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 Rс2, R*с2, Rб, 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 Rб. Детали схемы подобраны так, что при идеальном балансе, то есть когда U'вых = U''вых, напряжение на Rб равно нулю. В случае если одно из двух выходных напряжений изменится (например, из-за изменения параметров лампы или данных деталей), то на Rб 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 Rк можно рассматривать как элемент автобалансировки.
Это свойство используется и в фазоинверторе с катодной связью (рис. 62, 4), где переменные составляющие анодных токов Л'1 и Л''1 несколько отличаются. Здесь переменное напряжение U'c1 на сетку Л''1 снимается с катодного сопротивления Rк (точнее, Rк + R*к), так как сетка для переменного напряжения соединена непосредственно с корпусом через конденсатор С''с1.Для получения идеальной симметрии, то есть для того чтобы соблюдалось равенство U'вых = U''вых, сопротивление анодной нагрузки R'a1 должно быть несколько меньше, чем R''a1. Только в этом случае при одинаковых выходных напряжениях токи ламп не будут равны и на Rк появится переменное напряжение, необходимое для работы каскада. Это напряжение будет и при одинаковых сопротивлениях анодной нагрузки, но анодные токи ламп Л'1 и Л''1, а значит, и переменные напряжения U'вых и U''вых в этом случае будут несколько отличаться. При достаточно большом сопротивлении Rк необходимая величина U''c1 получается при незначительной разнице между выходными сигналами, и асимметрия фазоинвертора лежит в допустимых пределах. Каскад охвачен отрицательной обратной связью и хорошо поддерживает начальную степень симметрии.
На практике находят применение все рассмотренные схемы фазоинверторов; каждая из них имеет свои достоинства и недостатки. Трансформаторная схема, несмотря на все ее минусы, незаменима в том случае, когда двухтактный выходной каскад работает с сеточными токами. Фазоинвертор с разделенной нагрузкой (рис. 60, 1, а) имеет хорошую частотную характеристику, однако не дает никакого усиления. Фазоинвертор с катодной связью мало чувствителен к пульсациям анодного напряжения и почти не создает нелинейных искажений.
К его недостаткам относят некоторые трудности получения идеальной симметрии, в частности при одинаковых сопротивлениях анодной нагрузки. Автобалансная схема дает значительно большее выходное напряжение по сравнению с двумя предыдущими, однако и она не лишена недостатков — здесь появляется асимметрия на высших частотах, частотная характеристика хуже, чем в схеме с разделенными нагрузками, и коэффициент нелинейных искажений выше, чем в схеме с катодной связью. Выбор той или иной схемы фазоинвертора зависит от требований, предъявляемых ко всему усилителю и к фазоинверсному каскаду, в частности.
От двух до пятидесяти
Выбор схемы усилителя низкой частоты и путей для получения той или иной выходной мощности, как правило, зависит от имеющихся у радиолюбителя основных деталей: силовых и выходных трансформаторов, вентилей и фильтров для выпрямителя, усилительных ламп и, в первую очередь, выходных ламп. Самое широкое распространение получили выходные пентоды и лучевые тетроды (для обоих типов второй элемент в названии — буква «П»), такие, как 6ПЗС, 6П6С, 6П1П, 6П14П и др. Каждая из этих ламп, разумеется, имеет свои особенности. Так 6П14П обладает весьма высокой крутизной, и поэтому на сетку ее можно подавать значительно меньшее напряжение сигнала, чем это требуется для других ламп; лампы 6П1П и 6П6С, по сравнению с другими, позволяют получить несколько меньшие нелинейные искажения.
Что же касается выходной мощности, то у всех сетевых ламп (так называют лампы, накал которых можно питать переменным током) эта мощность примерно одинакова и составляет 5–6 вт (рис. 80). Конечно, существуют и более мощные лампы, выходная мощность которых достигает десятков, сотен ватт и даже многих киловатт. Но все это лампы специального назначения — для мощных радиостанций и радиоузлов. Радиолюбители в своих конструкциях усилителей и радиоузлов такие лампы используют очень редко — любителям, как правило, хватает обычных приемо-усилительных ламп, то есть ламп, предназначенных для приемников, телевизоров, усилителей магнитофонов, радиограммофонов и т. п.
Наряду со многими ценными качествами (небольшие габариты, экономичность и др.) у приемо-усилительных ламп, есть одно совершенно бесспорное достоинство — можно зайти в радиомагазин и легко купить любую из них. Мощность, указанная среди параметров выходной лампы, относится к случаю, когда она работает в классе А при номинальном анодном напряжении — для большинства сетевых ламп 250 в. Изменив режим работы лампы и класс усиления, можно получить совсем другую величину Рвых. Минимальная мощность, как вы сами понимаете, не ограничена — можно довести лампу до того, что ее выходная мощность будет равна нулю. Выходные лампы обычно работают при анодных напряжениях не менее 150–180 вив этом случае дают мощность около 2 вт.
Что же касается верхней границы, то здесь основным ограничением является допустимая для данной лампы мощность рассеивания на аноде. Постоянная составляющая анодного тока Iа0 и постоянное напряжение на аноде Uа0, если их перемножить, покажут ту постоянную мощность Pа0, которую лампа потребляет от выпрямителя. Часть этой мощности расходуется на создание усиленного сигнала — хорошо знакомой нам мощной копии. Та часть потребляемой мощности Pа0, которая не идет в дело, естественно, в лампе теряется: в основном она затрачивается на нагревание анода.
Тепло, которое анод может рассеять без чрезмерного перегрева, ограничено, и, таким образом, ограничена мощность потерь Ра.п. Это и кладет предел увеличению выходной мощности: чтобы больше выдавать, нужно больше брать и, к сожалению, больше терять.
Кстати говоря, в классе А наибольшая мощность теряется при отсутствии сигнала. Ввиду постоянства Iа0 (Iпок) в классе А от выпрямителя потребляется всегда одна и та же мощность. И естественно, что вся она теряется на аноде, если нет никаких полезных затрат (если нет входного сигнала, то и выходная мощность равна нулю). В классе В, наоборот, при отсутствии сигнала лампа заперта и ничего не потребляет от выпрямителя, а с увеличением сигнала растет Iа0, и потери тоже возрастают. Наибольшая мощность потерь на аноде в классе АВ зависит от ряда факторов и обычно соответствует некоторому среднему уровню выходного сигнала.
Неудачно рассчитанный или плохо налаженный каскад, в котором мощность, теряемая на аноде, превышает допустимую величину, в буквальном смысле слова, виден издалека. Аноды ламп накаляются до красного свечения, объявившиеся в баллоне остатки газа усиленно ионизируются. Ионный ток создает в баллоне фиолетовое свечение, а положительные ионы бомбардируют и разрушают катод. Лампа не в состоянии долго работать в таких тяжелых условиях. Она очень быстро (при сильной перегрузке буквально через несколько минут) выходит из строя и часто заодно приводит в негодность такие ответственные узлы усилителя, как блок питания или выходной трансформатор.
