Радио?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

Беседа одиннадцатая

На этот раз длинная беседа наших двух друзей посвящена усилению. После того как было установлено, что оно необходимо как для токов низкой, так и для токов высокой частоты, Любознайкин излагает принцип трансформаторной связи, а также различные способы получения напряжения сеточного смещения, обычно используемые в приемниках с питанием от электросети.

Незнайкин. — Из нашей последней беседы я, наконец, понял, как происходит детектирование, т.е. как пассажир (низкая частота) сходит с поезда (высокая частота), который его привез на станцию (приемник). Теперь я горю желанием начать, наконец, постройку хотя бы самого простого приемника, состоящего из колебательного контура, диодного детектора и громкоговорителя.

Любознайкин. — Вечно ты переполнен несбыточными идеями. Громкоговоритель у такого приемника будет нем, как рыба. Ты забываешь, что твой пассажир, проделав большой путь (со скоростью 300 000 км/сек), прибывает к приемнику очень усталым и ослабевшим!..

Н. — Есть отчего!..

Л. — Так вот, ток, возбуждаемый в твоем приемнике, будет слишком слабым, чтобы раскачать громкоговоритель. Поэтому после детектирования перед подачей на громкоговоритель его надо усилить. В этом и заключается роль усиления низкой частоты (УНЧ). В результате действия усилителя происходит увеличение амплитуды низкой частоты.

Но, с другой стороны, если пассажир едет издалека, то у него не будет даже силы сойти с поезда. Иначе говоря, ток, который возбуждается волнами в приемной антенне, будет таким слабым, что его нельзя будет даже продетектировать.

Н. — Я думаю, что в этом случае необходимо укрепить силы пассажира перед его выходом из поезда.

Л. — Именно так и делают. Ток высокой частоты предварительно усиливают. Благодаря усилению высокой частоты (УВЧ) удается детектировать даже самые слабые сигналы. Следовательно, усиление высокой частоты способствует увеличению чувствительности приемника или, иначе говоря, дальности действия.

Н. — Словом, в хорошем приемнике нужно усиливать как высокую, так и низкую частоты (рис. 44). Но что касается усиления, то я полагаю, мы уже все узнали.

Рис. 44. Простейшая скелетная схема приемника прямого усиления.

УВЧ — усилитель высокой частоты, повышающий чувствительность и избирательность;

Д — детектор;

УНЧ — усилитель низкой частоты, увеличивающий громкость звучания;

Гр — громкоговоритель.

Л. — Глубоко заблуждаешься, дружище. Ты знаешь о роли усилительной лампы и о том, что малейшие изменения напряжения, поданного на вход лампы (т. е. между сеткой и катодом), вызывают значительные изменения анодного тока. Но ты совсем не знаешь, каким образом устроены цепи связи, которые позволяют включить последовательно две усилительные лампы.

Н. — Мой учитель математики всегда утверждал, что ясно сформулированная задача уже наполовину решена. Так вот я и попытаюсь изложить задачу, которую ты только что мне задал. В лампе (рис. 45) имеется «вход» — это сетка и катод. Между этими двумя электродами включается переменное напряжение высокой или низкой частоты. Кроме того, имеется «выход» — это анодная цепь, в которой между анодом и положительным полюсом источника высокого напряжения мы можем снимать изменяющийся по величине анодный ток. Но чтобы заставить работать следующую лампу, нам нужен не переменный ток, а переменное напряжение, которое мы должны подать между ее сеткой и катодом.

Рис. 45. "Четыре основные точки" лампы (на входе между сеткой и катодом и на выходе между анодом и положительным полюсом источника высокого напряжения).

Л. — Ты на правильном пути. Напрашивается необходимость преобразования переменного анодного тока в переменное напряжение.

Н. — Это легко сказать, но я не вижу, каким образом этого можно добиться.

Л. — Такое преобразование может быть сделано, например, при помощи трансформатора…

Н. — А что это за прибор — трансформатор?

Л. — Трансформатор? Так ведь это твой старый знакомый, только ты не знал его имени. Так называют прибор, имеющий две индуктивно связанные обмотки. Ты уже знаешь, что когда по первой обмотке проходит изменяющийся по величине ток, во второй обмотке наводится индуктированное напряжение.

Если через первую обмотку (называемую первичной) пропустить переменный ток, то во второй обмотке (вторичной) электроны начнут постоянно перемещаться в соответствии с индуктирующим током, создавая таким образом переменное напряжение между концами обмотки (рис. 46).

Рис. 46. Переменный ток в первичной обмотке I трансформатора Тр наводит переменное напряжение на зажимах вторичной обмотки II.

Н. — Теперь я вижу решение: достаточно включить в анодную цепь первой лампы первичную обмотку трансформатора, а его вторичную обмотку присоединить к сетке и катоду второй лампы (рис. 47). При этом в первичной обмотке будет проходить изменяющийся по величине анодный ток первой лампы. Он наведет переменное напряжение на концах вторичной обмотки, которое окажется приложенным между сеткой и катодом второй лампы… Одним словом, все, как водится во всех хороших домах.

Рис. 47. Трансформаторная связь двух усилительных ламп.

Л. — Подожди торжествовать, дружище. Пока наша схема имеет серьезный недостаток. Ты, вероятно, уже заметил, что каждая лампа в этой схеме имеет свой источник высокого напряжения, предназначенный для создания анодного тока. Однако идет ли речь о батарее или о другом источнике питания, он является дорогостоящим прибором. Теперь представь себе, что если (в целях получения большого усиления) мы хотим применить не две, а три или больше ламп, то нам понадобится столько же источников высокого напряжения, а это будет сопряжено с большими расходами.

Н. — А, может быть, можно использовать один общий источник для питания всех ламп?

Л. — Именно так и делается в действительности. Посмотри на рис. 48; три усилительные лампы питаются от одного источника высокого напряжения. Их катоды соединены с отрицательным полюсом.

Рис. 48. Питание трех ламп от общего источника высокого напряжения Ба.

Н. — Мне кажется, что это правильно. Вместо того, чтобы готовить еду для каждой лампы индивидуально, их кормят из общей кухни ресторана.

Л. — Поскольку ты дошел до этого сам, позволь тебе напомнить, что питание лампы состоит не только из источников высокого напряжения и накала, но и из источника отрицательного сеточного смещения.

Н. — Действительно. Я совершенно забыл об этом добавлении, о котором ты уже говорил. Если я правильно припоминаю, сетка должна иметь такое отрицательное напряжение по отношению к катоду, чтобы рабочая точка находилась на прямолинейном участке характеристики лампы, и под действием приложенного к лампе переменного напряжения сетка никогда не должна становиться положительной.

Л. — Ты забыл, что сетка должна иметь такое отрицательное напряжение, чтобы рабочая точка не выходила за пределы прямолинейной части характеристики во избежание искажений при усилении колебаний.

Н. — Каким же путем мы практически сделаем сетку отрицательной по отношению к катоду? Я думаю, что проще всего использовать для этого маленькую батарейку от карманного фонаря.

Л. — Так делают в приемниках, питание которых производится от батарей. Но большинство ламповых радиоприемников питается не от батарей, а от осветительной сети переменного тока. Чтобы в этом случае получить напряжение смещения, применяют столь же остроумный, сколь и простой прием, используя падение напряжения за счет анодного тока на сопротивлении, включенном в цепь катода.

Н. — Сначала скажи мне, что такое падение напряжения.