Файл: Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 337
Скачиваний: 3
ник анодного питания с постоянным напряжением Ел. Практически всегда RK <С /?, <С И„.
Величины сопротивлений и емкостей обычно бывают следующие: /?а = 50—200 ком, /?п =1—2 Мом, Я«= 100—3000 ом, С„= 10—50мкф, Сп =0,01—0,1 мкф, С б л = Ю—50 мкф.
В схеме усилителя лампа выполняет роль управляемого сопро тивления. Благодаря резистору Ra она работает в динамическом режиме. Это означает, что изменения анодного тока сопровожда ются изменениями анодного напряжения.
Рис. 2.18. Графики физических процессов, происходящих в резисторном усили тельном каскаде на триоде, при усилении напряжения средней частоты. В дан ном примере:
£ . = • 2 0 0 ' в ; |
Е„—-1 |
в; U„, „„ =0,75 |
в; U„ |
_ v = 30 о; К = 40 |
a |
g |
т вх |
in |
вых |
Математическая запись динамического режима каскада имеет
следующий вид: |
|
Иа = £ . — *.•;/?«. |
(2-41) |
Это уравнение анодной динамической характеристики. Оно за |
|
писано в предположении, что /х'к <С ^ а <С |
В изменениях анод |
ного напряжения и заключается полезный эффект работы резисторного каскада.
Более подробно физические процессы в резисторном усилителе
иллюстрируются графиками, изображенными на рис. 2.18. Из них |
|
видно, что в исходном режиме (до момента |
^ ) напряжение на сет |
ке неизменно и в анодной цепи проходит |
постоянный ток / а 0 . Он |
протекает от +Еа, |
через резистор Ra, лампу и резистор |
RK. |
Напряжение на ячейке смещения |
|
|
• |
Eg = -IIU-RK. |
(2.42) |
230
Напряжение на аноде лампы в исходном режиме постоянно и равно
|
UaQ — Ea — /а0- |
(Ra + |
RK). |
|
|
Но обычно с достаточной точностью можно считать |
|
||||
|
^„о = |
|
|
|
(2-43) |
Конденсатор Сп заряжен до напряжения |
U&u-\-Es~l)&0, |
так как |
|||
Eg<^.Ua0. |
Конденсатор С к заряжен |
до напряжения |
Eg. |
На выходе |
|
усилителя в исходном режиме напряжения нет. |
|
|
|||
Теоретическое определение величин / а 0 , |
UaQ и Eg |
наиболее про |
|||
сто получается графическим способом. Для этого достаточно найти
точку |
исходного |
режима |
(ТИР) |
на |
любой динамической |
характе |
|||||||||
ристике. Она |
находится |
при помощи |
линии |
исходного |
|
режима |
|||||||||
(ЛИР) . Ее уравнение очень простое: ug=ia'RK. |
|
В сеточной |
системе |
||||||||||||
координат (ia —ug ) |
эта линия прямая. Поэтому ее проводят по двум |
||||||||||||||
точкам |
(нулевого |
и произвольного тока). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
В анодной системе координат |
(t'a —ыа ) линия исходного |
режима |
|||||||||||||
близка |
к прямой, |
но проводить ее все же лучше |
через |
несколько |
|||||||||||
точек. |
Оба построения показаны |
на |
рис. 2.18. |
Выбором |
величины |
||||||||||
сопротивления RK |
можно получить точку исходного режима |
на |
пря |
||||||||||||
молинейном участке сеточной динамической характеристики |
(СДХ). |
||||||||||||||
С момента |
tx |
на вход усилителя подается |
синусоидальный испы |
||||||||||||
тательный сигнал |
средней частоты и напряжение |
на сетке |
лампы |
||||||||||||
изменяется с амплитудой Umg=Umw!i |
|
около |
значения Eg. Анодный |
||||||||||||
ток становится |
пульсирующим. |
Он |
изменяется с |
амплитудой |
/ т а |
||||||||||
около среднего значения |
/ а 0 . Очевидно, |
что |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Ana — $d ' Umg — ^d ' Um B X , |
|
|
|
|
(2.44) |
||||||
где Sd—крутизна |
|
рабочего участка |
СДХ. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Таким образом |
с момента tx в анодной цепи лампы |
появляется |
|||||||||||||
переменный ток, синфазный с сеточным напряжением. |
Из |
графи |
|||||||||||||
ков видно, что в положительный |
полупериод |
входного |
напряжения |
||||||||||||
(от t\ |
до t2) |
мгновенные |
значения анодного |
тока |
превышают |
его |
|||||||||
постоянную составляющую, т. е. ia >/ao- Следовательно, в это вре мя переменный анодный ток проходит в одном направлении с по стоянным анодным током.
