Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [30] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

§ 3-6] Коэффициент усиления и полоса пропускания дроссельного усилителя 93

3-6. КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ И ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ ДРОССЕЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ

Схема дроссельного усилителя показана на рис. 3-21, а, а его эквивалентная схема - на рис. 3-21, б.

На второй схеме через гг обозначено активное сопротивление обмотки дросселя, а через Ср - распределенная емкость дросселя. Параллельно с емкостью Ср включены емкости: СВЬ1Х - выходная емкость усилителя; См - распределенная емкость монтажа и Свх - входная емкость следующей лампы. На схеме емкость Сш разделена на две части: См и Ся -емкости монтажа соответственно с левой и с правой стороны от разделительного конденсатора Сс.

Дроссельную нагрузку в анодной цепи лампы применяют в том случае, когда жела-

-(х (при ЯС>Я,); SRC

(3-25)

Коэффициент усиления при наличии отрицательной обратной связи в цепи катода можно определить по формулам

К< = - -

Ri + Rc+ #K(f*+ 1) SRC

(3-26) (3-27)

1 + SRK

В области нижних частот, где реактивное сопротивление дросселя может быть недостаточным, чтобы удовлетворить допущениям,


Рис. 3-21. Усилитель с дроссельной связью (а) и его эквивалентная схема (б).

тельно, чтобы она представляла собой большое сопротивление для переменного и малое сопротивление для постоянного тока. На выходе такой схемы можно получить переменное напряжение, амплитуда которого получается почти в 2 раза большей, чем иа выходе усилителя на сопротивлениях при одинаковых лампах и напряжениях анодного питания. Дроссельному усилителю свойственно большинство недостатков трансформаторного усилителя, но он не обладает преимуществом последнего, заключающимся в возможности повышения напряжения за счет трансформатора. К числу таких недостатков дроссельного усилителя относятся: возможность магнитного насыщения при прохождении через обмотку Дросселя постоянного тока, зависимость индуктивности дросселя от величины приложенного напряжения, значительная распределенная емкость, высокая стоимость и большие размеры.

3-ба. Коэффициент усиления. Для определения коэффициента усиления дроссельного усилителя в области средних частот служат формулы (3-24) и (3-25), которые справедливы в том случае, если реактивное сопротивление дросселя значительно превосходит общее сопротивление соединенных параллельно Rz и Rt и если реактивное сопротивление конденсатора Сс пренебрежимо мало по сравнению как с Rz, так и с Rf

v-Rc

Ri + Rc

(3-24)

сделанным для вышеприведенных уравнений, коэффициент усиления можно вычислять по формулам (3-24) - (3-27) при замене в них Rc на Za и при условии, что реактивное сопротивление конденсатора Сс пренебрежимо мало по сравнению с Rt и Za. Определение Za производится по формуле

Za - R,

(О + Я с)2 +

(3-28)

В области нижних частот, где реактивное сопротивление конденсатора Сс становится большим по сравнению с суммой сопротивлений Rc и Ri, а шунтирующее реактивное сопротивление дросселя все еще значительно по сравнению с Ri и Rc, нижняя граничная частота fH (частота, при которой усиление снижается на 3 дб по сравнению с усилением на средних частотах) определяется так же, как и для усилителя на сопротивлениях:

/и =

2кСс (Rc + Ri)

(3-29)

Нижняя граничная частота, определяемая только величиной шунтирующей индуктивности, является такой частотой, при которой сопротивление дросселя u>Lt равно результирующему сопротивлению параллельно соединенных Rz и Ri при условии, что реактивное сопротивление конденсатора Сс пренебрежимо мал© по сравнению с Ri и Rc и что Г! мало по сравнению с u>L1.



