Лампы с переменной крутизной

Изменение усиления в лампах, предшествующих детектору, осуществляется путем изменения их крутизны. Крутизна, как мы это видели при изучении характеристик ламп, постоянна лишь на линейном участке характеристики. Как только смещение достигает нижнего изгиба характеристики, крутизна снижается и может в конечном итоге стать равной нулю (когда анодный ток исчезает при сильном смещении).

Все лампы, охваченные системой АРУ, имеют специальную характеристику – это лампы с переменной крутизной. Крутизна у них весьма постепенно изменяется в зависимости от изменения смещения. Характеристика не имеет резких изгибов и на всех ее участках небольшой отрезок кривой легко может быть приравнен прямой. Таким образом, где бы ни находилась рабочая точка, искажения, вносимые нелинейностью, будут незначительными, если мы имеем дело с малыми амплитудами сеточного напряжения.

Чем большую абсолютную величину имеет отрицательное смещение, тем меньше крутизна, а следовательно, и усиление лампы. Так, изменяя в известных пределах смещение лампы с переменной крутизной, мы можем изменять ее усиление от максимального значения до такой малой величины, что это будет скорее ослаблением, чем усилением.

 

 

Работа АРУ

Регулировка усиления перед детектором (которая по сути дела является ничем иным, как регулировкой чувствительности приемника) могла бы производиться вручную, например путем регулировки потенциала сетки или, что эквивалентно, потенциала катода лампы с помощью потенциометра. Но в автоматическом регуляторе необходимое напряжение смещения снимается с детектора.

Действительно, напряжение низкой частоты в точке X (см. рис. 106) диодного детектора в каждый момент пропорционально средней интенсивности принимаемых сигналов. Это отрицательное напряжение используется в качестве смещения в цепях сеток предшествующих ламп, которые включаются, таким образом, в цепь АРУ (рис. 154).

 

 

Рис. 154. Блок‑схема радиоприемника с АРУ.

_{1 – усилитель высокой частоты; 2 – детектор; 3 – усилитель низкой частоты; 4 – цепь АРУ.}

 

Следует отметить, что начальное смещение ламп получается обычным способом в результате падения напряжения на сопротивлении, включенном между катодом и минусом высокого напряжения. Напряжение АРУ добавляется к нему, создавая увеличение смещения, с тем чтобы в бóльшей или меньшей степени ослабить усиление каждой лампы.

Когда вследствие замираний интенсивность принимаемых антенной сигналов снижается, падает также и детектированное напряжение в точке X; в результате этого дополнительное смещение уменьшается и усиление ламп возрастает, нейтрализуя тем самым эффект замираний.

 

 

Постоянная времени

Значение автоматического регулятора усиления заключается в стабилизации громкости воспроизведения. Речь, конечно, идет не о том, чтобы свести мощность всех звуков к одной и той же величине, лишая музыку всех ее нюансов.

Наоборот, контраст между пианиссимо и фортиссимо по мере возможности должен полностью сохраняться. Стабилизироваться должна только средняя громкость звучания.

Для достижения этого нужно сделать так, чтобы при кратковременных изменениях интенсивности сигналов (например, при громких аккордах) АРУ не срабатывало. Быстрые изменения интенсивности нейтрализуют с помощью специальной цепи, например из резистора R₁ и конденсатора C₁ (рис. 107). Эта цепь отводит переменные составляющие напряжения к какой‑либо точке с постоянным потенциалом (например, к минусу высокого напряжения) и имеет большую постоянную времени.

Постоянная времени выражается в секундах и численно равна произведению R в омах на С в фарадах. Так, например, сопротивление 500 000 ом и конденсатор 0,1 миф (или 0,0000001 ф) будут иметь постоянную времени 500 000·0, 0000001 = 0,05 сек (или 1/20 сек). В результате все изменения, имеющие длительность менее 1/20 сек, не будут переданы этим устройством. Звуковые частоты, принимаемые радиоприемниками, выше 20 гц, т. е. длительность их меньше 1/20 сек, замирания же, за редкими исключениями, протекают значительно медленнее. Поэтому мгновенные изменения напряжения, вызываемые даже самыми низкими звуковыми частотами, не окажут никакого влияния на усиление до детектора; однако колебания интенсивности, обусловленные замираниями, пройдут через систему с такой постоянной времени и усиление ламп и изменится соответствующим образом.

