В царстве реактивных сопротивлений

Л. – Правильно Рассмотренный вид междуламповой связи через сопротивление и емкость называется резистивно‑емкостной связью. Однако вместо активного сопротивления резистора R₁ можно использовать любого вида реактивное сопротивление, на котором переменная составляющая анодного тока создаст переменное напряжение.

Н. – А можно, например, использовать индуктивное сопротивление?

Л. – Конечно. Иногда в усилителе низкой частоты используется связь при помощи дросселя (рис. 57). В этом случае катушка индуктивности L делается с сердечником.

 

 

Рис. 57. Связь через индуктивное сопротивление (дроссель сердечником).

 

Н. – А какой из этих способов связи лучше?

Л. – Это зависит от обстоятельств. Каждый способ имеет свои достоинства и недостатки.

Основным недостатком резистивно‑емкостной связи является большое падение постоянного напряжения на сопротивлении R₁ (рис. 56). Таким образом, на анод лампы приходится только небольшая часть общего напряжения источника. Дроссельная связь почти не создает падения напряжения постоянного тока, но она имеет другой недостаток. Усилитель с дроссельной связью неодинаково усиливает все низкие частоты.

Н. – Почему же это?

Л. – Разве ты забыл, что индуктивное сопротивление катушки зависит от частоты тока. Поэтому и получается, что для более высоких частот, соответствующих высоким нотам, и индуктивное сопротивление будет более высоким. А следовательно, и переменные напряжения, развиваемые на индуктивном сопротивлении, для высоких звуковых частот будут более высокими, чем для низких. Следовательно, высокие ноты будут усилены больше.

Н. – В то время как активное сопротивление дает одинаковое усиление всех частот. Не правда ли?

Л. – Да, конечно. Наконец, имеется еще один вид сопротивления, часто употребляемого в цепях связи.

Н. – Емкостное сопротивление?

Л. – Нет, конденсатор нельзя включить в анодную цепь, так как тогда на анод первой лампы не попадет постоянное напряжение источника высокого напряжения.

Н. – В таком случае я не знаю, какой еще вид сопротивления ты имеешь в виду, и отказываюсь дальше угадывать.

Л. – Напоминаю тебе, что колебательный контур представляет собой своеобразное сопротивление, имеющее наибольшее значение для тех частот, на которые он настроен.

Н. – Об этом я не подумал. Значит, можно осуществить связь, применяя в качестве нагрузки колебательный контур LC₁ (рис. 58). Вероятно, такая связь пригодна только для усиления высокой частоты?

 

 

Рис. 58. Связь через колебательный контур LC₁.

_{С – разделительный конденсатор, R – резистор утечки сетки.}

 

Л. – Конечно. Теперь ты видишь, что это высоко избирательный вид связи, потому что только токи резонансной частоты контура создадут на нем напряжение, которое и передается на сетку следующей лампы через разделительный конденсатор С.

Н. – Мне кажется, я хорошо понял основные способы связи, которые ты объяснил. Однако я боюсь, что не смогу их применить в схеме с детекторным диодом. Мне непонятно, где у диода вход и выход?

 

 

 

ОСОБЫЙ СЛУЧАЙ

Л. – Действительно, это несколько особый случай, но решение его как нельзя более простое. Ты помнишь, что благодаря односторонней проводимости диода мы получаем в цепи катод – анод односторонние импульсы, которые накапливаются в маленьком конденсаторе. Таким образом, через наушники будет проходить ток низкой частоты.

Н. – Да, но так как речь идет о последующем усилении этого тока, наушников после диода не будет.

Л. – Конечно. Вместо наушников включим резистор R₁, сохраняя также конденсатор (резервуар) С₁ (рис. 59). Ток низкой частоты, проходящий через резистор R₁, создает на нем переменное напряжение, которое через конденсатор связи С₂ подводится к сетке первой лампы усилителя низкой частоты.

 

 

Рис. 59. Связь между диодом детектора Д и триодом усилителя низкой частоты УНЧ. Напряжение на R₁C₁ передается на сетку лампы УНЧ через конденсатор С₂; R₂ – сопротивление утечки; R₃C₃ – цепь сеточного смещения.

 

Н. – А резистор R₂?..

Л. – Это классическое сопротивление утечки, которое ты, к сожалению, сразу не узнал.

Н. – Напротив, я отлично вижу, что R₂ – это сопротивление утечки усилительной лампы.

Л. – Вот и прекрасно!.. Обрати внимание на то, что колебательный контур можно включать не только в анодную цепь, как это показано на схеме, но и в катодную.

