И. П. ЖЕРЕБЦОВ
РАДИОТЕХНИКА
ИЗДАНИЕ ЧЕТВЕРТОЕ,
ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ
ПО ВОПРОСАМ СВЯЗИ И РАДИО
МОСКВА 1958

Александр Степанович. Попов
(1859—1906)

ПРЕДИСЛОВИЕ
При составлении настоящей книги автор поставил себе целью
изложить в популярной и доступной форме основы современной
радиотехники. Книга рассчитана на читателя, имеющего общеоб-
разовательную подготовку в объёме 10 классов и изучившего
предварительно элементарные основы электротехники. Содержа-
ние книги следует рассматривать как первую ступень основ радио-
техники и поэтому в ней не освещены многие более сложные во-
просы, как, например, техника метровых, дециметровых и санти-
метровых волн, телевидение, запись звука, импульсная техника,
радиолокация, радионавигация, радиотелеуправление, примене-
ние радиотехнических методов в народном хозяйстве и другие.'
Ввиду ограниченного объёма книги не удалось дать подроб-
ного разбора схем приёмников, принципов конструирования, мон-
тажа и испытания любительской радиоаппаратуры, способов
нахождения и устранения неисправностей, а также многих спра-
вочных материалов, как, например, данных ламп и деталей, типо-
вых режимов усилителей и т. д.
Большое количество вопросов и задач, помещённых в книге,
должно способствовать лучшему усвоению материала.
В четвёртом издании книга была подвергнута значительной
переработке и в неё были внесены многие дополнения, в частно-
сти, глава о полупроводниковых приборах.
Автор будет признателен за все критические замечания по
данному изданию, которые следует направлять по адресу:
Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2, Связьиздат.
Автор
ВВЕДЕНИЕ
§ 1.	НАША СТРАНА —РОДИНА РАДИО
Мысль об использовании электромагнитных волн для беспро-
волочной связи была высказана русским учёным Александром
Степановичем Поповым ещё в 1889 г., а в 1895 г. он построил
первый в мире радиоприёмник. 7 мая 1895 г. А. С. Попов высту-
пил с докладом о своих работах и демонстрировал этот приёмник
на заседании физического отделения Русского физико-химического
общества в Петербурге. День этот вошёл в историю науки, куль-
туры и техники как день изобретения радио. В ознаменование
пятидесятилетнего юбилея этой даты 2 мая 1945 г. Совет Народ-
ных Комиссаров Союза ССР принял постановление, которым был
установлен День радио, празднуемый ежегодно в нашей стране,—
7 мая. Каждый год в этот день советский народ с гордостью от-
мечает, что родиной радио — этого величайшего изобретения,
открывшего новую страницу в науке и технике, — является наша
страна.
В июле 1895 г. А. С. Попов построил новый прибор для реги-
страции атмосферных разрядов, который он впоследствии назвал
«грозоотметчиком». В течение ряда лет А. С. Попов успешно про-
водил опыты по передаче и приёму сигналов без проводов, доби-
ваясь увеличения дальности действия своих установок. В 1896 г.
он впервые в мире демонстрировал беспроволочную передачу
телеграфных сигналов на расстояние 250 м. Весной 1897 г. была
установлена связь между кораблём и берегом на расстояние бо-
лее полукилометра; летом того же года дальность передачи до-
стигла 5 км. А уже в 1900 г. А. С. Попов сумел осуществить ра-
диосвязь на расстояние 50 км.
Само изобретение радио не было случайностью, а явилось
следствием успехов физики и электротехники. А. С. Попов — вы-
дающийся физик и электротехник с неиссякаемой энергией в ис-
следовательской работе, горячий патриот своей родины — научно
обобщил и развил сделанные до него разрозненные открытия и
6
заложил, по существу, все основы современной радиотехники.
Он не только сумел первым в мире сконструировать радиопри-
ёмник, но также построил первые радиопередатчики, первым
установил практическую двустороннюю радиосвязь, изобрёл ан-
тенну, без которой теперь не обходится ни одна радиостанция,
провёл первые опыты по радиотелефонии, высказал первые идеи
и предложения об использовании радио для целей навигации
и т. д. Его ближайшие помощники П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий
открыли возможность приёма радиотелеграфных сигналов на
слух.
Будучи не только учёным, но и инженером-новатором, Попов
никогда не замыкал круг своей деятельности опытами и исследо-
ваниями в лабораторной обстановке, а старался немедленно осу-
ществлять практическое использование своих открытий и изоб-
ретений. А. С. Попов первым стал проводить опыты по примене-
нию радиосвязи во флоте, в сухопутной армии и даже в воздухо-
плавании. Он же построил и первые, радиостанции для граждан-
ской радиосвязи. Во время опытов по радиосвязи на кораблях
Балтийского флота летом 1897 г А. С. Попов обнаружил явления,
основываясь на которых он предсказал возможность радионави-
гации. Создав в Кронштадте первые мастерские по изготовлению
приборов для беспроволочного телеграфирования, Попов поло-
жил начало отечественной радиопромышленности.