 

 

Задержанная АРУ

В настоящее время для детектирования применяют, как правило, двойные диоды с общим катодом. Это позволяет разделить функции детектирования и автоматической регулировки усиления. Как было показано на рис. 108, верхний диод выполняет роль детектора, на нижний же напряжение высокой частоты подается через конденсатор C₁ малой емкости, и падение напряжения на резисторе R₁, обусловленное детектированным током, используется как напряжение АРУ. Однако использование двойного диода в таком виде не дает существенного преимущества. Его применение представляет действительный интерес при устройстве задержанной АРУ.

Так называют систему регулировки, которая вступает в действие только в случае превышения интенсивностью принимаемых сигналов некоторого минимального значения. Какой интерес представляет такое устройство?

Обычная АРУ, которую мы только что рассмотрели, действует при наличии малейшего сигнала в антенне. Выражение «действует» означает «снижает чувствительность приемника». Однако при слабых сигналах этого как раз не требуется.

Чтобы не мешать приему дальних или слабых передач, необходимо, чтобы регулятор включался только в случае превышения сигналом определенного уровня. Мы задерживаем действие регулятора, чтобы он начинал реагировать только на сигналы, создающие на детекторе напряжение, превышающее некоторое заданное напряжение и именуемое напряжением задержки. В этом заключается цель задержанной АРУ.

Ее устройство весьма просто (рис. 155).

 

 

Рис. 155. Задержанная АРУ. Основная часть схемы обведена жирной линией. Напряжение U создает задержку.

 

Чтобы напряжение АРУ возникало только при сигналах, превышающих определенную интенсивность, на анод нижнего диода, выделенного для АРУ, подается отрицательное по отношению к катоду напряжение. Это смещение получается за счет падения напряжения, создаваемого анодным током триодной секции комбинированной лампы на резисторе Яг, включенном между катодом и минусом высокого напряжения. Благодаря напряжению U, возникающему между катодом и соответствующим образом выбранной точкой этого сопротивления, потенциал нижнего анода становится отрицательным по отношению к катоду. В результате сигналы, создающие на диоде напряжение, меньшее, чем U, не будут сопровождаться появлением тока через диод и, следовательно, падением напряжения на резисторе R₁. Детектирование и образование регулирующего напряжения могут иметь место лишь при напряжении на диоде, превышающем напряжение задержки U.

Таким образом, сохраняя максимальную чувствительность при слабых сигналах, АРУ вступает в действие при наличии более сильных.

Из рис. 155 видно, что верхний диод (осуществляющий детектирование для выделения низкой частоты) не зависит от напряжения задержки, так как сопротивление его нагрузки – резистор R соединен непосредственно с катодом. На схеме этот резистор включен потенциометром и служит для ручной регулировки громкости звука.

 

 

Бесшумная настройка

Когда приемник, снабженный АРУ, не настроен на какой‑либо передатчик, его чувствительность максимальна. При этом он с максимальной мощностью принимает все электрические возмущения, которые вызываются атмосферным электричеством (атмосферные помехи) и бесчисленными промышленными.

Оптовыми и медицинскими электрическими машинами и приборами (индустриальные помехи, порождаемые двигателями, генераторами, выключателями и особенно искрением электрических машин, световой сигнализации, электрических звонков и пр.). Эти помехи создают очень неприятный шум, когда, вращая ручку конденсатора переменной емкости, ведут поиск какой‑либо станции и проходят интервалы между станциями.

Чтобы избавить радиослушателя от этого раздражающего шума, в некоторых приемниках применяют систему бесшумной настройки, заглушающую шум, пока приемник не настроен на станцию. Здесь мы не будем рассматривать различные применяемые для этого системы. Большая часть их основана на использовании напряжения АРУ, подаваемого на лампы низкой частоты. При отсутствии сигналов эти лампы так «заперты» большим смещением, что приемник становится немым. Но, когда приемник настроен, возникающее напряжение АРУ отпирает лампу низкой частоты, восстанавливая ее смещение до нормальной величины

Устройства бесшумной настройки применяются редко, так как они работают не всегда удовлетворительно, а иногда становятся причиной серьезных искажений.