Н. – Это понятно. Ведь в любом из этих случаев контур будет определять переменную разность потенциалов между электродами диода.

Л. – Можно еще добавить, что вакуумный диод может быть заменен полупроводниковым (рис. 60).

 

 

Рис. 60. Полупроводниковый диод может заменить ламповый на рис. 59.

 

Н. – Иными словами, не неустойчивым галеновым, а германиевым или кремниевым?

Л. – Да. Попутно можно отметить, что вместо отдельных детекторной лампы – диода и лампы усиления низкой частоты – триода часто применяют комбинированную лампу – диод‑триод, у которой обе системы электродов заключены в одном баллоне. При этом оказалось возможным упростить лампу и сделать общий катод для диода и триода.

Н. – Значит, эта лампа позволяет уменьшить размеры приемника и сэкономить на энергии для питания накала!

Л. – Схема с использованием диод‑триода (рис. 61) совершенно аналогична схеме с отдельными диодом и триодом. Заметь, что резистор R₃ служит для создания отрицательного напряжения на сетке благодаря тому, что потенциал катода положителен относительно отрицательного вывода источника питания. Что же касается анода диода, то он в отсутствие колебаний имеет потенциал катода, потому что ток диода после прохождения через резистор R₁ возвращается непосредственно на катод.

 

 

Рис. 61. Две лампы на рис. 59 объединены в один диод‑триод (детали те же что и на рис. 59).

 

 

ИДЕЯ НЕЗНАЙКИНА

Н. – Мне пришла в голову одна идея.

Л. – Я ей принципиально не доверяю. Впрочем, расскажи.

Н. – Я спрашиваю себя, нельзя ли продолжить упрощение и совместить, например, функции анода диода и сетки триода. Тогда напряжение высокой частоты, приложенное между сеткой и катодом (рис. 62), будет выпрямлено по обычной схеме диодного детектирования. Сетка триода в данном случае будет служить анодом диода, а напряжение низкой частоты, которое будет развиваться на резисторе R₁ и накопительном конденсаторе С₁ окажется приложенным между сеткой и катодом триода, и лампа будет работать как усилитель низкой частоты…

 

 

Рис. 62. Схема сеточного детектирования с последовательным сопротивлением.

 

Л. – Наоборот. Меня развеселило то, что ты сейчас снова открыл и очень хорошо объяснил некогда очень распространенный вид детектирования, который называли сеточным детектированием.

Как ты очень хорошо подметил, речь идет не о специальном виде детектирования, а по существу о диодном детектировании в сочетании с усилением низкой частоты, при котором один и тот же электрод (сетка) служит и анодом диода и сеткой триода. Однако это простое и логичное объяснение не было найдено теми техниками, которые для объяснения такого способа детектирования занимались досужими вымыслами столь же сложными, сколь и туманными[2].

Н. – О, я и впредь готов объяснять все проблемы радиотехники.

Л. – Не будь столь дерзким, мой дорогой Незнайкин, иначе я не покажу тебе настоящую схему сеточного детектирования.

Н. – Значит, она отличается от моей?

Л. – По существу нет. Но для более удобного монтажа следует поменять местами колебательный контур с резистором R₁ и конденсатором С₁ (рис. 63), что принципиально ничего не меняет.

 

 

Рис. 63. Варианты с хемы сеточного детектирования с последовательным сопротивлением.

 

Впрочем, еще лучше соединить сетку с катодом при помощи резистора R₁ непосредственно, как это показано на рис. 64, а не через колебательный контур.

 

 

Рис. 64. Схема сеточного детектирования с параллельным сопротивлением.

 

Но что за каракули ты там царапаешь?

 

 

 

СХЕМА НЕЗНАЙКИНА

Н. – Воодушевленный твоими комплиментами, я нарисовал схему пятилампового приемника (рис. 65). Как видишь, она имеет два каскада усиления высокой частоты (УВЧ₁ и УВЧ₂). Связь между двумя первыми лампами осуществляется при помощи колебательного контура L₃C' и конденсатора связи С₂. Между второй усилительной лампой высокой частоты и диодом Д связь установлена при помощи трансформатора L₄L₅, вторичная обмотка которого настраивается конденсатором С''. Продетектированное и выделенное на резисторе R₄ напряжение через конденсатор C₅ подано на сетку первой лампы усилителя низкой частоты (УHЧ₁), низкая частота через трансформатор Тр действует на последнюю лампу (УНЧ₂), в анодную цепь которой включен громкоговоритель Гр.

Правильна ли моя схема?

