Содержание

Общие сведения,
классификация
Устройство и работа диода
Устройство и работа триода
Электронная эмиссия
Термоэлектронные катоды
Особенности устройства
электронных ламп
Физические процессы
Закон степени трех вторых
Анодная характеристика
Параметры
Рабочий режим. Применение
диода для выпрямления
переменного тока
Основные типы
Физические процессы
Токораспределение
Действующее напряжение и
закон степени трех вторых
Характеристики
Параметры
Особенности
Усилительный каскад с
триодом
Параметры усилительного
каскада
Аналитический расчет и
эквивалентные схемы
усилительного каскада
Графоаналитический расчет
режима усиления
Генератор с триодом
Межэлектродные емкости
Каскады с общей сеткой и
общим анодом
Недостатки триодов
Основные типы приемно-
усилительных триодов
Устройство и работа тетрода
Устройство и работа пентода
Схемы включения тетродов
и пентодов
Характеристики тетродов
и пентодов
Параметры тетродов и
пентодов
Межэлектродные емкости
тетродов и пентодов
Устройство и работа
лучевого тетрода
Характеристики и параметры
лучевого тетрода
Рабочий режим тетродов
и пентодов
Пентоды переменной
крутизны
Краткие сведения о
различных типах
тетродов и пентодов
Специальные лампы
Общие сведения
Электростатические
электронно-лучевые трубки
Магнитные электронно-
лучевые трубки
Люминесцентный экран
Краткие сведения о
различных электронно-
лучевых трубках
Электрический разряд
в газах
Тлеющий разряд
Стабилитроны
Тиратроны тлеющего разряда
Индикаторные приборы
Дисплеи
Краткие сведения о
различных газоразрядных
приборах
Фотоэлектронная эмиссия
Электровакуумные
фотоэлементы
Фотоэлектронные умножители
Причины собственных шумов
Шумовые параметры
Межэлектродные емкости
и индуктивности выводов
Инерция электронов
Наведенные токи в
цепях электродов
Входное сопротивление
и потери энергии
Импульсный режим
Основные типы электронных
ламп для СВЧ
Общие сведения
Пролетный клистрон
Отражательный клистрон
Магнетрон
Лампы бегущей и
обратной волны
Амплитрон и карматрон
Надежность и испытание
электровакуумных приборов
Усилитель на триоде
с общим катодом
Ограничения по выбору
рабочей точки
Режим в рабочей точке
Катодное смещение
Выбор величины
сопротивления резистора
в цепи сетки
Выбор выходного
разделительного
конденсатора
Вредное влияние проходной
емкости лампы и пути
его уменьшения
Применение
экранированных ламп
Каскод (каскодная схема)
Катодный повторитель
Каскад с общим катодом
как приемник
неизменяющегося тока
Пентоды в качестве
приемников
неизменяющегося тока
Катодный повторитель
с активной нагрузкой
Катодный повторитель Уайта
μ-повторитель
Выбор верхней лампы для
μ -повторителя
Параллельно управляемый
двухламповый усилитель
(SRPP)
β-повторитель
Дифференциальная пара
(дифференциальный каскад)
Коэффициент реакции
питающего напряжения
(PSRR)
дифференциальной пары
Полупроводниковые
приемники неизменяющегося
тока для
дифференциальной пары
Использование транзисторов
в качестве активной нагрузки
для электронных ламп
Классификация искажений.
Принципы оценки линейных
искажений
Принципы измерения
нелинейных искажений
Измерение и интерпретация
искажений
Совершенствование
измерений нелинейных
гармонических искажений
Цифровая обработка сигналов
Особенности проектирования
усилителей с малыми
искажениями
Работа с сеточным током
и нелинейные искажения
Уменьшение искажений
подавлением (компенсацией)
Проблемы смещения
по постоянному току
Выбор электронной лампы по
критерию низких искажений
Проблема сопряжения одного
каскада со следующим
Усилитель класса А для
электромагнитных головных
телефонов с непосредств.
междукаскадной связью
Радиокомпоненты -
Общие сведения
Ряды стандартизованных
значений сопротивлений
Металлизированные
пленочные резисторы
Проволочные резисторы
Конденсаторы -
Общие сведения
Металлические конденсаторы
с воздушным диэлектриком
Пленочные конденсаторы,
изготовленные
металлизацией диэлектрика
Алюминиевые
электролитические
конденсаторы
Основные вопросы,
возникающие при
выборе конденсатора
Общие сведения о
катушках индуктивности
Трансформаторы -
Общие сведения
Трансформаторы.
Намагничивание и потери
Модели трансформаторов
Почему необходимо
использовать трансформаторы
Определение параметров
