Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы - Сворень Рудольф Анатольевич - Страница 45

Поскольку мы высказались за применение двухтактных схем, то нужно выяснить, как и в какой степени можно устранить их недостатки, какими путями можно преодолеть трудности, стоящие на пути применения двухтактных усилителей. Начнем с самого необходимого — со схем, которые позволяют подать на сетки ламп противофазные напряжения.

На уроках физкультуры вы наверняка видели, как выполняется эта команда, а может быть, даже выполняли ее сами. «Кру-гом!» — командует преподаватель. И тот, к кому это относится, четко поворачивается на 180°. Что-то похожее придется проделать с усиливаемым сигналом. Нужно и его научить поворачиваться на 180°, то есть сдвигать фазу на полпериода. При этом получится два сигнала: один с еще не сдвинутой фазой, а другой — со сдвинутой. Именно такие сигналы и нужны для подачи их на управляющие сетки ламп двухтактного усилителя. Электрические цепи или электронные схемы, которые заставляют переменное напряжение выполнять команду «кру-гом!» и выдают на выходе два одинаковых по величине и противофазных напряжения, называются фазоинверторами (рис. 59).

Рис. 59. На сетки ламп двухтактного выходного каскада сигналы необходимо подавать в противофазе. Для этой цели фазоинвертор каким-либо способом делит напряжение сигнала на две равные части и поворачивает на 180° фазу одной из них.

Один из простых фазоинверторов — это предоконечный каскад, в анодную цепь которого включен междуламповый трансформатор Тр_{м. л} (рис. 58, 3, а).

Рис. 58, 3

Междуламповым он называется потому, что через него сигнал передается из анодной цепи предоконечной лампы на сетки выходных ламп. Вторичную обмотку трансформатора Тр_{м. л} можно разделить на две части, и тогда мы получим два выходных напряжения. Сдвинуть фазу одного из этих напряжений на 180° не составляет труда: фаза напряжения на выходе любого трансформатора зависит от того, какой из выводов вторичной обмотки заземлен (рис. 39, 1). Вторичную обмотку междулампового трансформатора выполняют как одно целое и делают вывод от средней точки. Заземлив этот средний вывод, мы получим на краях вторичной обмотки два одинаковых по величине и противоположных по фазе напряжения. Чтобы убедиться в этом, попробуйте провести рассуждения с помощью «плюсов» и «минусов» (рис. 58, 3, б, в).

Несмотря на простоту, фазоинвертор с трансформатором применяют довольно редко: сам трансформатор считается сложной деталью, и там, где это возможно, стараются обходиться без него. Кроме того, лишний трансформатор — это лишний источник частотных и нелинейных искажений.

Другой простой фазоинвертор — это усилительный каскад с двумя нагрузками: анодной R_a и катодной R_к (рис. 60, 1, а). Известно, что при увеличении анодного тока напряжение на аноде U_а уменьшается, а напряжение U_к на катодном сопротивлении R_к увеличивается (рис. 60, 1, б).

рис. 60, 1

Это значит, что напряжения U_а  и U_к будут изменяться в противофазе и поэтому противофазными будут переменные составляющие этих напряжений U'вх₂ и Uвх₂. Их-то мы и подаем на сетки ламп двухтактного выходного каскада. Для того чтобы оба сигнала не отличались по величине, нужно сделать R_а и R_к одинаковыми. Обычно каждое из этих сопротивлений составляет несколько десятков килоом. За счет такого большого R_к каскад охвачен очень глубокой отрицательной обратной связью, сильно снижающей усиление. Обратите внимание на то, что сопротивление утечки R_c1 подключено не к шасси, а к сопротивлению R^*_к. В противном случае на Л₁ подавалось бы не только постоянное смещение, появляющееся на R^*_к, но весьма большая (обычно десятки вольт) постоянная составляющая напряжения U_к1.

Существует и другая схема (рис. 60, 2, а, б), где постоянную составляющую U_ко все же подают на сетку. Но одновременно с помощью делителя на сетку подают положительное напряжение U_c0. В этом случае смещение будет равно разнице между постоянным положительным и отрицательным напряжением. При налаживании такой схемы нельзя допустить, чтобы лампа даже на какое-то мгновение осталась без отрицательного смещения — «плюс» на сетке может вывести ее из строя.

рис. 60, 2

Напряжение сигнала на сетке лампы и переменное напряжение на ее аноде сдвинуты по фазе на 180° (рис. 30, 24), и это используется в целом ряде фазоинверсных схем. Обычно такие схемы выполняют на двух триодах, один из которых приносится в жертву — от этого триода не требуют усиления, он должен только сдвигать фазу.

рис. 30, 24

Один из вариантов фазоинвертора на двойном триоде показан на рис. 60, 3, а. Выходное напряжение U'_вых с первого каскада Л'₁ подается прямо на сетку одной из ламп двухтактного усилителя. Часть этого напряжения с делителя R_с2, R^*_с2, R_б, подается на сетку второго триода Л''₁. Делитель во столько же раз уменьшает напряжение, во сколько лампа Л''₁ его усиливает. Таким образом, на сетках ламп двухтактного каскада действуют одинаковые по величине, но противоположные по фазе напряжения U'_вых и U''_вых. Эти напряжения сдвинуты по фазе на 180°, потому что первое из них действует в сеточной цепи, а второе получено из анодной цепи одной и той же лампы Л''₁; лампа, как уже не раз отмечалось, сдвигает фазу на полпериода. Эта схема получила название автобалансной (самобалансирующейся). Напряжение с выхода Л'₁ так же как и с выхода Л''₁, подается на сопротивление R_б. Детали схемы подобраны так, что при идеальном балансе, то есть когда U'_вых = U''_вых, напряжение на R_б равно нулю. В случае если одно из двух выходных напряжений изменится (например, из-за изменения параметров лампы или данных деталей), то на R_б появится разностное напряжение, которое вновь сбалансирует схему. Аналогичный, но более простой автобалансный фазоинвертор вы найдете на схеме рис. 60, 3, б.

рис. 60, 3

В фазоинверсных схемах на двойном триоде катодное сопротивление не нужно шунтировать конденсатором, так как по нему проходят одинаковые по величине и противоположные по фазе анодные токи обеих ламп, и переменные составляющие этих токов компенсируют друг друга. В случае же если одна из переменных составляющих увеличится, то на Як сразу же появится напряжение отрицательной обратной связи, которое будет действовать против «выскочки». Таким образом, сопротивление R_к можно рассматривать как элемент автобалансировки.