Несмотря на тяжёлые условия, в которых приходилось рабо-
тать А. С. Попову в царской России, он глубоко верил в свой
народ и отдавал все свои силы развитию отечественной радио-
техники. Ему принадлежат замечательные слова: «Я русский
человек и все свои знания, весь свой труд, все свои достижения
имею право отдать только моей Родине».
Во время революции 1905 г. А. С. Попов подвергался напад-
кам со стороны царского правительства за сочувствие револю-
ционному движению. Здоровье его пошатнулось и в начале 1906 г.
он умер, не успев осуществить свои планы дальнейшего разви-
тия радиосвязи.
Советский народ по достоинству оценил заслуги перед Роди-
ной Александра Степановича Попова, и всегда будет чтить па-
мять о нём.
В целях увековечения памяти изобретателя радио А. С. Попо-
ва Совет Народных Комиссаров Союза ССР 2 мая 1945 г. поста-
новил учредить золотую медаль имени А. С. Попова, присуждае-
мую ежегодно в одном экземпляре советским и зарубежным учё-
ным за выдающиеся научные работы и изобретения в области
радио.
Медалью имени А. С. Попова награждены советские учёные
В. П. Вологдин, Б. А. Введенский, А. Л. Минц, А. И. Берг,
М. А. Леонтович, А. А. Пистолькорс.
Имя Попова, давшего человечеству одно из величайших до-
стижений современной науки и техники — радио, вошло в исто-
7
рию наряду с именами М. В. Ломоносова, Д. И. Менделеева,
П. Н. Лебедева и других выдающихся русских учёных.
§ 2.	РАЗВИТИЕ РАДИО В СССР
Быстрое развитие радио в нашей стране началось только пос-
ле Великой Октябрьской социалистической революции. Совет-
ское правительство обратило серьёзное внимание на создание
радиосвязи и радиовещания, предвидя огромное значение радио
для социалистического строительства и обороны страны. Радио-
станции использовались на фронтах гражданской войны; одно-
временно создавалась радиопромышленность. Владимир Ильич
Ленин назвал радио газетой без бумаги и без расстояний и пред-
сказал, что оно «... будет великим делом». Советское радиове-
щание действительно получило гигантское развитие, и голос Мос-
квы слышен во всех уголках нашей Родины — от западных гра-
ниц до Дальнего Востока, от солнечной Армении до суровой
Арктики. Слушают Москву и миллионы наших друзей за рубежом.
В 1918 г. был создан первый радиотехнический научно-иссле-
довательский центр—Нижегородская радиолаборатория, которой
впоследствии было присвоено имя В.. И. Ленина. Её сотрудники
сумели в трудных условиях за короткий срок разработать радио-
лампы, мощные радиопередатчики, приёмники и создали основу
для широкого развития радиовещания, радиопромышленности и
массовой радиофикации. В работах Нижегородской лаборатории
особенно велика роль М. А. Бонч-Бруевича — крупного учёного
и инженера. Ещё в 1919 г. он опубликовал основы теории и рас-
чёта радиоламп. М. А. Бонч-Бруевич разработал мощные генера-
торные лампы для радиопередатчиков, намного превосходившие
по своим качествам заграничные. Первые мощные радиовеща-
тельные передатчики, построенные в начале двадцатых годов,
также явились результатом творчества Бонч-Бруевича и его со-
трудников.
После опытов по радиотелефонированию, проведённых в
1919—1920 гг., в Москве была построена первая радиовещатель-
ная станция, через которую с 1922 г. проводились регулярные пе-
редачи. Стали работать радиовещательные станции и в других
городах страны. Началось бурное развитие радиофикации, радио-
промышленности и радиолюбительства.
Была создана мощная отечественная радиопромышленность.
Десятки радиозаводов, большое количество научно-исследова-
тельских институтов и лабораторий, работающих в области ра-
дио, и крепкие кадры радиоспециалистов дали возможность
быстро внедрить в жизнь последние достижения современной
радиотехники.