неизвестного трансформатора
Основные виды
источников питания
Выпрямление переменного
тока
Одиночный накопительный
конденсатор в роли
сглаживающего элемента
Влияние напряжения
пульсаций на выходное
напряжение
Насыщение сердечника
трансформатора
Критерии выбора силового
трансформатора
Источник питания со
сглаживающим дросселем
Номинальное значение
тока дросселя
Выбросы тока и
демпфирующие элементы
Использование накопительного
конденсатора для снижения
высоковольтного напряжения
Частотные характеристики
используемых на практике
LC-фильтров
Широкополосная фильтрация
Выпрямители с умножением
(умножители) напряжения
Классическая схема
последовательного
стабилизатора
Двухтранзисторная схема
последовательного
стабилизатора
Стабилизатор цепи сеточного
смещения с регулируемым
выходным напряжением
Источники питания низкого
напряжения и синфазный шум
Ламповый стабилизатор
напряжения
Способы увеличения
выходного тока стабилизатора
Коэффициент режекции
источника питания
Включение сглаживающих
конденсаторов
Перенапряжения при
включении схемы
Составление предварительной
схемы блока питания
Высоковольтный выпрямитель
и стабилизатор
Особенности смещения
подогревателей ламп
Схема улучшенного
источника питания
Рабочий режим
Увеличение максимально
допустимого Vrrm
Выходной каскад класса А
с несимметричным выходом
Особенности акустических
систем
Неидеальности
трансформаторов
Режимы работы усилительных
приборов. Классы усилителей
Двухтактный выходной каскад
Выходной каскад по
ультралинейной схеме
Трансформаторный катодный
повторитель
Усилители без выходного
трансформатора
Составляющие блока
усилителя мощности
Предоконечный каскад блока
усилителя мощности
Фазоинверсный каскад
Дифференциальный усилитель
или пара с катодной связью
«Согласованный»
фазоинвертор
Общие проблемы
устойчивости усилителей
Подавление первой
доминанты ВЧ составляющей
Низкочастотное
самовозбуждение усилителя
Усилитель Williamson
Усилитель Milliard 5-20
Усилитель Quad II
Выбор выходной лампы
Выбор статической рабочей
точки с учетом Pвых и КНИ
Точное определение
выходного трансформатора
Особенность выпрямление
высоковольтного напряжения
Варианты применения
стабилизатора ВВ напряжения
Требования к каскаду
предоконечного усиления
Определение рабочей точки
предоконечного каскада
Проверка работоспособности
усилителя
Пример разработки
двухтактного УМ
Оптимизация входного и
фазоинверсного каскадов
Расчет R катодного смещения
лампы и R обратной связи
Выбор элементов
оконечного каскада
Разработка усилителей
мощностью более 10 Вт
Активные кроссоверы
и схема Зобеля
Выбор лампы для
оконечного каскада
Требования к предоконечному
каскаду усиления
Источники питания и
постоянная токовая нагрузка
Второй дифференциальный
усилитель и выходной каскад
Первый дифференциальный
усилитель и линейность х-ки
Каскодная схема постоянной
токовой нагрузки
Постоянная токовая нагрузка
первого диф. каскада
Элементы, повышающие ВЧ
устойчивость. Итоговая схема
Схема источника питания
«Потомок от усилителя Beast»
Расчет уровня фонового
шума от ИП
Особенности цифрового
сигнала от компакт-диска
Требования к предусилителю
Технические требования
к линейному каскаду
Традиционный линейный
каскад
Пути достижения заданных
требований и выбор лампы
Основные проблемы
регулирования громкости
Переключаемые аттенюаторы
Расчет переключаемого
аттенюатора
Табличные вычисления для
расчета регулятора громкости
Светочувствительные
резисторы и громкость
Входной переключатель
Частотный корректор RIAA
Влияние провода
звукоснимателя
Требования к блоку
частотной коррекции
Метод частотной коррекции
стандарта RIAA
Раздельное выравнивание
характеристики RIAA
Шумы и влияние входной
емкости входного каскада
Учет собственных
шумов лампы
Улучшение шумовых
характеристик с RIAA
Расчет элементов на 75 мкс
Параметры цепей на
3180 мкс и 318 мкс
Симметричный вход и
подключение звукоснимателя
Симметричный предусилитель
Возможности исключения
линейного каскада
Вариант RIAA с исполь-
зованием лампы типа ЕС8010
Оптимизация характеристик
входного трансформатора
Анализ работы блока RIAA
Практические методы
настройки блока RIAA
Линейный каскад
О межблочных и
акустических кабелях

