Частные уроки по физике

Применение триодов
Одним из основных применений триода является применение его для усиления токов низкой частоты. Для усиления токов высокой частоты триоды обычной конструкции не применяются, так как из-за больших междуэлектродных емкостей они вносят значительные искажения в усиливаемый сигнал. Усиление токов низкой (звуковой) частоты применяется для получения "громкого" сигнала, т. е. для выделения большой мощности в нагрузке (телефоне или громкоговорителе).

Обычно схема лампового усилителя состоит из нескольких "каскадов" или ступеней усиления; в зависимости от того, какое усиление должна дать схема в целом, число каскадов может изменяться. Здесь усиливаемое переменное напряжение сигнала действует между сеткой " катодом первой лампы усилителя; при этом в цели анода получается пульсирующий ток, который протекает все время в одном направлении, но непрерывно -изменяет свою величину.

Из анодной цепи первой лампы усиленное напряжение сигнала подводится к сетке лампы второго каскада и это повторяется далее до последней оконечной лампы, в анодную цепь которой включена нагрузка, потребляющая усиленную мощность. Все предварительные каскады, кроме последнего, должны являться усилителями напряжения, т. е. перед ними стоит задача усиления напряжения сигнала до такой величины, которая, действуя на сетку последней лампы, должна выделить в нагрузке, включенной в анодную цепь этой лампы, необходимую полезную мощность.

Отсюда вытекает предъявляемое к этим каскадам требование иметь возможно больший рабочий коэффициент усиления. Последний "оконечный" или "выходной" каскад должен обеспечить выделение в нагрузке необходимой мощности. При этом обычно напряжение на зажимах этой нагрузки не должно превышать определенной величины, т. е. задачей лампы является обеспечить необходимую величину тока. Такой режим работы называется "усилением мощности (тока)".

В многокаскадных усилителях все каскады предварительного усиления делаются обычно по одной и той же схеме, так что в дальнейшем мы будем рассматривать схему двухкаскадного усилителя, состоящую из предварительного каскада усилителя напряжения и оконечного каскада усилителя мощности. В зависимости от того, каким образом осуществляется связь между анодной цепью первого каскада и сеточной цепью второго (при помощи активного сопротивления, дросселя или трансформатора) различают следующие виды усилительных схем. Усилитель постоянного тока применяется для усиления постоянных токов или токов очень низкой частоты 30 Hz).

Связь между каскадами осуществляется при помощи чисто активного сопротивления. Необходимо, не имел утечек, так как иначе сетка второй дампы получит дополнительное постоянное напряжение смещения, которое вызовет изменение режима работы усилителя. Недостатком этой схемы является большая потеря напряжения в активном сопротивлении Rai, что вызываем уменьшение анодного напряжения и ухудшает параметры схемы и ее к. п. д. Все же в обеих этих схемах .рабочий коэффициент усиления схемы невелик.

Схема усилителя с трансформаторной связью, где связь между каскадами осуществляется при помощи специального трансформатора с коэффициентом трансформации k = 3-r-b, имеет целый ряд преимуществ перед предыдущими схемами. Во-первых, отсутствует разделительный конденсатор С?, так как между каскадами нет непосредственной электрической связи, т. е. схема упрощается. Во-вторых, общий коэффициент усиления схемы может быть значительно повышен за счет коэффициента трансформации межкаскадного трансформатора.

Как было раньше показано, сдвиг характеристики влево (величина запирающего напряжения сетки) определяется в триоде величиной анодного напряжения. Поэтому, чтобы получить достаточно "левую" характеристику триода, необходимо присоединять анод к высокому напряжению, что не всегда удобно или возможно, и часто поэтому триоды имеют "правые" характеристики, не позволяющие без искажения усиливать сигналы большой амплитуды.

В рабочем режиме к сетке триода приходит переменное напряжение сигнала, но для того, чтобы выбрать на характеристике определенную .точку, между сеткой и катодом прикладывается также постоянное напряжение, так называемое "напряжение смещения". Чтобы обеспечить работу на левом участке характеристики, напряжение смещения ёбычно берется отрицательным. Напряжение смещения можно получить или от специальной сеточной батареи, или при помощи постоянного сопротивления, включаемого в анодную цепь "автоматическое смещение" потенциала сетки.

Конденсатор С, включенный параллельно сопротивлению RCMt служит для сглаживания пульсаций напряжения на сопротивлении RCM, которые получаются за счет пульсаций анодного тока. В некоторых схемах напряжение смещения получается путем включения в цепь сетки так называемого "гридлика", состоящего из сопротивления, зашунтированного емкостью. Величиной напряжения смещения фиксируется положение рабочей точки на характеристике при отсутствии в цепи сетки переменного напряжения сигнала (точка покоя).

По положению точки покоя различаются три режима работы -или три класса усиления. Класс А: напряжение смещения выбрано таким, что в пределах удвоенной амплитуды переменного сеточного напряжения располагается (целиком или частью) только отрицательный прямолинейный участок анодно-сеточной характеристики. Класс В: рабочая точка выбрана в начале сеточной характеристики, т. е. UgcM U . В этом режиме переменная составляющая анодного тока воспроизводит только одну половину переменного напряжения сигнала.

Такое усиление связано с .искажением сигнала, но постоянная составляющая анодного тока относительно меньше и к. п. д. схемы выше, чем для класса А. Класс С: рабочая точка расположена влево за пределами анодно-сеточной характеристики (UgCM Ug0), и при переменной напряжении сигнала на сетке анодный ток проходит лишь в течение части положительного полупериода, т. е., как говорят, "с отсечкой".

Искажения получаются еще большими, чем при работе в режиме класса В, но к. п. д. еще выше, так как постоянная составляющая анодного тока относительно еще меньше. Из сравнения различных режимов работы видно, что наибольшие искажения вносит усиление по классу С, наименьшие по классу А, но к. п. д. усилителя оказывается наибольшим при усилении по классу С и наименьшим при усилении по классу А, так как среднее значение тока, определяющее величину мощности постоянной составляющей Pd, уменьшается при переходе от класса А к классу С; к. п. д. усилительной схемы по классу А не превышает 20 25%, по классам Б и С значительно выше.

Получающиеся при работе усилительной схемы искажения могут быть двух видов: нелинейные искажения, вносимые самой лампой вследствие нелинейности ее характеристики, и частотные (линейные) искажения, вносимые схемой из-за неодинакового усиления во всем диапазоне частот приходящих сигналов. Генерирование незатухающих колебаний. Вторым, не менее важным, применением триода является применение его в качестве генератора незатухающих колебаний.


Спонсор публикации: