Рудольф Сворень - Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина
Мы уже говорили о том, что через емкость Сас в лампе возникает обратная связь (см. рис. 66): чем выше частота усиливаемого сигнала, тем легче проходит сигнал из анодной цепи в сеточную и тем меньше должна быть емкость Сас, чтобы она представляла достаточно большое сопротивление для токов ВЧ. Вот почему в усилителях ВЧ и применяются специальные пентоды, у которых емкость Сас не превышает нескольких тысячных даней пикофарады.
Между прочим, обратная связь возникает не только через междуэлектродную емкость, но и через емкость между лепестками ламповой панели, между деталями и проводами сеточной и анодной цепи и т. д. (лист 153). Поэтому для усилителя ВЧ нужно не только выбирать лампы с малой проходной емкостью, но и монтаж каскада выполнять так, чтобы цепи управляющей сетки и анода были как можно слабее связаны друг с другом.
Другая особенность высокочастотных пентодов — высокое внутреннее сопротивление — имеет большое значение для усилительного каскада, где анодной нагрузкой является колебательный контур. Дело в том, что для переменной составляющей анодного тока контур и лампа соединены параллельно: один конец контура подключен к аноду лампы непосредственно, а другой подключен к катоду (через конденсатор фильтра выпрямителя или анодного развязывающего фильтра). Таким образом, лампу фактически можно рассматривать как сопротивление, шунтирующее контур. Чем больше внутреннее сопротивление лампы, тем слабее она шунтирует контур, тем выше добротность контура.
Для настройки анодного контура на нужную станцию, так же как и для настройки входного контура, переключают контурные катушки (переход с одного диапазона на другой) и изменяют емкость контура с помощью конденсатора переменной емкости (плавная настройка в пределах диапазона). Если в приемнике имеется два контура, то их необходимо перестраивать одновременно. Для этого необходимо иметь два одинаковых комплекта катушек, два переключателя (или сдвоенный переключатель) и два конденсатора настройки (или сдвоенный блок конденсаторов).
Для нас приемник прямого усиления является лишь ступенью для освоения супергетеродина. Поэтому мы соберем усилитель ВЧ с одним контуром, хотя, используя имеющийся в нашем распоряжении переключатель и блок конденсаторов настройки, а также изготовив еще две катушки, мы вполне могли бы ввести в приемник и второй настраивающийся контур.
Настраивающийся колебательный контур можно включить в сеточную цепь лампы, а в качестве анодной нагрузки использовать высокочастотный дроссель или обычное сопротивление величиной 5—50 ком (см. лист 154,а). Можно поступить и наоборот: включить контур в анодную цепь лампы в качестве нагрузки, а в сеточную цепь включить обычное сопротивление утечки или дроссель (лист 154,б).
Передачу усиленного сигнала из анодной цепи усилителя ВЧ к следующему каскаду, например к детектору, можно осуществить несколькими способами. Проще всего использовать для этой цели разделительный конденсатор Сс, как мы это делали в усилителе НЧ. Емкость конденсатора в этом случае будет составлять 50—200 пф, и этого вполне достаточно для того, чтобы практически беспрепятственно пропустить токи высокой частоты. Вспомните, что в усилителе НЧ для этой цели нужно было брать конденсаторы с емкостью в несколько десятков тысяч пикофарад!
Связь с усилителем ВЧ может осуществляться с помощью специальной катушки Lсв (лист 155,в). В этом случае напряжение, которое можно получить на выходе каскада, будет сильно зависеть от того, насколько сильно связаны общим магнитным полем катушки Lк и Lcв, то есть фактически от расстояния между ними.
На первый взгляд может показаться, что, чем ближе одна катушка к другой, тем больше напряжение на выходе каскада (рис. 114).
Рис. 114. Передача сигнала с контура (анодная нагрузка) может осуществляться помощью специальной катушки связи.
В действительности же это не совсем так. Если катушки находятся на большом расстоянии, то при сближении их напряжение на выходе действительно будет увеличиваться. Однако в дальнейшем может наступить такой момент, когда рост напряжения прекратится и, даже более того, оно начнет уменьшаться (рис. 115).
