность P_а0, которую лампа потребляет от выпрямителя. Часть этой мощности расходуется на создание усиленного сигнала — хорошо знакомой нам мощной копии. Та часть потребляемой мощности P_а0, которая не идет в дело, естественно, в лампе теряется: в основном она затрачивается на нагревание анода.

Тепло, которое анод может рассеять без чрезмерного перегрева, ограничено, и, таким образом, ограничена мощность потерь Р_а.п. Это и кладет предел увеличению выходной мощности: чтобы больше выдавать, нужно больше брать и, к сожалению, больше терять.

Кстати говоря, в классе А наибольшая мощность теряется при отсутствии сигнала. Ввиду постоянства I_а0 (I_пок) в классе А от выпрямителя потребляется всегда одна и та же мощность. И естественно, что вся она теряется на аноде, если нет никаких полезных затрат (если нет входного сигнала, то и выходная мощность равна нулю). В классе В, наоборот, при отсутствии сигнала лампа заперта и ничего не потребляет от выпрямителя, а с увеличением сигнала растет I_а0, и потери тоже возрастают. Наибольшая мощность потерь на аноде в классе АВ зависит от ряда факторов и обычно соответствует некоторому среднему уровню выходного сигнала.

Неудачно рассчитанный или плохо налаженный каскад, в котором мощность, теряемая на аноде, превышает допустимую величину, в буквальном смысле слова, виден издалека. Аноды ламп накаляются до красного свечения, объявившиеся в баллоне остатки газа усиленно ионизируются. Ионный ток создает в баллоне фиолетовое свечение, а положительные ионы бомбардируют и разрушают катод. Лампа не в состоянии долго работать в таких тяжелых условиях. Она очень быстро (при сильной перегрузке буквально через несколько минут) выходит из строя и часто заодно приводит в негодность такие ответственные узлы усилителя, как блок питания или выходной трансформатор.

С учетом возможностей той или иной лампы, в том числе с учетом ее допустимой мощности рассеивания на аноде и экранной сетке, рассчитаны типовые режимы для наиболее распространенных выходных ламп. Некоторые из этих режимов приведены в табл. 13, из которой видно, что две лампы 6ПЗС, работая в двухтактной схеме в классе АВ₂ с фиксированным смещением от отдельного источника, развивают выходную мощность около 50 вт. Примерно такую же мощность, но в более легком режиме (класс AB₁, автоматическое смещение создается на катодном сопротивлении) можно получить, если в каждом плече двухтактной схемы установить две соединенные параллельно лампы 6ПЗС. Не забудьте, что в этом случае вдвое уменьшается оптимальное сопротивление нагрузки и вдвое возрастает постоянная составляющая анодного тока (вместо двух стало четыре лампы!). Для получения нужного смещения в катодную цепь следует включить уже не 250 ом, как указано в табл. 13, а 125 ом.