/а.ср. В результате этого должна несколько измениться и динамическая анодно-сеточная характеристика лампы, после уточнения которой можно дополнительно скорректировать форму выходного сигнала и, действуя методом последовательных приближе-

Рис. 10-18. Переходная характеристика усилителя с резистивно-емкостной связью.

НИИ, приблизиться к точному решению задачи о положении линии нагрузки для переменного тока при больших амплитудах усиливаемых сигналов. В практических расчетах принято органичиваться нулевым

Рис. 10-19. Искажения прямоугольных импульсов в усилителе с резистивно-емкостной связью.

(i - одиночный импульс; б - переходные искажения при появлении серии импульсов.

приближением, т. е. использовать прямую MN, проведенную через начальную рабочую точку А. При обычных требованиях к линейности усилителя (например, i<r<107o) погрешности такого приближения не имеют практического значения.

Динамическая анодно-сеточная характеристика или семейство анодных характеристик с нанесенной на него линией нагрузки позволяет рассчитать коэффициенты гармонических искажений (см. стр. 489).

Переходная характеристика (нормированная) коэффициента усиления по напряжению каскада с резистивно-емкостной связью при обычных соотношениях Ср > Си

и Тн > Тв представляет собой разность двух экспонент (рис. !0-18):

й*(/)=4=Г-н ,~

(10-53)

где Тн и %в - введенные выше (стр. 463) низкочастотная и высокочастотная постоянные времени. Таким образом, Тв одновременно является постоянной времени нарастания (н на рис. 10-5), а Тн - постоянной времени спада (о на рис. 10-5).

Переходные искажения при усилении одиночных импульсов (рис. 10-19,й) выражают конечным временем нарастания выходного импульса, спада плоской части вершины и появлением напряжения обратной полярности по окончании входного импульса.

Время запаздывания, отсчитываемое на относительном уровне 0,1 или 0,5, составляет соответственно:

<з 0.1 =0.104:

<3 0.5 =0.69Т.

(10-54) (10-54а)

Время нарастания от уровня 0,1 до уровня 0,9

(10-55)

Спад вершины и пик напряжения обратной полярности по окончании импульса равны друг другу. Обычно их оценивают в процентах от максимального напряжения импульса:

/ и\

At/ /

б=1ОО-гг- = 100 1 -е

100-

(10-56)

где Ги - длительность импульса. Приближенное соотношение справедливо при Г <0,1Тн.

Искажения среза импульса в отсутствие перегрузки усилителя аналогичны искажениям фронта.

Неравенства ТвУиСТн являются условиями малых искажений прямоугольных импульсов. Необходимые постоянные времени Тв и Тн можно определить по заданным нормам на искажения при помощи следующих формул:

в-;ГГ.- (10-55а)

Тн> 100

(10-56а)

Пример 2. Рассчитать ламповый каскад с резистивно-емкостной связью по заданным переходным характеристикам: н0,5/гксел:; в 2% при Г =100 мксек; Ко>20; Сн= =20 пф; /?в=0,5 Мом.

Решение. С помощью формул (10-55а) и (10-56а) определяем необходимые постоянные времени:

0,5 к

Тв<-= 0,227 мксек и 0,23-10 сек;

т > 300.

= 5ООО мксек = 5-10~ сек.

Сопоставляя эти данные с результатами расчета в примере 1, легко обнаружить, то рассчитанный ранее усилитель удовлетворяет требованиям к величине Тв, а для достижения нового значения Тв потребуется существенное уменьшение нагрузки а. В соответствии с (10-39) максимально допустимое значение jRbkx составляет:

0,23-10-е

30.10-

,-12

= 7 600 от.

Поскольку Rt, Rb > йвых, уместно выбрать Ra~7 ком и считать Rn.a~Ra. при этом коэффициент усиления каскада составит: f

97,5

49 7

что не удовлетворяет поставленным требованиям.

При заданном значении Свых и Тв величина Rm.t, не может быть увеличена и единственным средством увеличения Ко является применение другой лампы, с более высоким значением крутизны S. Иа основании (10-28) необходима лампа с крутизной ие менее

Rn.a

3 ма/в.

Выбираем пентод типа 6Ж1П, у которого 5 = 5,15 ма/в, /?г>0,1 Мом и Свых-

2,5 пф.

Так как выходная емкость каскада практически осталась прежней, максимально допустимое сопротивление Rr также не изменяется. При этом

iCo = Si?a = 5,15-7 36.

Емкость разделительного конденсатора Ср для достижения Тн5-10~= сек на основании (10-31)

Ср>

Ru +

R.Rj Ra + Rt

5-10-S 0,5-10

= 10- е5 = 10 ООО пф.

При усилении периодически повторяющихся импульсов (рис. 10-19,6) длительность фронтов остается такой же, как при усилении одиночных им-

пульсов, но спустя (рис. 10-19, б)

время установления

уст

(10-57)

в выходном сигнале пропадает постоянная составляющая и величины положительных и отрицательных импульсов оказываются такими, что их площади становятся равными друг другу:

t/+ = и Т . (10-58)

Спад вершин импульсов уменьшается по сравнению с его величиной для одиночного импульса и в общем случае составляет:

6 = 100

(10-59)

Г ~1

где Тп - период следования импульсов. При этом крутизна спадов положительных и отрицательных вершин импульсов получается разной, если импульсы несимметричные (при Т Ф2Т).