 

 
 

Каскод (каскодная схема)

Итак, применение экранированных ламп (пентодов) позволяет свести на нет проблему вредного влияния проходной емкости, однако ухудшает показатели качества усилителя по нелинейным искажениям и шумам. Это противоречие успешно разрешается применением составной, так называемой каскодной, схемы, обладающей преимуществом пентодов, но лишенной его недостатков (рис. 3.16).

Каскад (каскодная схема)

Рис. 3.16 Каскад (каскодная схема)

Каскодная схема имеет значительное сходство с рассмотренным выше усилителем на пентоде в расположении компонентов (R1, R2, С1,), что по конфигурации даже несколько напоминает цепь питания экранирующей сетки. В действительности, каскадная схема, как и лампа пентод обладает очень большим внутренним сопротивлением га, примерно равным га нижней электронной лампы, умноженное на (μ+ 1) верхней электронной лампы.

Рассмотрим работу каскодной схемы. Верхняя электронная лампа работает на обычную резистивную анодную нагрузку Rh, однако управление (модулирование) входного напряжения сетка-катод VCK осуществляется не изменением напряжения управляющей сетки при фиксированном потенциале катода, а наоборот: потенциал управляющей сетки остается неизменным (она по переменному току соединена с землей конденсатором), а изменяется напряжение на катоде. Поскольку, управляющая сетка верхней лампы заземлена по переменному току, она выполняет роль электростатического экрана между катодом и анодом верхней лампы, аналогично тому, как экранирующая сетка в пентоде является экраном между управляющей сеткой и анодом. Таким образом, проходная емкость каскодной схемы, то есть емкость между управляющей сеткой нижней лампы и анодом верхней лампы оказывается очень малой, что сводит на нет и эффект Миллера, а внутренне сопротивление rа оказывается большим. В конечном итоге, электростатическое экранирование входной цепи от выходной, как в пентоде (путем заземления по переменному току экранирующей сетки), так и в каскодной схеме (путем заземления по переменному току управляющей сетки верхней лампы), значительно уменьшает степень влияния управляющей цепи на напряжение, падающего на анодной нагрузке RH.

Постоянное напряжение на управляющей сетке верхней лампы при помощи резистивного делителя напряжения устанавливается таким, чтобы ее рабочая точка находилось на середине линейного участка статических характеристик. Это напряжение положительное относительно земли, однако, отрицательное относительно катода верхней лампы, потенциал которого выше, нежели потенциал сетки. Это означает, что ток управляющей сетки верхней лампы отсутствует, в отличие оттока экранирующей сетки пентода, что сводит на нет и проблему шумов, возникающих за счет токораспределения в пентоде. Наконец, отметим, что верхняя лампа, в отличие от нижней, не является фазоинвертирующей, поскольку по переменному току заземлен не катод, а управляющая сетка. Такую схему включения называют «общая сетка», в отличие от ранее рассмотренных нами схем, называемых «общий катод».

Что же касается нижней электронной лампы, то она работает как обычный каскад на триоде с общим катодом, однако, в отличие от ранее рассмотренных схем, роль ее анодной нагрузки выполняет цепь катода верхней лампы. Так как динамическое сопротивление со стороны катода верхней лампы, как правило, небольшое, коэффициент усиления нижней электронной лампы небольшой, по этой причине его емкость Миллера также будет незначительной.

Так как верхняя лампа представляет собой для нижней лампы анодную нагрузку с невысокой величиной сопротивления, то нижняя лампа не может работать с большим размахом выходного напряжения. В противном случае это приведет к значительным нелинейным искажениям. К счастью, основной вклад в коэффициент усиления каскодной схемы обеспечивается верхней лампой, что в значительной степени решает эту проблему.