Рис. 115. Чем ближе катушка связи к катушке контура, тем больше сигнал, подводимый к детектору. Однако при чрезмерном сближении этих катушек напряжение на выходе усилителя ВЧ начнет падать из-за дополнительных потерь в контуре.
Связано это с тем, что в результате увеличения степени связи между контурной катушкой Lк и Lcв растет энергия, которая отбирается из контура, а это равносильно тому, что растет сопротивление потерь в контуре Rк и падает добротность Q. Правда, здесь говорить о потерях не совсем правильно, так как энергия, потребляемая из контура, передается в следующий каскад. Однако для контура это не имеет значения — раз энергия потребляется, значит, есть потери, снижающие добротность контура.
Если увеличивать связь между Lк и Lcв, сближая эти катушки, то вначале добротность ухудшается незначительно. Однако при очень сильной связи между катушками добротность контура может ухудшиться настолько сильно, что выходное напряжение Uвых уменьшится (рис. 115). Связь между катушками, при которой выходное напряжение (а значит, и усиление каскада) оказывается максимальным, называется оптимальной, наивыгоднейшей связью. Практически оптимальную связь подбирают так: сближают катушки Lк и Lcв и следят за уровнем сигнала на выходе приемника. Если громкость передачи возрастает, то значит, мы приближаемся к оптимальной связи. Следует помнить, что степень связи между катушками зависит от частоты. Если оставить катушки неподвижными и увеличивать частоту усиливаемого сигнала, то степень связи будет увеличиваться. Учитывая это, оптимальную связь обычно подбирают для среднего участка диапазона и мирятся с тем, что на более низких частотах связь будет несколько слабее, а на более высоких — сильнее оптимальной.
На чертеже 14,а, б (стр. 280) приведены схемы усилителя ВЧ, выполненные на гептодной части лампы 6И1П. Вторая управляющая сетка лампы, которая понадобится лишь в с у пер гетер один ном приемнике, временно соединена с катодом.
В первой схеме настраивающийся колебательный контур включен в цепь управляющей сетки, а во второй — в анодную цепь. Данные контуров, а также подключение их к переключателю диапазонов остаются такими же, как и в детекторном приемнике (см. чертеж 2). В обоих случаях после усилителя ВЧ включен детектор, собранный на триодной части лампы 6И1П в первом случае по последовательной, а во втором — по параллельной схеме.
Все детали, которые можно встретить в усилителе ВЧ, уже знакомы нам. Это защитный конденсатор С1; конденсатор связи с антенной С'1; развязывающий фильтр R5С9, преграждающий путь высокочастотной составляющей анодного тока в общие цепи питания ламп; сопротивление нагрузки детектора R11 дополнительным сопротивлением R10 преграждающим путь ВЧ составляющей продетектированного сигнала на вход усилителя НЧ; гасящее сопротивление и конденсатор развязки R4С8, в цепи экранной сетки; переходной конденсатор С26, который в схеме а пропускает к детектору высокочастотный ток с анода лампы усилителя ВЧ и в то же время предохраняет детектор от попадания постоянного анодного напряжения, и др.
Единственная деталь, с которой мы еще незнакомы, это конденсатор С'5 в схеме б. Если этот конденсатор исключить, то на статорные пластины конденсатора настройки С5, с анода лампы будет попадать высокое постоянное напряжение. В этом случае при случайном замыкании статорных и роторных пластин источник окажется замкнутым на «землю» через катушку L2 или L4 и сопротивление развязки L5. В результате по этому сопротивлению пойдет большой ток, оно перегреется и выйдет из строя. Попутно заметим, что сопротивления анодных развязывающих фильтров и гасящие сопротивления в цепи экранных сеток выходят из строя при пробое конденсаторов, соединяющих эти сопротивления с шасси.
Конденсатор С'5 предохраняет конденсатор настройки С5 от попадания постоянного анодного напряжения. Поскольку даже максимальная емкость конденсатора настройки во много раз меньше, чем емкость конденсатора С'5, то этот конденсатор на резонансную частоту контура практически не влияет (конденсаторы соединены последовательно, и их общая емкость примерно равна наименьшей из емкостей — лист 89).
