Напомним: Чтобы триод не искажал усиливаемый сигнал, на его управляющую сетку (относительно катода) подают некоторой величины отрицательное напряжение, смещающее рабочую точку обычно в середину левой части прямолинейного участка анодно-сеточной характеристики (на рис. 4 предыдущего Практикума — точка Р). Как это делают?
Три способа смещения Один из возможных способов подачи на управляющую сетку напряжения смещения иллюстрирует рис. 1. Здесь между управляющей сеткой и катодом через резистор Rc включена батарея смещения Бс (. В этом случае па сетке относительно катода создается отрицательное напряжение, равное напряжению батареи Бс. Это и есть напряжение смещения. Чем оно более отрицательно, тем ближе к нижнему загибу анодно-сеточной характеристики смещается рабочая точка и меньше ток покоя анодной цепи.
Резистор Rc в данном случае выполняет две функции: во-первых, через него на сетку подается напряжение смещения; во-вторых, благодаря ему малое внутреннее сопротивление батареи смещения не шунтирует источник усиливаемого сигнала .
На практике обычно используют способ автоматического смещения, но требующий специальной батареи. Схема такого способа смещения рабочей точки лампы показана на рис. 2. Резистор Rk , включенный между минусом источника анодного напряжения и катодом, является частью анодной цепи лампы. Анодный ток создает на нем падение напряжения. При этом на верхнем (по схеме) конце резистора Rk, а значит и на катоде, получается положительное напряжение относительно его нижнего конца. Управляющая же сетка лампы через резистор Rc соединена с концом резистора Rk, противоположным катоду, поэтому на ней (относительно катода) создается отрицательное напряжение, равное падению напряжения на резисторе Rk. Отрицательное напряжение смещения на управляющей сетке создается, следовательно, автоматически, за счет анодного тока лампы. Резистор Rk принят сеточный резистор Rc, через который напряжение, создающееся на резисторе Rk, подается на управляющую сетку, часто называют резистором утечки сетки, так как через него электроны, оседающие на сетке во время работы лампы, «стекают» на катод. Если его не будет в сеточной цепи, то лампа станет работать без смещения, а оседающие на сетке электроны могут накопить на ней столь отрицательный потенциал, что лампа закроется.Сопротивление резистора Rk, необходимое для получения на сетке требуемого напряжения смещения Uc, зависит от анодного тока лампы и может быть рассчитано по закону Ома.
Пример. Предположим, что при анодном токе лампы, равном 10 мA (0,01 A), требуется получить смещение 2 B. В этом случае сопротивление резистора Rk (в омах) должно быть: 200 Ом
Чтобы измерить напряжение смещения, вольтметр подключают к катодному резистору. Для измерения смещения непосредственно на управляющей сетке нужен ламповый или транзисторный вольтметр, обладаю щий очень большим входным сопротивлением.
Какова роль конденсатора Ck, показанного на рис. 2 штриховыми линиями? Пока лампа находится в состоянии покоя, ее анодный ток и напряжение смещения на сетке неизменны. Когда же на входе лампы появляется переменное напряжение усиливаемого сигнала, то анодный ток становится пульсирующим — изменяется по величине в такт с напряжением сигнала. На резисторе автоматического смещения создается уже не постоянное, а пульсирующее напряжение, переменная составляющая которого через сеточный резистор Rc подается в противофазе на управляющую сетку. В результате этого между катодом и управляющей сеткой возникает отрицательная обратная связь, снижающая усиление.
Чтобы ослабить или полностью устранить обратную связь, резистор автоматического смещения шунтируют конденсатором, свободно пропускающим переменную составляющую анодного тока. В этом случае через резистор идет только постоянная составляющая анодного тока, благодаря чему на управляющую сетку подается постоянное по величине напряжение смещения.
Для полного устранения отрицательной обратной связи емкость этого конденсатора должна быть такой, чтобы он не оказывал сколь-либо существенного сопротивления токам самых низших частот, усиливаемых лампой. В каскадах усиления НЧ емкость таких конденсаторов, как правило электролитических, обычно бывает не менее 10 мкФ, а в каскадах усиления ВЧ — не менее 5000 пФ.
Третий способ смещения (рис. 3) — с помощью резистора Rc, включенного между управляющей сеткой и катодом, и сеточного конденсатора Сc, являющегося входным элементом каскада. Сопротивление резистора Rc должно быть 5—10 МОм. Когда на управляющей сетке действуют положительные полупериоды входного сигнала, через резистор Rc течет сеточный ток, создающий на нем падение напряжения и, кроме того, заряжающий конденсатор Сс. При отрицательных полупериодах сигнала конденсатор Сс разряжается через резистор Rc. Ток сетки и ток разряда конденсатора небольшие, но падение напряжения, создаваемое ими на высокоомном резисторе Rc, оказывается достаточным для неискаженной работы лампы.
Такой способ смещения применяют в Основном только в каскадах предварительного усиления колебаний низкой частоты.
Переходим к практике.
Монтажная плата
Детали простого опытного транзисторного усилителя или приемника можно было монтировать на куске картона, что вы поначалу и делали. Для опытов же и экспериментов с устройствами на электронных лампах вам придется сделать прочную монтажную плату, примерная конструкция которой показана на рис. 4. Она (как шасси) будет нужна для большей части последующих Практикумов, посвященных усилителям и приемникам на электронных лампах.