В 1933 г. была построена самая мощная в мире 500-киловатт-
ная радиостанция, технически настолько совершенная и ориги-
8
нальная, что целый ряд элементов её -конструкции был заимство-
ван американцами при строительстве аналогичной радиостанции
в США, начавшей работать на год позднее нашей станции. Во
время Отечественной войны в Советском Союзе была построена
новая, ещё более мощная, радиовещательная станция, не имеющая
себе равных за границей. Помимо выдающихся работ М. А. Бонч-
Бруевича, огромный вклад в строительство мощных передающих
станций сделал А. Л. Минц, основавший целую школу мощного
радиостроения. Стройная теория работы радиопередатчиков и
инженерные методы их расчёта были созданы в СССР трудами
А. И. Берга, С. И. Евтянова, С. А. Дробова, 3. И. Модели и ряда
других учёных.
В Советском Союзе наряду с радиовещанием родилось и полу-
чило развитие вещание по проводам, обслуживающее миллионы
трудящихся. Первые громкоговорители системы проводного веща-
ния начали работать в 1921 г. на площадях Москвы.
Благодаря работам М. В. Шулейкина, А. А. Пистолькорса,
В. В. Татаринова, Г. 3. Айзенберга, М. С. Неймана, С. И. Наде-
ненко и других, у нас достигнуты большие успехи в области тео-
рии и техники антенных устройств. Многие типы современных
антенн изобретены и разработаны нашими специалистами.
Трудами Б. А. Введенского, В. А. Фока, Л. И. Мандельштама,
Н. Д/ Папалекси, А. Н. Щукина и многих других советских учё-
ных был сделан большой вклад в современную теорию распро-
странения радиоволн. Советская школа теоретической радиотех-
ники и радиофизики, созданная М. В. Шулейкиным, Л. И. Ман-
дельштамом, Н. Д. Папалекси, А. И. Бергом, Д. А. Рожанским,
И. Г. Фрейманом и многими другими выдающимися уч1ёными,
воспитала десятки и сотни молодых талантливых учёных, обога-
тивших науку ценными открытиями и изобретениями.
Важнейшие работы по теории радиоприёма осуществили со-
ветские учёные В. И. Сифоров, А. Н. Щукин, В. А. Котельников,
Н. Н. Крылов и др.
Выпущенные у нас учебники и книги по различным -вопросам
радиотехники известны далеко за пределами Советского Союза.
В Советском Союзе радио находит широкое применение в про-
мышленности и сельском хозяйстве. На полях страны работают
тысячи радиостанций, с помощью которых совхозы, колхозы и рай-
онные организации оперативно руководят сельскохозяйственными
работами, проводят живой обмен опытом, оказывают друг другу
помощь. Радиовещание сближает деревню с городом и позволяет
каждому колхознику, имеющему радиоприёмник или «радиоточ-
ку», слушать передачи из Москвы и других городов. По всей стра-
не широко развернулись работы по сельской радиофикации.
В ближайшие годы будет завершена грандиозная задача сплош-
ной радиофикации страны.
Огромную роль сыграло радио в Великой Отечественной вой-
не. С первых дней войны радио стало основным средством связи
9
в боевых действиях доблестной Советской Армии против фашист-
ких захватчиков. Наша радиопромышленность сумела обеспечить
радиосвязью Советскую Армию, Военно-Морской Флот и Военно-
Воздушные Силы. Тысячи военных радистов получили за свою
работу правительственные награды и многие из них удостоены
звания Героя Советского Союза.
Непрестанный рост радио в СССР требует огромного количе-
ства хороших специалистов. Неисчерпаемым источником кадров
радиоработников являются радиолюбители, которые растут вме-
сте с развитием отечественной радиотехники. Люди разных про-
фессий и возрастов, увлечённые интересными и многообразными
возможностями, которые даёт радио, изучают радиотехнику,
строят приёмники, телевизоры и другие аппараты, работают по
применению радиотехнических методов в народном хозяйстве. Из
среды радиолюбителей вырастают талантливые радисты, конст-
рукторы, техники. Работой радиолюбителей руководит Добро-
вольное общество содействия армии, авиации и флоту (ДОСААФ),
в системе которого созданы радиоклубы, курсы и кружки по изу-
чению радиотехники. ДОСААФ систематически проводит конкур-
сы радистов-операторов, соревнования радиолюбителей и еже-
годные Всесоюзные выставки радиолюбительского творчества. На
них радиолюбители представляют тысячи экспонатов, многие из
которых отмечаются призами и дипломами. Радиолюбители при-
нимают активное участие в радиофикации сельских местностей.
С каждым днём радио проникает в новые области строитель-
ства Советской страны. Многочисленные научно-исследователь-
ские институты ведут широким фронтом работы по дальнейшему
развитию советской радиотехники. Втузы, техникумы, техниче-
ские и ремесленные училища, курсы готовят для страны новые
кадры радиоинженеров, техников, мастеров и радистов.
