Незнайкин формулирует задачу

Н. – Словом, в хорошем приемнике нужно усиливать как высокую, так и низкую частоты (рис. 44). Но что касается усиления, то я полагаю, мы уже все узнали.

 

 

Рис. 44. Простейшая скелетная схема приемника прямого усиления.

_{УВЧ – усилитель высокой частоты, повышающий чувствительность и избирательность;}

_{Д – детектор;}

_{УНЧ – усилитель низкой частоты, увеличивающий громкость звучания;}

_{Гр – громкоговоритель.}

 

Л. – Глубоко заблуждаешься, дружище. Ты знаешь о роли усилительной лампы и о том, что малейшие изменения напряжения, поданного на вход лампы (т. е. между сеткой и катодом), вызывают значительные изменения анодного тока. Но ты совсем не знаешь, каким образом устроены цепи связи, которые позволяют включить последовательно две усилительные лампы.

 

 

Н. – Мой учитель математики всегда утверждал, что ясно сформулированная задача уже наполовину решена. Так вот я и попытаюсь изложить задачу, которую ты только что мне задал. В лампе (рис. 45) имеется «вход» – это сетка и катод. Между этими двумя электродами включается переменное напряжение высокой или низкой частоты. Кроме того, имеется «выход» – это анодная цепь, в которой между анодом и положительным полюсом источника высокого напряжения мы можем снимать изменяющийся по величине анодный ток. Но чтобы заставить работать следующую лампу, нам нужен не переменный ток, а переменное напряжение, которое мы должны подать между ее сеткой и катодом.

 

 

Рис. 45. "Четыре основные точки" лампы (на входе между сеткой и катодом и на выходе между анодом и положительным полюсом источника высокого напряжения).

 

Л. – Ты на правильном пути. Напрашивается необходимость преобразования переменного анодного тока в переменное напряжение.

Н. – Это легко сказать, но я не вижу, каким образом этого можно добиться.

Л. – Такое преобразование может быть сделано, например, при помощи трансформатора…

 

 

СТАРОЕ ЗНАКОМСТВО

Н. – А что это за прибор – трансформатор?

Л. – Трансформатор? Так ведь это твой старый знакомый, только ты не знал его имени. Так называют прибор, имеющий две индуктивно связанные обмотки. Ты уже знаешь, что когда по первой обмотке проходит изменяющийся по величине ток, во второй обмотке наводится индуктированное напряжение.

Если через первую обмотку (называемую первичной) пропустить переменный ток, то во второй обмотке (вторичной) электроны начнут постоянно перемещаться в соответствии с индуктирующим током, создавая таким образом переменное напряжение между концами обмотки (рис. 46).

 

 

Рис. 46. Переменный ток в первичной обмотке I трансформатора Тр наводит переменное напряжение на зажимах вторичной обмотки II.

 

Н. – Теперь я вижу решение: достаточно включить в анодную цепь первой лампы первичную обмотку трансформатора, а его вторичную обмотку присоединить к сетке и катоду второй лампы (рис. 47). При этом в первичной обмотке будет проходить изменяющийся по величине анодный ток первой лампы. Он наведет переменное напряжение на концах вторичной обмотки, которое окажется приложенным между сеткой и катодом второй лампы… Одним словом, все, как водится во всех хороших домах.

 

 

Рис. 47. Трансформаторная связь двух усилительных ламп.

 

Л. – Подожди торжествовать, дружище. Пока наша схема имеет серьезный недостаток. Ты, вероятно, уже заметил, что каждая лампа в этой схеме имеет свой источник высокого напряжения, предназначенный для создания анодного тока. Однако идет ли речь о батарее или о другом источнике питания, он является дорогостоящим прибором. Теперь представь себе, что если (в целях получения большого усиления) мы хотим применить не две, а три или больше ламп, то нам понадобится столько же источников высокого напряжения, а это будет сопряжено с большими расходами.

 

 

 

ПРОБЛЕМЫ ПИТАНИЯ

Н. – А, может быть, можно использовать один общий источник для питания всех ламп?

Л. – Именно так и делается в действительности. Посмотри на рис. 48; три усилительные лампы питаются от одного источника высокого напряжения. Их катоды соединены с отрицательным полюсом.

 

 

Рис. 48. Питание трех ламп от общего источника высокого напряжения Б_а.

