Радио?.. Это очень просто!

Беседа двенадцатая

Любознайкин. — В прошлый раз мы рассматривали работу усилителей с трансформаторной связью. Но я должен тебе признаться…

Незнайкин. — Подожди! Мне кажется, я догадываюсь, что ты хочешь сказать; вероятно, существуют еще и другие виды усилителей. Не так ли?

Л. — Да, но как ты догадался?

Н. — Может быть, это и глупо, но мне пришла в голову замечательная мысль. Я думаю, что можно отлично обойтись без всякого трансформатора при осуществлении связи между лампами. Прошлый раз ты говорил, что ток, проходя через резистор, создает на нем падение напряжения. И если ток изменяется, то, я думаю, напряжение на концах резистора будет также изменяться.

Л. — Это верно.

Н. — Так чего же нам еще надо? Вот средство преобразовать изменение тока первой лампы в изменение напряжения, которое должно быть приложено между сеткой и катодом второй лампы. Достаточно включить резистор в анодную цепь первой лампы, получить на нем падение напряжения и приложить его между сеткой и катодом второй лампы (рис. 55).

Рис. 55. Напряжение, создаваемое на резисторе R анодным током первой лампы, подается на сетку второй лампы.

Л. — Осторожно, дружище. В принципе мысль замечательная. Однако нельзя непосредственно соединить сетку второй лампы с резистором в анодной цепи первой лампы.

Н. — Почему нельзя?

Л. — Потому что этот резистор соединен с положительным полюсом источника высокого напряжения. Если мы соединим резистор с сеткой, как ты предложил, то высокое положительное напряжение попадет и на сетку второй лампы, Это опасный вид связи.

Н. — Чем же?

Л. — Несчастный! Ты уже забыл, что потенциал сетки усилительной лампы должен быть всегда отрицательным. Область положительных напряжений является для сетки запретной зоной. В данном случае, если ты сообщишь сетке второй лампы положительное напряжение, такое же высокое, как и на аноде первой, вторая лампа будет работать в режиме насыщения.

Н. — Действительно, слишком положительная сетка притянет все электроны, испускаемые катодом.

Л. — Ты теперь видишь, к чему привел твой неосторожный проект.

Н. — Так значит, ничего нельзя сделать?

Л. — Нет, можно Ведь нужно передать на сетку второй лампы только переменное напряжение, а это легко сделать, использовав конденсатор. Конденсатор С, включенный между резистором R₁ и сеткой второй лампы (рис. 56), изолирует ее от положительного полюса высокого напряжения, а емкость конденсатора позволит переменной составляющей свободно попасть на сетку.

Рис. 56. Связь через сопротивление и емкость.

_{R1 — резистор в цепи анода; С — конденсатор связи; R2 — резистор в цепи сетки.}

Н. — А для чего нужен резистор R₂?

Л. — Если бы его не было, то часть электронов накапливалась бы на сетке, которая с точки зрения постоянного тока была бы совсем изолирована. Эти электроны создали бы на сетке такой отрицательный потенциал, что она стала бы препятствовать прохождению анодного тока, и лампа оказалась бы «парализованной», запертой. Чтобы этого не случилось и электроны могли свободно стекать с сетки, и применяется резистор R₂, называемый сопротивлением утечки. Этот резистор позволяет стабилизировать потенциал сетки путем связи с отрицательным полюсом источника высокого напряжения.

Н. — Значит, переменное напряжение подводится к сетке второй лампы через конденсатор связи С, а постоянное напряжение смешения, которое определяет рабочую точку, — через резистор R₂?

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?

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).

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 схемы 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?

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.