В соответствии с Директивами XX съезда КПСС по шестому
пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на
1956—1960 гг. принимаются меры к дальнейшему расширению и
улучшению радиовещания и телевидения.
Мощность радиовещательных станций будет увеличена при-
мерно на 90%, должно быть обеспечено широкое внедрение уль-
тракоротковолнового радиовещания в европейской части СССР.
Будут созданы специальные каналы связи для обмена програм-
мами между телевизионными станциями Москвы, Ленинграда,
столиц союзных республик и других крупных городов страны.
К 1960 г. количество телевизионных станций увеличится не менее
чем до 75. Решено приступить к внедрению цветного телевидения.
Создаётся широкая сеть радиорелейных линий связи, и за пяти-
летие будет введено в действие не менее 10 тыс. километров этих
линий. Должно быть обеспечено дальнейшее развитие радиофи-
кации в сельских местностях.
Предусмотрен большой рост продукции радиотехнической про-
мышленности. В 1960 г. будет выпущено 10,2 млн. радиоприёмни-
ю
ков и телевизоров, что составляет 255% по сравнению с объёмом
их производства в 1955 г. Намечено в 1960 г. увеличить по срав-
нению с 1955 г. продажу населению радиоприёмников в 2,2 раза
и телевизоров — в 5 раз.
Поставлены важные задачи по всемерному развитию радио-
технической и приборостроительной промышленности: расширить
номенклатуру и увеличить не менее чем в 3 раза выпуск радио-
измерительных приборов; в 2,6 раза увеличить выпуск электрова-
куумных приборов; развивать научно-исследовательскую и лабо-
раторную базу радиотехники и электроники и резко улучшить
их техническую вооружённость. Признано необходимым обеспе-
чить разработку новых средств автоматики, основанных на пос-
ледних достижениях физики, электроники и радиотехники; широ-
ко развернуть научно-исследовательские работы по полупровод-
никовым приборам и расширить их практическое применение.
Должно быть расширено производство аппаратуры для радиоре-
лейных и кабельных линий с большим числом каналов. Должна
быть обеспечена широкая механизация и автоматизация произ-
водства массовых деталей радиоаппаратуры и вакуумных прибо-
ров.
Наши радиолюбители обязаны принять самое активное уча-
стие в выполнении этих исторических решений. Серьёзную по-
мощь они должны оказать делу сельской радиофикации. Забота
об исправном состоянии радиоприёмников и радиотрансляцион-
ных точек, обслуживающих миллионы трудящихся Советской
страны, является важнейшей обязанностью всех радиолюбителей.
Необходимо также, чтобы широкие массы радиолюбителей изу-
чали технику телевидения, ультракоротких волн и звукозаписи,
развитию которых придаётся особенно большое значение.
Всю эту интересную и полезную работу могут выполнять
только те радиолюбители, которые имеют твёрдые знания по ос-
новам электротехники и радиотехники и повседневно совершен-
ствуют эти знания. Каждый технически грамотный радиолюби-
тель, овладевший основами теории радиотехники и умеющий при-
менять теоретические знания на практике, сможет принести боль-
шую пользу радиофикации нашей Родины. Поэтому изучение
основ радиотехники и её новейших достижений является главной
задачей каждого радиолюбителя.
В содружестве с учёными, инженерами, техниками, мастерами
и рабочими советские радиолюбители должны неустанно повы-
шать свою квалификацию, способствовать пропаганде техниче-
ских знаний, участвовать в развитии радиотехники, радиосвязи
и радиофикации нашей социалистической Родины.
ГЛАВА I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОСВЯЗИ
§ 3.	РАДИОВЕЩАНИЕ И РАДИОСВЯЗЬ
Слово «радио», которое теперь прочно вошло в наш язык, по-
явилось не сразу. Радиосвязь в первые годы её развития называ-
ли телеграфом и телефоном без проводов. Такое название было
слишком длинным и впоследствии его заменили более удобным
коротким словом «радио». Оно происходит от известного всем ла-
тинского слова—радиус, что в переводе на русский язык означает
луч. Радиусом, как известно, называют прямую линию, проведён-
ную из центра к любой точке окружности. Беспроволочную пере-
дачу назвали радиопередачей, или, коротко, радио, потому что
радиостанции излучают волны, подобно лучам света, по радиусам
во все стороны или в некоторых определённых направлениях.
Мы считаем, что в понятие радио входят и собственно пере-
дача радиоволн от передающей радиостанции, и распространение
этих волн в пространстве, и приём радиоволн на приёмной стан-
ции. Кроме того, радиотехника в своём бурном развитии оказа-
лась столь тесно связанной с многими другими областями совре-
менной науки и техники, что в настоящее время трудно в кратких
словах определить всё её многообразное содержание.