Верхняя граничная частота fB, при которой усиление снижается на 3 дб по сравнению с усилением на средних частотах, представляет собой такую частоту, иа которой реактивное сопротивление суммы всех шунтирующих емкостей, т.е. Свых + См+Ср4-Свх, равно сопротивлению параллельно соединенных 7?с и выходного сопротивления лампы, которое при отсутствии отрицательной обратной связи равно

3-66. Графическое определение токов и напряжений для режима покоя и для динамического режима работы лампы. Рабочая точка в режиме покоя для дроссельного усилителя определяется величиной напряжения источника анодного питания и активными сопротивлениями rt и RK в цепях анода и катода (рис. 3-21,а). Анодная нагрузка для переменного тока в области средних частот равна сопротивлению Rc, если реактивное сопротивление дросселя L, достаточно велико. Линию нагрузки в этом случае обычно полагают проходящей через рабочую точку для режима покоя (см. § 3-36). Пример графического расчета приводится ниже

Пример 3-4

Определить данные режима покоя, максимальную амплитуду синусоидального выходного напряжения, коэффициент усиления и номинальные значения нижней и верхней граничных частот для дроссельного усилителя, схема которого приведена на рис. 3-21, при нижеследующих данных схемы:

Lt = 30 гн Rc = 100 ком

rt = 450 ом RK - 1 ком

Е3 = 250 в Ср = 50 пф

Ск = 50 мкф Свых - & пф

Сс= 1,0 мкф См = 20 пф

Свх = 10 пф

Характеристики лампы приведены на рис.

3-22


wo т по гоо 300 Напряжение на аноде, в

Рис. 3-22. Графическое построение к примеру 3 4. 1 - линия нагрузки для постоянного тока; 2 - линия смещения; 3 - линия нагрузки для переменного тока

1. Строят линию смещения и линию анодной нагрузки для постоянного тока (см. § 3-3).

Линия анодной нагрузки для постоянного тока проводится для сопротивления RK + rt; она показана на рис. 3-22. Линия смещения

проводится для сопротивления 1 000 ом. Пересечение этих двух линий дает точку О, определяющую собой величины токов и напряжений для режима покоя:

/а0 - 7,75 ма; Ес0 = - 7,75 в; Еа0 = 238 в.

2. Строят линию анодной нагрузки для переменного тока.

При условии отсутствия искажений эта линия будет иметь наклон, определяемый величиной сопротивления Rc, и пройдет через точку О. Для ее построения следует определять величины изменения анодного напряжения, задаваясь различными отклонениями анодного тока от его значения в режиме покоя. Так, например, изменение анодного тока в 1 ма вызывает изменение напряжения на 100 е при сопротивлении анодной нагрузки для переменного тока 100 ком. Поэтому при 7а = 6,75 ма анодное напряжение будет равно 338 в. Прямая линия, проведенная через эту точку и через точку О, будет представлять собой линию анодной нагрузки для переменного тока.

3. Определяют максимальную амплитуду синусоидального выходного напряжения и коэффициент усиления на средних частотах.

Максимальное отклонение от точки О вдоль линии нагрузки для переменного тока при симметричном сигнале ограничивается раньше в направлении снижения анодного напряжения. Допустимое отклонение ограничивается кривой «с = 0,<чтосоответствует анодному напряжению "а = 90 в- При синусоидальном входном сигнале отклонение напряжения на сетке в обратную сторону должно быть таким же и, следовательно, равным 7,75 в. Максимальная величина анодного напряжения будет иметь место при максимальном отрицательном мгновенном напряжении на сетке, в данном случае при 15,5в. Эта величина анодного напряжения равна 382 е. Максимальный размах колебания анодного напряжения составит, следовательно, 382 - 90 = 292 в, а коэффициент усиления будет равен

Д£7„

15,5

4. Определяют fH.

Из характеристик лампы находят R{ = = 7 500 ом. Сопротивление параллельно соединенных между собой Rc и 7?; равно:

RcRj Rc + Ri

100 000 • 7 500 100 000 + 7 500

= 6 980 ом.

Так как гг мало по сравнению с 6 980 ом, то им в данном случае пренебрегают. Частота, при которой индуктивное сопротивление дросселя (<aLi) становится равным 6 980 ом, т. е. частота fH, определяется как

6 980

2я1,

2 • 3,14 • 30

= 37 гц.

Это решение справедливо в том случае, если реактивное сопротивление конденсатора



§ 3-7] Коэффициент усиления и полоса пропускания усилителя с трансформаторной связью 95

Сс на частоте 37 гц очень мало по сравнению с ~т~ Ri- В данном случае

2 - 3,14 • 37 • lfr

4 300 ом.

Эта величина составляет меньше 5% от (7?с + Ri) и поэтому почти не оказывает влияния на значение fH.