Важно отметить, что в каскодной схеме очень желательно применять специально разработанные именно для таких схем электронные лампы, а не случайные. Это даст гарантию высоких показателей качества спроектированного усилителя. Примерами ламп для каскодной схемы могут служить сочетания следующих типов: ЕСС88 и 6DJ8 или ЕСС88 и 6922 (серия ламп повышенного качества).

Обратимся теперь к примеру разработки каскодной схемы. Обычно, величина постоянного напряжения на аноде нижней лампы выбирается не более одной трети и не менее одной четверти от общей величины ВН, приложенного между анодом верхней лампы и землей. Пусть напряжение анодного питания каскада ВН равно 285 В, а величина постоянного напряжения на аноде нижней лампы составляет 75 В. Тогда падение постоянного напряжения между катодом и анодом верхней лампы составит 210В (рис. 3.16).

Величины анодной нагрузки и напряжения смещения между управляющей сеткой и катодом верхней лампы выбираются обычным вышеописанным способом — при помощи нагрузочной линии (рис. 3.17). В рассматриваемом примере RH = 100 кОм, VCK = —2.5 В. Размах переменного напряжения на аноде при этом составляет Va = 76,5 В, что дает особенно линейную рабочую точку. В этом случае анодный ток покоя будет равен 1,34 мА.

Выбор рабочей точки верхней электронной лампы каскодной схемы

Рис. 3.17 Выбор рабочей точки верхней электронной лампы каскодной схемы

Поскольку анод нижней электронной лампы, а, следовательно, и катод верхней лампы, находятся под положительным потенциалом в 75 В, а на управляющей сетке верхней электронной лампы требуется обеспечить напряжение смещения VCK —2,5 В относительно катода, это означает, что на управляющую сетку верхней электронной лампы требуется подать постоянное напряжение 72,5 В относительно общего провода (земли). Поскольку через сетку верхней электронной лампы ток не течет (в силу того, что ее потенциал относительно катода отрицательный), необходимое постоянное напряжение на ней относительно земли устанавливается делителем напряжения, и полностью определяет режим верхнего каскада, включенного по схеме с общей сеткой. При расчете сопротивлений резисторов этого делителя нужно быть очень внимательным, чтобы не превысить максимально допустимое сопротивление утечки сетки верхней электронной лампы, которое для Е88СС/6922 равно 1 МОм. В рассматриваемом примере общее сопротивление схемы делителя напряжения равно 560 кОм, что укладывается в допустимые пределы. При расчете делителя, разумеется, предполагалось, что внутренне сопротивление источника питания постоянного тока ВН равно нулю. Величина блокировочного конденсатора, обеспечивающего заземление управляющей сетки верхней лампы по переменному току, рассчитывается также, как и для рассмотренного выше примера с пентодом (с учетом общего сопротивления делителя напряжения) и по тому же критерию: частота среза RC цепи должна составлять 1 Гц. По результатам расчета нам нужен конденсатор 0,33 мкФ, что значительно меньше по сравнению с конденсатором 3,3 мкФ для блокировки экранирующей сетки пентода EF86 в предыдущем примере.

При расчете режима нижней лампы будет удобнее воспользоваться не выходными (анодными) статическими характеристиками лампы, а проходными (анодно-сеточными), показывающими зависимость анодного тока от напряжения на управляющей сетке при фиксированном анодном напряжении. Проходные характеристики рассматриваемой лампы приведены на рис. 3.18.