Иногда радиотехнику определяют как технику электрических
токов высокой частоты, но подобное определение весьма неполно,
так как в радиотехнике огромное значение имеют и токи низкой
частоты. Определение радиотехники как техники передачи на рас-
стояние электрической энергии без помощи проводов также не
совсем правильно. Задачей радиотехники является передача с
помощью электрической энергии без проводов звуков, изображе-
ний, телеграфных сигналов, а также специальных сигналов для
целей радиолокации, радионавигации, радиотелеуправления.
Вместе с тем, радиотехника занимается также вопросами при-
менения радиотехнических методов и приборов в других областях
нашей жизни, например, в медицине, биологии и сельском хозяй-
12
стве, в металлургии и машиностроении, в астрономии и геофизике
и т. д. В радиотехнической аппаратуре главную роль играют раз-
личные электронные приборы. Область техники, занимающуюся
устройством и применением таких приборов, принято называть
электроникой. Радиотехника и электроника развиваются в тес-
ной взаимной связи, дополняя друг друга и проникая в самые
различные области науки, техники, культуры. Поэтому их часто
объединяют вместе и называют радиоэлектроникой.
Из всех многообразных направлений, по которым развивается
радиотехника, наибольшее распространение получили радиосвязь
и радиовещание. В первые годы после изобретения радио суще-
ствовала только радиотелеграфная связь. Затем был изобретён
радиотелефон. Его совершенствование позволило создать радио-
вещание, услугами которого пользуются миллионы людей.
Схема радиовещательной передачи показана на рис. 1. Мик-
рофон, установленный в радиостудии, преобразует звуковые ко-
Ж
Дающая ашп'нна
Радиоволны
(скорость 30О000км/сец
, Модули'}
\рованныи
I тон вы-
1 сокой
J частоты
Передатчик
Кабель
Звук
Приёмная антенна
Мод ул про
ванный
ток
высо-
ткой .
частоты
Приёмник
Ток низкой частоты
Усилитель
Рис. 1. Схема радиовещательной передачи
Ток низкой частоты
К Микрофон


лебания речи или музыки в переменные электрические токи. Эти
токи называются токами звуковой или низкой частоты (нч) и
имеют частоту от десятков герц (гц) примерно до 10 000 гц. От
микрофона они направляются в усилитель. Усиленные токи зву-
ковой частоты поступают по кабелю на передающую радиостан-
13
цию. Её главной частью является радиопередатчик. Он представ-
ляет собой устройство, вырабатывающее переменные токи высо-
кой частоты (вч), необходимые для получения радиоволн. Часто-
та их от 10 000 гц до сотен миллионов и даже миллиардов герц.
Ток звуковой частоты, поступивший из студии, воздействует
на ток высокой частоты, созданный передатчиком, и изменяет
его амплитуду в соответствии с колебаниями звука. Процесс этот
называется модуляцией. Модулированный ток высокой частоты
поступает от радиопередатчика в антенну, вследствие чего в ок-
ружающем антенну пространстве создаются радиоволны, кото-
рые распространяются во все стороны со скоростью около
300 000 км!сек (напомним, что скорость распространения звука
в воздухе равна всего лишь 330 м/сек).
В приёмной антенне под действием радиоволн возникает ток
высокой частоты, в точности повторяющий все изменения тока в
передающей антенне. Однако этот ток очень слаб. Он поступает
в радиоприёмник, усиливается в нём и преобразуется в ток звуко-
вой частоты. Это преобразование называется детектированием
или демодуляцией. Ток низкой частоты поступает в громкоговори-
тель (или телефон), который преобразовывает его в звуковые
колебания.
Важным свойством радиоприёмника является избиратель-
ность, т. е. способность усиливать токи только узкой полосы час-
тот. Различные радиопередающие станции работают токами не-
одинаковой частоты. Поэтому и в приёмной антенне создаются
токи самых различных частот от радиоволн многих передающих
станций. Благодаря избирательности приёмник усиливает токи,
соответствующие только одной какой-то определённой радио-
станции. Если бы приёмник не обладал избирательностью, то
одновременно были бы слышны все радиостанции, волны которых
достигают приёмной антенны.
Общая схема радиотелеграфной связи подобна схеме рис. 1.
Только вместо микрофона с радиопередатчиком соединяется те-
леграфный ключ, с помощью которого можно прерывать работу
передатчика и передавать телеграфные сигналы (точки и тире).
На радиостанциях небольшой мощности, например на военных,
авиационных и других, ключ для телеграфной и микрофон для
телефонной передачи находятся непосредственно около передат-
чика. У радиостанций большой мощности микрофон и ключ обыч-
но находятся на значительном расстоянии от передатчика и сое-
динены с ним проволочными линиями.