Л. – О, конечно, она совершенно правильна, но если ты сделаешь приемник по этой схеме, не исключена возможность, что он будет плохо работать.

 

 

Рис. 65. Схема Незнайкина.

_{R1 , R3, R6 и R7 – резисторы смещении, C1, С3, С6 и С7 – конденсаторы блокировки, R2 и R5 – резисторы утечки сетки.}

 

Н. – Но почему же?

Л. – Потому что в этой схеме имеются элементы, которые в ней не отражены, но которые от этого не менее вредны.

Н. – От этого может разболеться голова.

 

 

 

Беседа тринадцатая

 

 

В этой беседе рассматривается обратная связь, которая в зависимости от ее действия может либо улучшить, либо ухудшить работу радиоприемника. Из различных способов регулировки обратной связи Любознайкин объясняет только основные. Незнайкин рад познакомиться, наконец, с некоторыми многосеточными лампами: лампой с экранирующей сеткой и лампой с тремя сетками – пентодом. Хотите ли Вы следовать за ним по этому пути!..

 

ОБ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Незнайкин. – Можно подумать, что я принимаю то горячий, то холодный душ. Ты то превозносишь меня, то твоя ирония разбивает самые прекрасные порывы моей творческой радиотехнической мысли…

Любознайкин. – Не будь высокопарен, Незнайкин, и скажи, в чем я несправедлив по отношению к тебе.

Н. – Прошлый раз я, правда не без труда, начертил схему великолепного радиоприемника. Проверив ее, ты меня похвалил, а потом вдруг холодно заявил, что «вследствие элементов, которые не видны на бумаге, но которые тем не менее существуют, этот радиоприемник не будет работать». Это неясно и… обидно.

Л. – Успокойся, дружище. Я хотел только коснуться существования паразитных связей, которые неминуемо нарушат работу твоей схемы. Речь идет о связях между сеточной и анодной цепями каждой лампы.

Н. – А каковы же природа и действие этих вредных связей?

Л. – Чтобы тебе это объяснить, обратимся к схеме генератора (рис. 66). Катушка анодной цепи L₂ связана с катушкой L₁, составляющей колебательный контур сетки лампы. Помнишь ли ты, что происходит в результате наличия этой связи?

 

 

Рис. 66. Схема генератора.

_{L1 – катушка в цепи сетки; L2 – катушка в цепи анода.}

 

Н. – Конечно: в сеточной и анодной цепях возникают колебания и генератор представляет собой настоящий маленький передатчик.

Л. – Это так, по крайней мере если степень связи между двумя катушками достаточно велика. Если же связь слаба, то колебаний не будет, но этот случай для нас также очень интересен. Ведь при этом мы будем иметь индуктивное воздействие анодной цепи на сеточную, т. е. воздействие выходной цепи на входную, которое называют обратной связью или обратной реакцией.

Н. – Словом, это вроде символа мудрости древних – змеи, которая сама кусает себя за хвост.

 

 

Л. – Если тебе так нравится… Представь себе, что такая лампа с обратной связью использована в радиоприемнике как усилительная (рис. 67).

Контур L₁C₁ служит для приема высокочастотного сигнала и на нем создается слабое напряжение, которое должно быть усилено. При этом через катушку L₂ будут проходить усиленные токи анодной цепи, которые в свою очередь наведут напряжение на сеточной катушке L₁. Если катушка обратной связи L₂ расположена надлежащим образом по отношению к катушке L₁, то напряжение, наведенное на катушке L₁ катушкой L₂, усилит первоначально существовавшее на сеточной катушке напряжение.

 

 

Рис. 67.  Регенеративный приемник с обратной связью, регулируемой изменением связи между катушками L₁ и L₂.

 

Н. – Таким образом, воздействие анодной катушки L₂ на катушку контура, если я правильно понял, усилит колебания в катушке L₁. Но в этом случае эти усиленные колебания будут опять усилены лампой и вызовут в катушке обратной связи L₂ еще более сильный ток. Этот ток благодаря индукции еще больше усилит колебания в сеточной катушке и т. д. Значит, усиление будет возрастать бесконечно?!

Л. – Не волнуйся, дорогой, при увеличении амплитуды колебаний в цепи сетки одновременно увеличиваются и потери (обусловленные активным сопротивлением и другими причинами), которые, наконец, полностью компенсируют мощность, вносимую из цепи анода. Тем не менее усиление, обусловленное наличием обратной связи, очень значительно, особенно если связь настолько велика, что лампа находится на грани возникновения колебаний или, как говорят, на грани самовозбуждения.