На процесс установления и на характер передачи вершин импульсов могут существенно влиять постоянные времени цепей автоматического смещения (RkCk на рис. 10-14) и экранирующей сетки {RbCb на рис. 10-14,6), которые в общем случае увеличивают спад вершины. В частном случае, когда постоянные времени цепей автоматического смещения и экранной сетки равны низкочастотной постоянной времени Тн цепи реостатно-емкостной связи, т. е.

СкРк = Сэ;?э = Тн, (10-60)

остаются в силе все приведенные выше соотношения при условии замены в них величины Тн эквивалентной низкочастотной постоянной времени

1+SkPk +

(.10-61)

где 5к=с?/к/й о - крутизна катодного тока лампы; Ria - внутреннее сопротивление пентода по экранирующей сетке (см. § 8-8).

Пример 3. Уточнить расчет каскада, приведенный в примере 2, учтя влияние цепей питания; при этом известно: £3 = 180 в; Ua = = 120 в; /а=7,35 ма; 1=2,7 ма; R =200 ом; ?,э 0,2/?,~20 ком.

Решение. Определим необходимое сопротивление резистора Rb в цепи экранирующей сетки:

Еа - и, 180-120

R, = -=-= 22 ком.

Для расчета емкости конденсаторов С , Ск примем условие (10-60). При этом найденному в примере 2 значению Тн должна соответствовать новая постоянная времени

Tb.ske, a величину Тн на основании (10-61) надо увеличить до значения

а-экв

1 + 5к/?к + -

=5.10-(1+1,2.5,15.0,2+-)

и 17.10-2 сел. (принято Sk = 1,2S).

Соответственно необходимы: 17.10~з

=85-10-=85 мкф;

17-10-2

С, > = 22.103 =0,78-10-6g6=0.78жкдЗ; 17.10-2

05.106=34-10-g6=34ООО и.

Анализ искажений, вносимых цепями, RkCk и ReCa при невыполнении условия

-0+f,

Рис. 10-20. Схемы усилителей без конденсаторов в цепях катода и экранирующей сетЕВ,

Рис. 10-21. Принципиальные схемы усилителей с трансформаторной (а) и емкостно-трансформатор-ной (б) связью.

(10-60), содержится в книгах [Л. 14, 22]. Для предотвращения влияния цепей автоматического смещения и экранирующей сетки на ижажения импульсов часто стараются избежать применения емкостей Ск и Св-Конденсатор Ск может быть вовсе исключен (рис. 10-20) ценой уменьщения усиления в (1-Ь5к/?к) раз. Отказаться от конденсатора Св можно при применении пентодов, допускающих работу при напряжении на экранирующей сетке, несколько превыщающем напряжение на аноде. Тогда при не слишком больших сопротивлениях Ra

удается соединить экранирующую сетку непосредственно с источником питания анодных цепей (рис. 10-20, с). Возможен отказ от применения конденсатора Св и при понижении напряжения экранирующей сетки с помощью стабилитрона (рис. 10-20,6).

Ламповый усилитель с трансформаторной связью

Усилитель (рис. 10-21) применяется главным образом для усиления переменного напряжения низкой частоты, однако полоса усиливаемых частот в значительной мере зависит от качества трансформатора и при соответствующей конструкции его может быть перенесена в область достаточно высоких частот (вплоть до десятков мегагерц).

Применение трансформатора удорожает и утяжеляет конструкцию усилителя, а потому оправдано лишь в тех случаях, когда используются преимущества этой схемы. Особенностями трансформаторной схемы являются: изоляция по постоянному напряжению цепи нагрузки от усилителя и источников питания, малое сопротивление провода первичной обмотки в усилителе по схеме иа рис. 10-21, с, возможность достижения согласования или повышения усиления путем соответствующего выбора коэффициента трансформации, возможность изменения полярности выходного сигнала путем переключения концов одной из обмоток и получения нескольких выходов, изолированных по постоянному напряжению или различных по уровню и полярности сигнала.

Основная схема трансформаторного усилителя (рис. 10-21,й) предусматривает непосредственное включение первичной обмотки трансформатора в анодную цепь лампы. При этом постоянная, составляющая анодного тока вызывает намагничивание сердечника, приводящее к снижению индуктивности первичной обмотки. Часто это намагничивание бывает нежелательным, и для его предотвращения в магнитную цепь трансформатора вводят немагнитный зазор (см. стр. 530).

Постоянное намагничивание отсутствует в усилителе по схеме рис. 10-21,6 с емкост-но-трансформаторной связью. Однако этот усилитель из-за наличия резистора Ra лишен ряда ценных свойств основной схемы. В то же время соответствующим выбором емкости разделительного конденсатора Ср можно существенно понизить нижнюю граничную частоту Шн усилителя, а при необходимости ползчить даже подъем усиления в области нижних частот, используя резонанс напряжений в цепи первичной обмотки трансформатора.

Особый режим трансформаторного усилителя, применяемый для достижения максимальной выходной мощности, рассматривается в § 10-4.

Эквивалентные схемы каскада с емкост-но-трансформаторной связью приведены на рис. 10-22. Соответствующие эквивалентные схемы для усилителя на рис. 10-21, с полу-