Передача сигналов в одном направлении от радиопередатчика
к приёмнику называется односторонней радиосвязью. Для осу-
ществления двусторонней радиосвязи каждая радиостанция
должна иметь и передатчик и приёмник.
Кроме радиовещания, получило распространение вещание по
проводам, при котором токи звуковых частот от усилителя, уста-
14
новленного в радиоузле, идут по проводам к громкоговорителям,
находящимся в квартирах, клубах и других местах. Радиоузел
обычно имеет приёмник, на который производится приём той или
иной станции для дальнейшей передачи её программы по прово-
дам. Иногда радиоузел имеет свою студию с микрофоном для
местных передач. Устройство такого узла показано схематиче-
ски на рис. 2.
Рис. 2. Схема радиотрансляционного узла
Радиосвязь имеет ряд серьёзных преимуществ перед други-
ми видами связи.
К ним относятся:
1.	Возможность связи в любое время на любые расстояния.
2.	Практически мгновенное распространение радиоволн.
3.	Возможность передачи различных сообщений любому коли-
честву приёмников.
4.	Возможность передачи через непроходимые пространства
(океаны, моря, пустыни, горы, территории, занятые неприятелем,
и т. д.).
5.	Возможность связи с подвижными объектами (самолётами,
пароходами, танками и т. д.).
Наряду с этим радиосвязь имеет и некоторые недостатки:
1.	Дальность связи зависит от времени суток, времени года
и длины волны.
2.	Связь подвержена помехам и иногда довольно сильным со
стороны электрических разрядов в атмосфере, различных элек-
трических установок и других радиостанций.
3.	Радиопереговоры можно подслушать и для обеспечения их
секретности приходится применять шифры или другие методы за-
секречивания передачи.
4.	С помощью специальных радиопеленгаторных станций мож-
но определить местонахождение передающей радиостанции.
is
§ 4. ДЛИНА РАДИОВОЛН
Рис. 3. Образование волн на поверх-
ности воды
Радиоволны создаются с помощью переменного тока высокой
частоты. Поэтому их можно характеризовать частотой, которую
обычно выражают в килогерцах (кгц) или мегагерцах (Мгц) 9-
Кроме того, радиоволны характеризуются ещё и длиной волны.
Рассмотрим сначала длину волны на поверхности воды. Если
периодически ударять концом палки по воде, то от места удара
друг за другом пойдут круговые волны (рис. 3). Чем чаще сле-
дуют удары, тем больше таких
круговых волн и тем меньше
расстояние между ними. Дли-
ной волны называется расстоя-
ние между двумя соседними
горбами или впадинами, обо-
значенное на рис. 3 буквой X
(греческая буква ламбда).
Длина волны есть расстоя-
ние, проходимое волной за один
период, т. е. за время одного
колебания.
Зная скорость распространения радиоволн и частоту, можно
определить длину волны. Пусть, например, частота тока в антенне
радиопередатчика составляет 1 000 000 гц. Период колебания в
этом случае равен 0,000 001 сек. За одну секунду радиоволна про-
ходит 300 000 км или 300 000 000 м, а за 0,000001 сек она пройдёт
расстояние в миллион раз меньше, т. е. 300 м. Это и есть длина
волны.
Если частота тока в антенне передатчика станет вдвое мень-
ше и будет составлять 500 000 гц или 500 кгц, то период колеба-
ния станет вдвое больше. Он будет равен 0,000 002 сек. За это
время радиоволна пройдёт путь не в 300 м, а в 600 м. Чем мень-
ше частота, тем больше длина волны, и наоборот.
Длина волны и частота обратно пропорциональны друг другу.
Длину радиоволны всегда можно вычислить, если разделить
скорость распространения этой волны, равную 300 000 км!сек, на
частоту. Чтобы длина волны получилась в метрах, скорость рас-
пространения следует принимать 300 000 000 м/сек
.	300 000 000
А(Л0 — --------
'(гц)
и, наоборот,
f 300 000 000
> (гцУ —	-	.
*) Килогерц равен тысяче герц, мегагерц — миллиону герц.
16
Если частоту выражать в килогерцах, то для получения длины
волны в метрах скорость распространения надо принимать
300 000 км/сек,
у 300 000 f _ 300 000
Л(Л) — —-------- , ' (кгч) — J
'(кгц)	Л(*>
Пример 1. Найти длину волны для частот 600 кгц и 300 кгц.
Решение.	300 000 X. ==	— 500 м. *	600 300 000 |ЯЯ„ X* =	= 1000 м. ’	300
Пример 2. Радиостанция имеет волну 120 м. Определить её частоту.
Решение.
f 300 °9Р = 2500 кгц.
