Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы

При сдвиге фаз на четверть периода векторы I и U располагают под углом 90°. Принято считать, что векторы вращаются вокруг точки 0 против часовой стрелки. В нашем примере (рис. 42, 2, г) мы сначала увидим вектор I_с, а затем через 90° вектор U_c. Это как раз и соответствует случаю, когда I_с опережает U_c (или, иначе, U_c отстает от I_с) на четверть периода. Длину векторов откладывают в определенном масштабе: например, в масштабе 1 мм = 10 в или 1 мм = 2 а. Строгое соблюдение масштабов необходимо в тех случаях, когда на векторной диаграмме отображено несколько различных напряжений или токов (рис. 42, 3, 4). Один из таких случаев — последовательное включение R и С.

Если к цепочке, составленной из конденсатора и сопротивления (рис. 42, 3, а), подвести переменное напряжение U_RC,то оно распределится между участками — между R и С — пропорционально их сопротивлению для данной частоты: R и х_с. В цепи пойдет ток, величина которого по закону Ома определится напряжением U_RC и общим сопротивлением z всей цепи. При этом напряжение U_R будет совпадать по фазе с током (рис. 42, 1, а, б, в), а напряжение U_с будет отставать от тока на 90° (рис. 42, 2, а, д, е). Что же касается общего напряжения U_RC на всей цепочке, то оно будет представлять собой сумму U_R и U_c. Но не алгебраическую сумму U_RC = U_R + U_c, а геометрическую U_RC = √(U²_R + U²_c). Если сложить эти напряжения, то окажется, что U_RC и а значит, U_RC и U_R) сдвинуты по фазе на некоторый угол, обычно обозначаемый буквой φ. Сдвиг фаз определяется соотношением х_с и R: чем больше х_спо сравнению с R, тем больше угол φ, тем ближе он к 90°.

Напряжения на участках цепи очень удобно складывать с помощью векторной диаграммы. Сумма представляет собой диагональ прямоугольника, образованного векторами U_R и U_c, а угол сдвига фаз φ равен углу между векторами U_R (I_RC) и U_RC (рис. 42, 3, б, в; 4, а, в, д).

рис. 42, 3

рис. 42, 4

Подобным же образом можно найти общее сопротивление цепи z, если сложить построенные в определенном масштабе векторы сопротивления R и емкостного сопротивления х_с для данной частоты (рис. 42, 4, б, г, е).

Мы уже говорили, что напряжения на участках цепи пропорциональны сопротивлениям этих участков R и х_с. Емкостное сопротивление конденсатора х_с, как известно, с уменьшением частоты возрастает, и вместе с ним возрастает U_c (рис. 30, 10).

рис. 30, 10

При этом меняется соотношение между U_R и U_c увеличивается сдвиг фаз между общим током и напряжением (рис. 42, 4).

Если на пути напряжения обратной связи имеется несколько таких цепей, то вместе они могут создать на низших частотах весьма большой сдвиг фаз (вплоть до 180°) и таким образом превратить отрицательную связь в положительную. Подобные сдвиги фаз могут создаваться и другими последовательными и параллельными цепями, содержащими емкость С или индуктивность L (рис. 42, 5). Последняя, кстати, создает сдвиг фаз, при котором ток отстает от напряжения (рис. 42, 5, в, г).

рис. 42, 5

Дополнительные изменяющиеся с частотой сдвиги фаз, возникающие в RC-, RL- и LC-цепях, ограничивают допустимую глубину отрицательной обратной связи (рис. 43).

Рис. 43.С изменением частоты меняются фазовые сдвиги в сложных цепях (RС-цепочки, трансформатор и др.), и из-за этого отрицательная связь может превратиться в положительную. Сильная положительная обратная связь может привести к самовозбуждению.

Как правило, в усилителях НЧ глубина обратной связи составляет 5—15 дб на каскад. Такая величина позволяет в несколько раз снизить нелинейные искажения, значительно уменьшить выходное сопротивление оконечного каскада, осуществить заметную коррекцию частотной характеристики. Конкретные схемы отрицательной обратной связи вы найдете в усилителях, описанных в этой и двух последующих главах.

Музыка в чемодане

Есть люди, которые предъявляют к звуковоспроизводящей аппаратуре обязательное требование: она должна быть легкой и удобной в переноске. Подобный подход к делу зачастую можно считать вполне правильным. Для многих (особенно для тех, кого годы еще не превратили в неисправимых домоседов) главное достоинство радиолы или магнитофона действительно состоит в том, что их можно взять под мышку и принести на школьный вечер или захватить в гости к товарищу.

К сожалению, в небольших переносных аппаратах трудно добиться высокой верности воспроизведения звука. Но трудно — это еще не значит невозможно. Разумно используя все имеющиеся в нашем арсенале средства, можно и нужно стремиться к тому, чтобы качество звучания переносной аппаратуры было достаточно высоким, чтобы музыка в чемодане была настоящей музыкой.