Сеточно-анодные характеристики триода

Рис. 3.18 Сеточно-анодные характеристики триода

Выше мы сделали вывод о том, что ток управляющей сетки верхней лампы отсутствует. Это значит, что ее ток анода равен току катода. В то же время, глядя на схему, очевидно, что ток катода верхней лампы равен току анода нижней лампы. Таким образом, токи анодов обеих ламп равны. Выше мы задались значением постоянного напряжения на аноде нижней лампы равным 75 В. Теперь на семействе проходных характеристик лампы (см. рис. 3.18) находим (или достраиваем дополнительно) статическую характеристику, снятую при фиксированном анодном напряжении, равным 75 В, и находим на ней точку, соответствующую найденной выше величине анодного тока (одинаковой для обеих ламп) равной Iа = 1,34 мА (токи верхнего и нижнего анодов равны). Найденная точка и есть рабочая точка нижней электронной лампы, соответствующая (по ой же статической характеристике) напряжению на управляющей сетке VCK около 2,6 В. Теперь на семействе анодных статических характеристик находим точку, соответствующую анодному напряжению Va = 75 В и анодному току Iа = 1,34 мА. Через найденную точку будет походить анодная характеристика, соответствующая напряжению на управляющей сетке равному VCK = 2,4 В. Несовпадение найденных графически напряжений смещения объясняется просто: графический метод расчета предполагает линейность рабочей области статических характеристик, однако, эта небольшая погрешность вполне допустима. На практике достаточно лишь усреднить найденные значения: таким образом, VCK = 2,5 В. Теперь можно рассмотренным в предыдущих примерах способом подсчитать необходимую величину резистора катодного автосмещения для нижней лампы. По результатам расчета RH = 1,8 кОм.

Поскольку каскодная схема содержит нижнюю лампу, включенную с общим катодом, и верхнюю лампу, включенную с общей сеткой, то такой каскад является инвертирующим, как и одиночный каскад на триоде или пентоде с общим катодом. Объясняется это просто — нижняя лампа с общим катодом инвертирует усиливаемый сигнал, а верхняя с общей сеткой — нет.

Коэффициент усиления каскодной схемы можно рассчитать по следующей формуле (индексы «1» соответствуют нижней электронной лампе, а индексы «2» — верхней электронной лампе). Разумеется, расчет ведется в предположении равных токов анодов ламп.

Итак, необходимо найти крутизну gm нижней электронной лампы. Это легко делается, используя проходные характеристики лампы, измерением угла наклона в рабочей точке, например, методом приращений.

Также необходимо найти статическое внутренне сопротивление rа верхней лампы, но это не так легко, так как отсутствует необходимая статическая характеристика, соответствующая Vc = —2,5V. Здесь возможно два варианта: либо достроить нужную статическую характеристику, воспользовавшись семейством проходных характеристик, либо интерполировать по соседним характеристикам. Воспользуемся вторым способом, взяв статические характеристики по обе стороны от рабочей точки (тем более, что в рассматриваемом примере они симметричны относительно нее). Итак, берем две характеристики, соответствующие Vc = —2V и Vc = — 3V (рис. 3.19).

 

Нахождение r для двух значений V

Рис. 3.19 Нахождение rа для двух значений Vc

Следовательно, можно считать, что при Vc = 2,5 В, rа = 6 кОм. Наконец, графическое нахождение статического внутреннего коэффициента усиления μ в рабочей точке обеих электронных ламп дает одинаковое значение: μ = 32,5.

Подставив все эти значения в формулу, найдем коэффициент усиления каскодной схемы равный 214. Иногда расчет ведут по сильно упрощенной формуле Av = gm1 * Rh, в результате чего будем иметь коэффициент усиления равный 270, который завышен на 2 дБ по сравнению с расчетом по точной формуле. Тем не менее, приближенный расчет бывает полезна, — в качестве предварительной оценки коэффициента усиления на приемлемость.

Теперь можно подсчитать коэффициенты усиления нижней и верхней ламп в отдельности. Это позволяет найти размах анодного напряжения на нижней лампе, что позволит оценить линейность (обычным способом по статическим характеристикам) и емкость Миллера. Коэффициент усиления верхней лампы легко определяется по нагрузочной линии (как и в предыдущих примерах). В результате получаем коэффициент усиления 30. Коэффициент усиления нижней лампы в таком случае (исходя из общего коэффициента усиления и коэффициента усиления верхней лампы) должен быть равен 7,1. Теперь вычислим емкость Миллера для нижней лампы: Проходная емкость лампы типа Е88СС равна Сас = 1,4 пФ, таким образом, емкость Миллера:

Так как эта величина небольшая, то нужно учесть и паразитные емкости — 3,3 пФ — входная емкость лампы, и ориентировочно 3 пФ внешние (монтажные) паразитные емкости, что дает общее значение 18 пФ. Это не так хорошо, как в случае применения пентода, который мы рассматривали ранее, но если бы каскад на пентоде мог бы работать при такой же анодной нагрузке в 100 кОм, то его коэффициент усиления и емкость Миллера были бы примерно вдвое больше, что даст соизмеримый результат. Да и при любом раскладе каскадная схема лишена основных недостатков усилителей на пентодах. Величины резистора катодного автосмещения нижней лампы и его развязывающего конденсатора вычисляются обычным для триода способом (см. выше).