'	120
§ 5. ДИАПАЗОНЫ РАДИОВОЛН
По существующим международным соглашениям радиоволны
делятся на следующий ряд диапазонов (участков), имеющих не-
одинаковые свойства.
Длинные волны имеют длину волны от 30 000 до 3000 м и
частоту соответственно от 10 до 100 кгц. В начале своего разви-
тия радиосвязь велась почти исключительно на таких волнах. Но
для осуществления связи на большие расстояния при помощи этих
волн нужны передатчики огромной мощности. Кроме того, в диа-
пазоне длинных волн невозможна одновременная работа большого
числа радиостанций без взаимных помех. Причина этого заклю-
чается в следующем.
Для устранения взаимных помех при радиовещательной пере-
даче необходимо каждой радиостанции отвести участок (полосу)
частот примерно в 9 кгц. Нетрудно подсчитать, что в диапазоне
длинных волн можно разместить без помех друг другу всего
лишь 10 станций.
Единственным достоинством длинных волн является то, что
дальность их действия в течение дня и ночи, лета и зимы почти
не меняется. Такого постоянства у большинства других радио-
волн нет. Сейчас на длинных волнах работает небольшое число
радиостанций, передающих сигналы точного времени и метеоро-
логические сводки.
Средние волны занимают диапазон 3000 — 200 м или
100—1500 кгц. Из них волны 2000—200 м специально отведены
для радиовещания и поэтому представляют наибольший интерес.
Диапазон 2000—200 м принято называть радиовещательным диа-
17
пазоном. На практике его условно подразделяют на «средние вол-
ны» от 200 до 580 м и «длинные волны» от 750 до 2000 м. На этом
диапазоне можно разместить без взаимных помех 150 радиовеща-
тельных станций. Однако только в Европе число этих станций
значительно больше. Приходится одну и ту же волну давать не-
скольким станциям, что может привести к взаимным помехам.
Если станции, работающие на одинаковых волнах, расположить
на значительном расстоянии одну от другой, то взаимные помехи
будут сказываться очень слабо или их не будет вовсе.
В диапазоне 200—2000 м также работают телеграфные радио-
станции: морские, авиационные, военные. Например, волна 600 м
предназначена для морской радиосвязи и по международным со-
глашениям выделена для передачи сигнала бедствия судами. На
волнах 580—750 м работает много судовых и портовых радио-
станций, поэтому в радиовещательный диапазон они не входят.
Промежуточные и короткие волны имеют соответственно дли-
ны волн 200—50 м (частоты 1500—6000 кгц) и 50—10 м (часто-
ты 6000—30 000 кгц). На практике короткими волнами часто на-
зывают диапазон 200—10 м. Современные радиовещательные
приёмники обычно строятся на диапазоны 20—50 м и 200—2000 м.
На промежуточных волнах работают ведомственные телеграф-
ные и телефонные радиостанции. Короткие волны дают огромную
дальность действия по сравнению с другими волнами при относи-
тельно небольшой мощности передатчиков.
В диапазоне 200—10 м можно разместить без взаимных помех
3166 радиовещательных станций. Радиотелеграфных станций
можно разместить гораздо больше, так как для них требуется
более узкая полоса частот.
Недостатком коротких волн является сильная зависимость их
распространения от времени суток и времени года. В настоящее
время на коротких волнах работает огромное количество самых
разнообразных радиостанций всех стран мира, в частности, много
радиовещательных и радиолюбительских станций. Этот диапазон
является самым «населённым».
Ультракороткие (метровые, дециметровые, сантиметровые и
миллиметровые) волны занимают следующие диапазоны:
1)	метровые волны 10—1 м или 30—300 Мгц;
2)	дециметровые волны 100—10 см или 300—3000 Мгц;
3)	сантиметровые волны 10—1 см или 3000—30 000 Мгц;
4)	миллиметровые волны 10—1 мм или 30 000—300 000 Мгц.
Ультракороткие волны (укв), называемые иначе ультравысо-
кими частотами (увч), или сверхвысокими частотами (свч), при-
меняются для связи наземных радиостанций, как правило, при
сравнительно небольших расстояниях в пределах до 100—200 км.
В укв диапазоне можно разместить очень большое число
радиостанций без взаимных помех. Эти волны являются единст-
венно пригодными для передачи телевидения. Укв можно излу-
18
чать узким пучком в определённом направлении, подобно лучам
прожектора, что позволило успешно применить их в радиолокации.
В настоящее время усиленно ведутся работы по широкому ис-
пользованию ультракоротких волн, особенно сантиметровых и
миллиметровых, для связи, радиолокации, радионавигации и в
Других областях науки и техники. Осваиваются также субмилли-
метровые волны с длиной волны в доли миллиметра. Более под-
робно о распространении различных радиоволн рассказано в
гл. III.
