Электроника?.. Нет ничего проще! - Жан-Поль Эймишен

Н. — А система получилась совсем неглупая! Какова же нижняя граница усиливаемой частоты — я не вижу ничего, что могло бы ее ограничивать?

Л. — Совершенно правильно; нельзя видеть то, чего нет! Предельная частота просто равна нулю. Мы получили усилитель постоянного тока: если на вход подать постоянное напряжение, то и на выходе получим такое же.

Н. — Чудесно. Но я вижу в твоей схеме один серьезный недостаток. Напряжение на катоде второй лампы +64 в, следовательно, напряжение анода значительно выше. А если этот анод соединить с сеткой третьей лампы, положение еще ухудшится…

Связь с помощью батареи

Л. — В этом действительно заключается главный недостаток этой системы, которая применяется только для двух или максимум для трех каскадов. Но что ты скажешь о схеме на рис. 42?

Н. — Любопытно! Более или менее обычная схема, но меня удивляет эта батарея, включенная в цепочку связи между анодом Л1 и сеткой Л2.

Рис. 42. Батарея с напряжением 64 в позволяет соединить сетку лампы Л2 с анодом Л1 и передавать постоянную составляющую.

Л. — Подумай. Она поддерживает на постоянном уровне разность потенциалов между анодом Л1 и сеткой Л2; потенциал сетки всегда —64 в относительно анода Л1 и, следовательно, — 4 в относительно корпуса, когда потенциал анода Л1 относительно корпуса составляет +60 в. Поэтому катод Л2 можно соединить с корпусом.

Н. — Очень хитро. Это прекрасное решение проблемы создания многокаскадных усилителей постоянного тока.

Л. — Но оно далеко не идеальное. Прежде всего скажем, что батареи громоздки, много весят, дорого стоят, образуют с корпусом значительные паразитные емкости, а кроме того, истощаются.

Н. — Однако они ведь не отдают никакого тока.

Л. — О, знаешь ли ты, что иногда между рекламными заявлениями и реальной действительностью — целая пропасть. На каждый каскад требуется батарея и лучше заменить батарею небольшой неоновой лампой. Взгляни на схему рис. 43.

Рис. 43. Неоновая лампа Л3, поддерживаемая в ионизированном состоянии, подключена через резистор к источнику — Е и играет такую же роль, что и батарея на рис. 42.

Когда по маленькой неоновой лампе Л3 протекает не очень большой ток, на ее выводах поддерживается постоянное напряжение. Сетку лампы Л2 подключают к источнику достаточно высокого отрицательного напряжения через резистор R2, обладающий довольно большим сопротивлением. Таким образом заставляют ток проходить через лампу Л3, поддерживая газ в ней в ионизированном состоянии. Этот ток очень мал по сравнению с анодным током лампы Л1; неоновая лампа играет роль батареи со схемы на рис. 42. Подобную систему применяют преимущественно в последних каскадах усилителей с прямой связью.

Н. — В принципе твоя неоновая лампа действует как диод Зенера; почему бы не заменить ее одним таким диодом?

Л. — Вообще-то можно, но в схемах с довольно высокими напряжениями и малыми токами предпочтение следует отдать не диодам Зенера, а неоновым лампам. Однако надо учесть, что они обладают одним недостатком: полученное на выводах лампы Л3 напряжение не совсем постоянно, ибо содержит переменную составляющую (ее называют напряжением «дыхания» или «свиста»); из-за этой помехи данным способом не следует пользоваться в первых каскадах усилителей с характерными для них низкими напряжениями сигнала.

Связь с помощью делителя напряжения

Н. — Что же тогда делать с первыми каскадами?

Л. — Сейчас я расскажу тебе о методе, который годится для всех каскадов. Для облегчения восприятия воспользуюсь числовым примером. Предположим (рис. 44), что напряжение на аноде Л1 равно +60 в.