Выше уже обращалось внимание на то, что нижняя лапа работает с небольшим коэффициентом усиления при малом размахе анодного напряжения, что негативно сказывается на линейности каскада. Исправить эту ситуацию можно путем увеличения анодного тока нижней лампы, что легко обеспечивается, путем включения между ее анодом и источником анодного питания ВН дополнительного резистора (рис. 3.20). Разумеется, в этом случае, анодные токи нижней и верхней ламп перестают быть равными, как это было в предыдущем примере.

Увеличение Iа нижней электронной лампы в каскаде

Рис. 3.20 Увеличение Iа нижней электронной лампы в каскаде

Как крайний пример — может понадобиться каскод с малыми шумами и низким искажением. Используем половину сдвоенного триода 6SN7 как верхнюю электронную лампу, таким образом можно установить ток анода равный 8 мА (при этом токе хорошая линейность). Тем не менее, если нижняя электронная лампа будет соединенный по схеме триода пентод Е81, пропускающий 45 мА, то потребуются дополнительные 37 мА. Если Va = 100 В для E810F и ВН = 400 В, то:

Все схемы, которые включают в себя рабочие катоды при напряжении значительно выше нулевого имеют проблемы из-за токов утечки нити накала/катода и максимальное допустимое напряжение между нитью накала и катодом Vнк. Это не редкость, что катод лампы не шунтируется и, следовательно, имеет на себе напряжение сигнала. Если, как в каскоде, коэффициент усиления катода верхней электронной лампы низкий, и мы используем прибор, потому что у него хорошая шумовая характеристика, то вероятно, что напряжение сигнала на этом катоде очень небольшое, возможно только несколько милливольт. Токи утечки через изоляцию нити накала/катода становиться больше при повышении Vнк, таким образом, комбинация Vнк = 75 В со слабым напряжением сигнала, означает, что влияние может быть значительно. Автор однажды сделал схему, используя электронные лампы, которые были рассчитаны на Vнк(макс) =150 В. Электронные лампы работали при Vнк = 120 В и имели низкочастотный шум, который устранялся только подключением соответствующих нитей накала к источнику питания 150 В постоянного тока. Имеется понятное нежелание делать это, потому что это означает, что необходимы два или более источника питания нитей накала, один подключен к земле, как обычно, а другой подключен к высокому напряжению. Мы вернемся к этой практической проблеме позже.

 

 

 

Информация 2018

 

Продолжение

Схемы, которые мы рассматривали до сих пор, касались исключительно усиления по напряжению. Иногда необходим буферный каскад, который обеспечивает высокое входное и низкое выходное сопротивление. Катодный повторитель имеет коэффициент усиления по напряжению немного меньше единицы (1) и значительный коэффициент усиления по току. У него низкое выходное сопротивление, обычно < 1 кОм, высокое входное сопротивление (например, ≈ 500 МОм в ламповых микрофонных усилителях). Кроме того, в отличие от усилительного каскада по схеме с общим катодом (рассмотренный ранее резисторный усилитель), где выходное напряжение противофазно входному, катодный повторитель не инвертирует, то есть закон изменения выходного напряжения повторяет закон изменения входного с точностью до фазы. Отсюда и название «повторитель», тогда как, усилительный каскад по схеме с общим катодом довольно часто называют «инвертором».

Начнем рассмотрение катодных повторителей с простейшей схемы с фиксированным смещением, приведенной на рис. 3.21. Глядя на эту схему, нетрудно заметить, что здесь изменилось положение нагрузочного резистора (он теперь установлен не в анодную цепь, а в катодную), таким образом, чтобы выходной сигнал снимался между катодом и общим проводом. Однако, работа такого каскада может быть рассмотрена таким же образом как и ранее, используя нагрузочные линии (рис. 3.22).