Сопротивление RK блокируется конденсатором достаточно большой емкости во избежание заметного снижения коэффициента усиления на частоте f;, (см. § 3-106).

5. Определяют fB.

Сумма всех емкостей, шунтирующих анодную нагрузку, равна:

общ = Онлх "Ь Ср + См -f- Свх = = 8 + 50 + 20 + 10 = 88 пф.

поэтому

2 • 3,14 • 88 • \0~и 6 980

259 кгц.

3-7. КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ И ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ УСИЛИТЕЛЯ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВЯЗЬЮ 1

Трансформаторная связь между каскадами усилителя или между усилителем и нагрузкой применяется в тех случаях, когда необходимо получить увеличение напряжения, трансформацию сопротивлений, изоляцию от цепей постоянного тока, незаземленный выход или симметричную (двухтактную) схему. Трансформаторы, предназначенные для работы в полосе частот шириной в несколько октав и больше, имеют стальной сердечник и коэффициент связи между обмотками, равный примерно единице. Если требуемая полоса пропускания равна небольшой доле октавы, то обычно применяются трансформаторы без стального сердечника и с настроенными обмотками. В этом параграфе рассматривается применение в усилителях трансфор маторов только со стальным сердечником. Об усилителях с трансформаторами без стального сердечника см. § 13-1 - 13-5а; основы теории самих трансформаторов со стальным сердечником изложены в § 14-2.

3-7а. Усиление на средних частотах. На рис. 3-23 показана схема усилительного каскада с трансформатором, вторичная обмотка которого не нагружена активным сопротивлением. В таком усилителе анодной нагрузкой служит


Рис. 3.23. Схема усилителя с ненагруженным трансформатором.

реактивное сопротивление первичной обмотки трансформатора, Xa==raL1. На средних частотах оно обычно значительно больше, чем Ri, поэтому коэффициент усиления на этих частотах равен примерно рЛ, где п - коэффициент трансформации, т. е. отношение числа витков вторичной обмотки iVa к числу витков первичной обмотки N\. Однако для улучшения частотной характеристики междукаскадные трансформаторы часто нагружаются (шунтируются со стороны вторичной обмотки) сопротивлением. В этом случае коэффициент усиления на средних частотах становится меньше, чем в усилителе с ненагруженным трансформатором и при условии, что омические сопротивления обмоток можно считать равными нулю, определяется по формуле

где Rm - сопротивление нагрузки вторичной обмотки.

3-76. Частотная характеристика в области нижних частот. Нижняя граничная частота полосы пропускания усилителя fH в случае ненагруженного трансформатора и при допущении, что омическое сопротивление обмоток равно нулю, определяется по формуле

R

fH = 2 (без нагрузки), (3-31)

где Z-t - индуктивность первичной обмотки трансформатора.

Из уравнения (3-31) видно, что наилучшее усиление нижних частот получается в том случае, когда внутреннее сопротивление лампы Ri мало, а индуктивность первичной обмотки трансформатора велика.

Полная эквивалентная схема усилителя для нижних частот приведена на рис. 14-32; на этом рисунке Rq может рассматриваться как выходное сопротивление анодной цепи.

Шунтирование выхода трансформатора активным сопротивлением улучшает низкочастотную характеристику усилителя. Граничная частота fH для усилителя с нагруженным трансформатором определяется выражением

tof+nTW (С НаГРУЗК0Й)- (3"32)

Во многих случаях необходимо учитывать зависимость амплитудно-частотной характеристики усилителя от уровня подаваемого сигнала. Это объясняется тем, что магнитная проницаемость сердечника, а следовательно, индуктивность Lt меняются в зависимости от уровня приложенного напряжения

Для устранения подмагничивания сердечника трансформатора постоянной составляющей анодного тока иногда применяют схему параллельного питания. Одна из таких схем, называемая резистивно-трансформаторной, изображена на рис. 3-24,а. Коэффициент усиления и граничная частота fa такого каскада могут быть определены по выражениям (3-33) - (3-36) при условии, что омические сопротивления обмоток

1 О графическом анализе усилителей с трансформаторной связью см. § 3-4.

1 Об этом явлении см. § 14-4,



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [30] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0107