Саму плату выпилите из листового гетинакса, текстолита или винипласта толщиной 2—2,5 мм и прикрепите к ней уголки из дюралюминия, которые будут выполнять роль подставок. Предварительно разметьте и просверлите в ней 5 рядов отверстии для монтажных стоек и выпилите два отверстия для ламповых панелей. Диаметры отверстии для ламповых панелей, указанные на рис. 4, рассчитаны под панели пальчиковых ламп: правое — под 7-штырьковую панель (должна быть с экраном, который будет необходим в дальнейшем), левое — под 9-штырьковую. Если будут использоваться лампы с 8-штырьковым (октальным) цоколем, диаметр отверстий под их панели должен быть 26,5 мм.
Монтажные стойки представляют собой проволочные петли с внутренним диаметром около 1,5 мм, выступающие сверху монтажной платы. В отверстия таких стоек можно вставить и припаять к ним выводы или соединительные проводники одной-двух, а если надо то и трех радиодеталей.
Для стоек используйте медный луженый провод диаметром 0,8—1 мм. Чтобы петли стоек получались аккуратными, натягивая провод, вставляйте в петлю конец шила или стальную вязальную спицу. Нижний ряд стоек, выполненный одним куском провода, будет общим проводником минуса выпрямителя и цепи накала ламп, а верхний, также сплошной ряд стоек, — плюсом выпрямителя. Одиночные или парные стойки промежуточных рядов делайте по мере надобности.
Усилители НЧ и ВЧ
По схеме, изображенной на рис. 5, соберите на плате однокаскадный усилитель НЧ, используя для него уже знакомый по предыдущему Практикуму триод 6С2П или 6С2С (на схеме цоколевка лампы 6С2С указана в скобках). Из пальчиковых ламп можно также использовать триод 6С1П или один из триодов ламп 6Н1П, 6Н2П, а из ламп с октальным цоколем — триод 6С5С или один из триодов ламп 6Н8С, 6Н9С.
Сопротивление сеточного резистора R1 может быть от 330 до 680 кОм, резистора R2 автоматического смещения — от 220 Ом до 1 кОм, емкость конденсатора С1 — не менее 10000 пФ (0,01 мкФ), конденсатора С2 — не менее 10 мкФ (любого типа и на любое рабочее напряжение).
Прежде чем монтировать цепи питания, поверните ламповую панель так, чтобы проводники цепей анода и управляющей сетки были предельно короткими и не пересекались, иначе усилитель может возбуждаться. Все соединения между монтажными стойками и выводами ламповой панели делайте снизу монтажной платы (на рис. 5 не показаны). Проводники, соединяющие плату с выпрямителем, должны быть многожильными и с хорошей изоляцией. В анодную цепь включите высокоомные телефоны.
Сверьте монтаж усилителя с принципиальной схемой — нет ли ошибок, ненадежных контактов, случайных замыканий проводников. Если все в порядке, то, помня об осторожности, включите питание. Как только катод лампы нагреется, коснитесь отверткой проводника цепи управляющей сетки — в телефонах услышите звук низкого тона, являющийся первым признаком работы усилителя. Подайте на вход усилителя низкочастотный сигнал, источником которого может быть звукосниматель, выход транзисторного приемника, линия радиотрансляционной сети (обязательно через делитель напряжения! — такой же, как при испытании транзисторного усилителя НЧ). Триод усилит сигнал, а телефоны преобразуют его в звуковые колебания.
Сущность работы усилителя иллюстрируют графики, изображенные па рис. 5. Пока входного сигнала Uвх нет, в анодный цепи течет постоянный ток покоя Ia пок. С появлением входного сигнала анодный ток становится колеблющимся: увеличивается во время положительных полупериодов и уменьшается во время отрицательных полупериодов на сетке. Изменяющийся по величине анодный ток течет через телефоны и заставляет их звучать.
Несколько экспериментов. Конденсатор С2 отключите от резистора R2. Что произошло? Между катодом и сеткой возникла отрицательная обратная связь, из-за чего усиление, а значит и громкость звучания телефонов, снизилось.
Замкните резистор R2. Громкость звучания телефонов станет прежней, но при значительном входном сигнале могут появиться искажения, так как лампа стала работать без смещения.
Резистор R2 замените переменным резистором на 10—15 кОм и с помощью его постепенно увеличивайте напряжение смещения на сетке. При достаточно большом его сопротивлении лампа окажется практически закрытой и утратит свои усилительные свойства.
Теперь, выключив питание, перемонтируйте усилитель по схеме на
рис. 6. В анодную цепь вместо телефонов включите резистор сопротивлением 10—15 кОм (R1). Электролитический конденсатор, шунтирующий резистор смещения, замените
бумажным конденсатором емкостью
0,05—0,1 мкФ (С2), а сеточный резистор (R1) — колебательным контуром, который бы можно было настроить на волну местной радиостанции (например, контур магнитной антенны транзисторного приемника). У вас получится однокаскадный усилитель ВЧ.
Чтобы проверить, работает ли усилитель, подключите к его выходу цепь, составленную из разделительного конденсатора С4 диода Д1 и телефонов Тлф1. Телефоны заблокируйте конденсатором С5, а последовательно соединенные диод и телефоны — резистором R3. Все эти дополнительные детали можно смонтировать на стойках между ламповыми панелями. Подключите к контуру антенну и заземление, включите выпрямитель. При точной настройке контура на волну радиостанции в телефонах услышите ее передачу.
Принципиально здесь лампа работает также, как в усилителе НЧ, но усиливает модулированные колебания высокой частоты, поступающие к ней с колебательного контура. Резистор R1— нагрузка анодной цепи. Выделяющийся на нем усиленный сигнал через конденсатор С4 поступает в детекторную цепь из диода и телефонов.
А как с резистора R2 на управляющую сетку подается отрицательное напряжение смещения? Через контурную катушку L1.
Следующий Практикум будет посвящен четырех- и пятиэлектродным электронным лампам.