Итак, пусть нагрузочное сопротивление выбрано равным RH = 100 кОм. На рис. 3.22 вычерчена соответствующую этому сопротивлению нагрузочная линия. Выберем величину сеточного напряжения смещения Vc = —2,5 В, а также величину постоянного напряжения между катодом и анодом лампы Va = — 81 В, получая максимальную линейность в области рабочей точки. В этом случае катод относительно общего провода находится под напряжением Vк, определяемым разностью между напряжением источника питания ВН (285 В) и напряжением между анодом и катодом Va:VK = 285 В — 81 В = 204 В. В этом случае, для того, чтобы обеспечить между сеткой и катодом необходимое напряжение смещения VCK = —2,5 В, к сетке должно быть приложено напряжение от внешнего источника смещения равное 201,5 В. Это напряжение обеспечивается делителем напряжения R1, R2 за счет общего источника питания ВН.

Обратим внимание, что катодная цепь, включая нагрузочный резистор, является общей как для пути протекания входного (сеточного) тока, так и выходного (анодного). Более того, от величины выходного (анодного) тока зависит напряжение, падающее на катодном резисторе, а значит и напряжение VCK между сеткой и катодом (поскольку потенциал сетки относительно анода однозначно определяется резистивным делителем). Потенциал же катода относительно земли тем выше, чем больше анодный ток. Рост потенциала катода приводит к запиранию лампы и уменьшению коэффициента усиления, аналогично случаю катодного автосмещения в резисторном каскаде с общим, рассмотренному выше. Таким образом, мы снова имеем дело с отрицательной обратной связью по току. Однако, если в резисторном каскаде с общим катодом (путем шунтирования катодного резистора блокировочным конденсатором ) мы разрывали обратную связь по переменному току, оставляя ее лишь по постоянному, то в случае катодного повторителя, на катодном резисторе падает полезное выходное напряжение, закорачивать которое емкостью ни в коем случае недопустимо. Таким образом, катодный повторитель является усилительным каскадом, охваченном 100% отрицательной обратной связью по току. Также такую схему включения лампы часто называют схемой с общим анодом, который по переменному току соединен с общим проводом через нулевое внутреннее сопротивление источника питания ВН.

Для того, чтобы найти коэффициент усиления каскада с обратной связью, каковым и является катодный повторитель, воспользуемся (как и в предыдущих примерах) обычной методикой оценки коэффициента усиления из нагрузочной линии (без учета обратной связи он получается равным Av = 28,5), и применим уравнение обратной связи:

Поскольку имеется 100% обратная связь, β = 1 и результирующий коэффициент усиления по напряжению в нашем примере становится равным 28,5/29,5 = 0,97.

Мы рассматривали ранее (применительно к резисторному каскаду с общим катодом), что эквивалентное сопротивление катодной цепи по переменному току определялось следующим соотношением:

Здесь под Rн понимается резистор, включаемый между анодом лампы и источником питания ВН. Но для катодного повторителя, Rн между анодом и ВН = 0, таким образом, это уравнение сводится к более простому: rк = 1/gm. Из анодных характеристик лампы можно графически определить, что крутизна gm ~ 5 мА/В — это дает выходное сопротивление равное ≈ 200 Ом. Это не особо точное вычисление, поскольку графический метод определения крутизны gm обладает значительной погрешностью, но это не имеет существенного значения, поскольку обычно в аудио

катодном повторителе, последовательно с его выходом, включают резистор величиной = 1 кОм, чтобы гарантировать устойчивую работу усилителя. Тем не менее, даже результирующее выходное сопротивление (с учетом этого добавочного резистора) равное 1,2 кОм является достаточно низким выходным сопротивлением каскада на электронной лампе.

Рассмотренный каскад, однако, не обладает большим входным сопротивлением, что не очень желательно для усилителей (поскольку затрудняет согласование с большим выходным сопротивлением предыдущего каскада), хотя каскады с низким входным сопротивлением удобны для создания активных фильтров (например, разработанных кампанией Sallen & Key). Для получения в катодном повторителе высокое входное сопротивление, часто применяют схему с автоматическим катодным смещением (рис. 3.23).

Теперь имеется катодное или автоматическое смещение, обеспеченное резистором 1,3 кОм, величина которого вычисляется обычным способом (см. выше). Заметим, что, добавив этот резистор, мы слегка увеличили величину RH, что должно сказаться на работу усилителя, но на практике это увеличение на ≈ 1 % имеет незначительное влияние на режим каскада.

 
 
Сайт создан в системе