Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы

Уделив довольно много внимания элементам и цепям усилителя, с помощью которых можно исправить его частотную характеристику, нужно вспомнить и о тех элементах, которые могут частотную характеристику испортить. Это обычные RС-цепи, занимающие в усилителе самые ответственные «должности»: сопротивление нагрузки R_а, переходной конденсатор С_с2, сопротивление R_c, цепь автоматического смещения R_кС_к, цепь питания экранной сетки R_эС_э и т. п. Чтобы цепи питания не вносили заметных частотных искажений, емкостное сопротивление конденсатора (его называют конденсатором развязки) должно быть на самой низкой частоте, во много раз (обычно считают достаточным в 5—10 раз) меньше, чем соответствующее активное сопротивление.

Чтобы лучше увидеть, как влияют на частотную характеристику другие элементы усилительного каскада, удобно рассмотреть его эквивалентную схему [8].

Анодной нагрузкой усилителя напряжения служит обычное сопротивление, и поэтому этот каскад называют реостатным. На его эквивалентной схеме (рис. 37, а) лампа заменена условным генератором переменного тока с внутренним сопротивлением R_i. Такую замену вполне можно допустить, так как для всех последующих цепей лампа действительно является всего лишь источником переменного тока — источником мощной копии усиливаемого сигнала. Эквивалентная схема составлена только для переменного тока, и поэтому один из выводов анодной нагрузки заземлен. Новым элементом является конденсатор С_ск — входная емкость последующей лампы, к которой следует прибавить паразитную емкость монтажных цепей.

Основные цепи каскада образуют сложный делитель напряжения, который по-разному ведет себя на разных частотах. На высших частотах сопротивление конденсатора С_ск уменьшается, он сильнее шунтирует R_э1, то есть уменьшает сопротивление нагрузки. Если R_а1 будет значительно меньше емкостного сопротивления конденсатора С_ск, то общее сопротивление участка будет в основном определяться величиной R_а1 и потому будет мало зависеть от частоты (рис. 30, 7, г). Отсюда напрашивается простой вывод: чтобы ослабить влияние С_ск на высших частотах, нужно уменьшить R_а1, жертвуя усилением каскада.

рис. 30, 7

Конденсатор С_с2 вместе с участком вг образуют делитель, на правой (по схеме) части которого действует выходное напряжение U_вых. С уменьшением частоты емкостное сопротивление конденсатора С_с2 растет, и на нем действует все большая часть напряжения U_a~ и все меньшая часть этого напряжения приходится на долю U_вых. Иными словами, разделительный (переходный) конденсатор С_с2 — один из виновников завала частотной характеристики в области низших частот. Чтобы уменьшить это вредное влияние С_с2, нужно, чтобы его емкостное сопротивление даже на самых низших частотах было значительно меньше, чем сопротивление участка вг. Вот почему в качестве С_с2 используют конденсаторы сравнительно большой емкости — от 0,005 мкф (5000 пф) при большом сопротивлении R_c2и до 0,1 мкф (100000 пф) при небольшом.

К разделительному конденсатору, независимо от его емкости, предъявляются два особых требования.

Во-первых, он должен быть рассчитан на сравнительно большое напряжение — не менее чем на 200–300 в. К этому конденсатору, кроме переменного, приложено еще и постоянное анодное напряжение U_а0; если он будет пробит (короткое замыкание между обкладками), «плюс» высокого напряжения U_а0 попадет на сетку лампы следующего каскада. При этом появится огромный анодный ток, и лампа Л₂ выйдет из строя.

Во-вторых, сопротивление утечки конденсатора должно быть очень большим. Идеальных изоляторов нет, и прокладка между обкладками любого конденсатора в какой-то степени проводит ток. Поэтому нужно помнить, что параллельно конденсатору всегда подключена проводящая цепь — ее называют сопротивлением утечки R_y. Обычно сопротивление утечки очень велико — сотни и тысячи мегом, и в большинстве случаев им можно пренебречь. У электролитических конденсаторов R_y значительно меньше — сотни и даже десятки килоом, и это несколько ограничивает их применение. Сопротивление утечки R_y конденсатора С_с должно быть во много раз больше, чем R_c2. Оба эти сопротивления образуют делитель для постоянного анодного напряжения U_а0. И чем меньше R_y, тем значительнее та часть U_а0, которая действует на R_c2. Нетрудно сообразить, что это напряжение будет служить для последующей лампы положительным смещением, резко нарушающим режим каскада.