Основная цепь переменного тока такова: он выходит из катода, проходит через конденсаторы С к и Сбл, а затем, пройдя через ре зистор Ra, входит в лампу через вывод анода. Это объяснение про хождения переменного анодного тока основано на представлении лампы в виде эквивалентного генератора. Возможность такого до пущения была строго доказана при объяснении эквивалентной схе
мы усилителя |
(см. § 3 гл. 1). |
|
|
|
|
||
Во |
время |
отрицательного полупериода |
входного напряжения |
||||
(от t<i |
до /3 ) |
мгновенные |
значения |
анодного тока |
меньше |
его по |
|
стоянной составляющей, т. |
е. i a < / a „ . |
Это означает, |
что в |
данное |
|||
время |
переменный анодный |
ток проходит |
в лампе |
навстречу по- |
|||
.231
стоянно'му току. Он выходит из анода, проходит через резистор R&, конденсаторы СбЛ и С„, а затем входит в лампу через вывод катода.
Из схемы усилителя и графиков процессов видно, что измене ния напряжения на нагрузке лампы и изменения ее анодного на
пряжения |
одинаковы по величине. На резисторе |
R& они оинфазны |
|
с анодным |
током (увеличение |
i a приводит к увеличению напряже |
|
ния на R&), |
а на аноде лампы |
они противофазны |
(увеличение г'а со |
провождается уменьшением н а ) . Амплитуду изменения этих напря жений удобно определять так:
^та — 1ща. • Ra= Sd- Um вх • R a . |
(2.45) |
Переходная цепь CnRn представляет собой делитель |
пульси |
рующего анодного напряжения. Его постоянная составляющая вы
деляется |
на конденсаторе |
С ш а переменная |
составляющая |
на рези |
|
сторе Rn. |
Это утверждение |
справедливо, если —i-<C/?n . |
При В Ы - |
||
полнении данного условия можно считать, что |
|
||||
|
U т вых = |
|
Uта = ^d ' Ра ' Uт |
в х . |
|
Отсюда следует, что коэффициент усиления резисторного каска |
|||||
да в области его средних |
частот* |
|
|
||
|
K e |
= |
J L ^ » = s d R t . |
|
(2.46) |
|
|
|
и rn вх |
|
|
Если рабочий участок СДХ прямолинейный, то
и тогда
Заметим, что в резисторном каскаде с анодной нагрузкой вы ходное напряжение противофазно входному.
б) Э к в и в а л е н т н а я с х е м а |
р е з и с т о р н о г о |
к а с к а д а |
|
и е г о |
ч а с т о т н а я |
х а р а к т е р и с т и к а |
|
Из формулы (2.48) может создаваться впечатление, |
что коэф |
||
фициент усиления |
резисторного |
каскада не зависит от частоты. |
|
Однако это не так. |
|
|
|
Для выяснения частотных свойств усилителя составляют его полную эквивалентную схему. Она получается на основании урав-
* В ламповых усилителях обычно пользуются только одним коэффициентом усиления (по напряжению). Поэтому вместо Ки пишут К- Коэффициент усиле ния в области средних, нижних и верхних частот усилителя обозначают соответ ственно Кс, Ка и К » .