Рис. 44. Ток, протекающий по резистору R2, создает падение напряжения 64 в и тем самым заменяет батарею, показанную на рис. 42.

Я соединяю анод этой лампы с сеткой следующей резистором R2 сопротивлением 1 Мом, эта сетка через резистор R3 сопротивлением 5 Мом подключена к потенциалу — 324 в. Так как сеточный ток в лампе Л2 полностью отсутствует, один и тот же ток протекает по резисторам R2 и R3 (впрочем, этот ток по сравнению с анодным током лампы Л1 очень невелик). Падение напряжения на выводах резистора R3 в 5 раз больше падения напряжения на резисторе R2. Обрати внимание, что полное напряжение на цепочке из двух резисторов R2 — R3 составляет 60 в + 324 в = 384 в. В этих условиях падение напряжения составит 64 в на R2 и 320 в на R3, а потенциал сетки лампы Л2 относительно корпуса будет —4 в. Как ты видишь, резистор R2 в известной мере играет роль неоновой лампы (см. рис. 43) или батареи (см. рис. 42).

Н. — Здесь я с тобой, Любознайкин, не согласен. Падение напряжения на этом резисторе нестабильное: если потенциал анода Л1 увеличится, то в такой же мере увеличится и падение напряжения на резисторе.

Л. — Совершенно верно, но падение напряжения изменится в 6 раз меньше, чем изменится анодное напряжение. Иначе говоря, резисторы R2 и R3 образуют делитель анодного напряжения с отношением 5:6. Разумеется, что в этом случае на сетке лампы Л2 мы получим лишь 5/6 переменной составляющей с анода Л1, но будем иметь по крайней мере 64 в постоянного напряжения. На практике, конечно, не пользуются отрицательным напряжением — 324 в, а применяют принятые значения и соответствующим образом подбирают резисторы R2 и R3.

Н. — Система неплохая. Создавая прямую связь, мы начали с батареи, перешли на неоновую лампу и закончили резистором, т. е. шли по пути упрощения. Но в схеме есть один элемент, который меня беспокоит; в цепи сетки лампы Л2 последовательно включен резистор R2 сопротивлением 1 Мом, но он неблагоприятно повлияет на усиление высоких частот.

Частотная коррекция делителя

Л. — Изображенная на рис. 44 схема, конечно, гибельна для высоких частот. Но обычно все можно благополучно устроить, включив параллельно резистору R2 небольшой конденсатор. Конденсатор нужно подобрать таким образом, чтобы произведение его емкости на сопротивление резистора R2 было равно произведению паразитной емкости входа лампы Л2 Свх на R3, тогда влияние резистора R2 на высокие частоты будет устранено.

Если C·R2 = CвхRз (или здесь С = 5·Свх), то делитель напряжения R2||C/R3||Свх «апериодический» (он одинаково пропускает все частоты). Описанное сейчас мною решение считается классическим. Но мне больше нравится другое, более хитрое, которое радисты упорно не хотят знать. Я нашел это решение в одном известном иностранном журнале по электронике, который, по моему мнению, читают очень много специалистов (но вероятно, только я обратил внимание на сообщение о названном решении).

Н. — Скорее объясни мне суть дела: я сгораю от нетерпения узнать от тебя секрет.

Компенсация отводом от анодной нагрузки

Л. — Этот «секрет» напечатан более чем в 50 000 экземпляров. Он заключается в следующем.

В усилителе, схема которого изображена на рис. 44, стараются получить на сетке лампы Л2 переменную составляющую, которая была бы равна 5/6 того, что имеется на аноде лампы Л1. Представь себе, что я сделал анодную нагрузку не из одного резистора R1, а из двух последовательно соединенных резисторов R'1 и R''1 (рис. 45). Я могу так подобрать эти резисторы, чтобы сумма их сопротивлений имела такую же величину, что и R1, а их величины соотносились бы между собой, как R2 и R3.