 

Н. – Мне кажется, что это правильно. Вместо того, чтобы готовить еду для каждой лампы индивидуально, их кормят из общей кухни ресторана.

 

 

Л. – Поскольку ты дошел до этого сам, позволь тебе напомнить, что питание лампы состоит не только из источников высокого напряжения и накала, но и из источника отрицательного сеточного смещения.

Н. – Действительно. Я совершенно забыл об этом добавлении, о котором ты уже говорил. Если я правильно припоминаю, сетка должна иметь такое отрицательное напряжение по отношению к катоду, чтобы рабочая точка находилась на прямолинейном участке характеристики лампы, и под действием приложенного к лампе переменного напряжения сетка никогда не должна становиться положительной.

Л. – Ты забыл, что сетка должна иметь такое отрицательное напряжение, чтобы рабочая точка не выходила за пределы прямолинейной части характеристики во избежание искажений при усилении колебаний.

Н. – Каким же путем мы практически сделаем сетку отрицательной по отношению к катоду? Я думаю, что проще всего использовать для этого маленькую батарейку от карманного фонаря.

Л. – Так делают в приемниках, питание которых производится от батарей. Но большинство ламповых радиоприемников питается не от батарей, а от осветительной сети переменного тока. Чтобы в этом случае получить напряжение смещения, применяют столь же остроумный, сколь и простой прием, используя падение напряжения за счет анодного тока на сопротивлении, включенном в цепь катода.

 

 

 

НЕЗНАЙКИН В РОЛИ ЭЛЕКТРОНА

Н. – Сначала скажи мне, что такое падение напряжения.

Л. – Когда поток электронов встречает на своем пути сопротивление, электроны преодолевают его с трудом. Поэтому на входе сопротивления происходит накапливание электронов, а на выходе сопротивления электронов окажется меньше, чем на входе. Следовательно, вход сопротивления будет более отрицателен, чем выход (рис. 49). Созданное таким образом напряжение при прохождении тока через сопротивление называется падением напряжения. Оно тем больше, чем больше проходящий через сопротивление ток и чем больше само сопротивление^{7}.

 

 

Рис. 49. Проходя через сопротивление R, ток создает на его концах падение напряжения. Стрелкой показано направление движения электронов.

 

Н. – Это похоже на поведение людей, которые, стремясь выйти из помещения через узкий проход, скапливаются перед ним. Когда они, наконец, вырываются на простор, где можно свободно вздохнуть, то сразу понимают, что такое разность давлений или падение напряжения.

 

 

Л. – Я вижу, что ты легко вошел в роль электрона. Чтобы вернуться к вопросу о сеточном смещении, соберем схему (рис. 50), в которую включим резистор R с необходимым сопротивлением на пути анодного тока между отрицательным полюсом источника высокого напряжения и катодом.

 

 

Поток электронов внутри лампы идет от катода к аноду, а во внешней цепи он проходит через первичную обмотку трансформатора связи Тр, источник высокого напряжения и через резистор R возвращается на катод. Проходя через резистор, этот поток образует на его концах падение напряжения, причем знак на его нижнем конце окажется отрицательным по отношению к верхнему. Сетка присоединена к нижнему концу резистора, а катод – к верхнему. Таким образом, сетка будет иметь отрицательное напряжение по отношению к катоду.

 

 

 

Рис. 50. Анодный ток, проходя через резистор R создает напряжение, которое прикладывается между сеткой и катодом лампы.

 

Н. – Это оказалось довольно простым. Но для чего служит конденсатор С?

Л. – Не забудь, что анодный ток лампы является постоянным только до тех пор, пока постоянно напряжение на сетке. Когда же к сетке прикладывается переменное напряжение, то и ток в анодной цепи начинает изменяться с той же частотой. Изменяющийся анодный ток с трудом проходил бы через сопротивление резистора, конденсатор же представляет для этого тока более легкий путь. Говорят, что через конденсатор С проходит переменная составляющая анодного тока.

Н. – Значит, для получения напряжения смещения в анодную цепь каждой усилительной лампы надо включить резистор?

Л. – Конечно. Для примера я нарисую тебе схему с двумя усилительными лампами (рис. 51), связанными трансформатором Тр. Первая получает смещение от резистора R₁, а вторая – от резистора R₂.

 

 

Рис. 51. Двухламповый усилитель, в котором сеточное смещение создается с помощью резисторов R₁ и R₂.