232
нения для переменной составляющей анодного тока. Действующее значение этого тока равно
|
Ri + Zа; |
|
|
(2.49) |
|
|
|
|
|
||
где Z a — полное сопротивление |
анодной нагрузки |
лампы. |
|
||
В состав Z a кроме режимного |
резистора Ra |
входят те |
элементы |
||
каскада, через которые может разветвляться переменный |
анодный |
||||
ток. К ним относятся: выходная емкость 'лампы |
данного |
каскада |
|||
Свых, переходная цепь CaRn, |
емкость монтажа |
С м и входная емкость |
|||
следующего каскада Свх. Поэтому эквивалентная |
схема |
анодной |
|||
цепи резисторного каскада |
имеет вид, показанный |
на рис. 2.19. |
|||
Рис. 2.19. Эквивалентная схема анодной цепи резисторного каскада
На этой схеме лампа представлена эквивалентным генератором.
Его ЭДС в р. раз |
больше входного напряжения. |
Величина р - с 7 в х |
есть действующее |
значение синусоидальной ЭДС. |
Внутреннее со |
противление эквивалентного генератора совпадает по величине с внутренним сопротивлением лампы. Поэтому оно обозначено Ri.
Зная величины сопротивлений и емкостей, изображенных на эквивалентной схеме, можно рассчитать и построить частотную характеристику усилительного каскада. Она представляет собой зависимость коэффициента усиления каскада по напряжению от ча стоты испытательного сигнала.
Пример частотной характеристики приведен на рис. 2.20. Если она вычерчивается в линейном масштабе, то начало координат со
ответствует «нулевой» частоте сигнала. Из рисунка |
2.20, а видно, |
что в линейном масштабе частотная характеристика |
резисторного |
каскада получается неудобной для использования. В области ниж них частот усилителя она сильно сжата, а в области верхних ча стот растянута.
В логарифмическом масштабе начало координат частотной ха рактеристики соответствует некоторому произвольному значению
частоты, |
для которой коэффициент |
усиления достаточно мал (но |
не равен |
нулю). Логарифмическая |
частотная характеристика |
233
усилителя может |
изображаться в |
двух вариантах. Они показаны |
|
на рис. 2.20, б и |
в. |
|
|
Из рис. 2.20, |
б |
видно, что при |
логарифмическом масштабе в |
каждом последующем одинаковом отрезке горизонтальной оси со
держится больше частот, |
чем в предыдущем |
отрезке, в целое число |
|
раз. Это число может быть произвольным, |
но оно постоянно для |
||
да нной характер ист ики. |
|
|
|
Нижние |
частоты |
усилителя |
|
КСредние частоты усилителя
Верхние частоты усилителя ,
|
|
|
|
|
12 |
14 |
16 |
16 |
( к Г ц ) |
т н г |
=0.3кГц |
|
|
fer |
= 10 к |
Г ц |
|
|
|
Нижние |
Средние |
частоты |
ч а с т о т Ь 1 |
|
|||||
частоты |
Усилителя |
В е р х |
н и е |
|
|||||
пит |
it и |
nrtt |
пит** п о |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
усилителя |
|
|
||
V 0,2 |
OA 0,8 |
1.6 |
3,21 |
6> |
12,8 |
25,6 |
(кГц) |
f |
|
|
|
|
uf |
|
|
|
|
|
|
|
fHr=0,3i<r4 |
|
|
|
f s r = f O / < / - 4 |
|
|||
0,1 0,2 |
0,4 |
/ |
10 |
20 14-0 (кГц) |
f |
Рис. 2.20. Пример частотной характеристики ре зисторного усилительного каскада:
а — в линейном масштабе: б и в — в логарифмическом
масштабе
На практике при вычерчивании частотной характеристики низ кочастотных усилителей обычно предпочитают вариант, изображен ный на рис. 2.20, е. Он удобен тем, что на горизонтальной оси ука зываются только те значения частот, которые кратны частоте, соот ветствующей началу координат.
Для объяснения формы частотной характеристики резисторного каскада воспользуемся рис. 2.21. У всех графиков масштаб по оси частот одинаков. Он логарифмический. Из рис. 2.21, а видно, что с повышением частоты усиливаемых колебаний происходит умеиьше-
234