§ 6.	ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1.	Имеются переменные токи с частотами 300 кгч, 8000 гц, 30 Мгц.
150 000 гц, 6 кгц, 1250 000 гц, 425 гц. Какие из них являются токами низкой
частоты и какие токами высокой частоты?
2.	Какое назначение имеет ток высокой частоты на передающей радиостанции?
3.	Что произойдёт с длиной волны радиостанции, если частота тока в её
антенне уменьшится в 3 раза?
4.	Радиостанция, работавшая на волне 250 м, изменила свою волну на
1500 м. Как при этом изменилась частота тока в антенне?
5.	Найти длины волн, соответствующие частотам: 15 Мгц, 4000кгц, 250 кгц,
20 000 гц.
6.	Определить частоты, соответствующие длинам волн: блс, 50 м, 375 м,
1200 м, 25 см.
7.	Определить, к каким диапазонам относятся следующие длины волн: 115м,
243 м, 49,5 м, 3506 м, 481 м, 15,5 см, 31,4 м, 6,7 м, 84,1 м.
8.	Определить, к каким диапазонам относятся волны, соответствующие сле-
дующим частотам: 5300 кгц, 12,6 Мгц, 249 500 гц, 1,5 Мгц, 187,5 кгц, 38,7 Мгц,
8,25 Мгц, 2730 кгц.
9.	Подсчитать, сколько отдельных свободных волн для радиовещательных
станций имеется на средних волнах 200 — 580 м радиовещательного диапазона
и на длинных волнах 750 — 2000 м того же диапазона, учитывая, что для
каждой радиостанции нужна полоса частот 9 кгц.
ГЛАВА II
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ КОНТУРЫ
§ 7.	СВОБОДНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
Важнейшими составными частями всех радиопередатчиков и
радиоприёмников являются колебательные контуры, в которых
возбуждаются электрические колебания, т. е. переменные токи
высокой частоты.
Для получения более ясного представления о работе колеба-
тельных контуров рассмотрим сначала механические колебания
маятника в виде грузика, подвешенного на нити (рис. 4). Если
сообщить маятнику некоторый запас энергии, например толкнуть
его или отвести в сторону и отпустить, то он будет совершать ко-
лебания, переходя из положения 1 в положение 2 и обратно. Такие
колебания происходят без участия
Т	внешних сил только благодаря началь-
ному запасу энергии, и поэтому назы-
/ \	ваются свободными колебаниями.
/	\	Движение маятника из положения 1
\ в положение 2 и обратно является
/	\ одним полным колебанием или просто
/	\ одним колебанием. После первого ко-
гч	лебания следует второе, затем третье,
четвёртое и т. д.
Z '	2 Наибольшее отклонение маятника
о	от положения 0, т. е. расстояние 0—1
или 0 — 2, называется амплитудой ко-
Рис. 4. Колебания маятника лебания.
Время одного полного колебания
называется периодом и обозначается буквой Т. Число колебаний
в одну секунду есть частота f. Период измеряется в секундах,
а частота в герцах (гц), килогерцах (кгц) и мегагерцах (Мгц)у
Свободные колебания маятника имеют следующие свойства,
которые легко проверить на опыте:
20
1)	они всегда являются затухающими, т. е. амплитуда их по-
степенно уменьшается (затухает) вследствие потерь энергии на
преодоление сопротивления воздуха и на трение в точке подвеса;
2)	свободные колебания можно считать гармоническими, т. е.
синусоидальными, если не принимать во внимание их затухание;
3)	частота свободных колебаний маятника зависит от его дли-
ны и не зависит от амплитуды. При затухании колебаний ампли-
туда уменьшается, но период и частота остаются неизменными;
4)	амплитуда свободных колебаний зависит от начального за-
паса энергии, сообщённого маятнику. Чем сильнее толкнуть маят-
ник или чем дальше отвести его от положения равновесия, тем
больше амплитуда колебаний.
В процессе колебаний маятника потенциальная механическая
энергия переходит в кинетическую и обратно. В положении 1
или 2, когда маятник останавливается, он имеет наибольшую по-
тенциальную энергию, а его кинетическая энергия равна нулю.
По мере движения маятника от положения 1 или 2 к положению О
скорость движения увеличивается и возрастает кинетическая энер-
гия — энергия движения. При переходе маятника через положе-
ние 0 его скорость и кинетическая энергия имеют максимальное
значение, а потенциальная энергия равна нулю. Далее скорость
уменьшается и кинетическая энергия переходит в потенциальную.
Если бы не было потерь энергии, то такой переход энергии из од-
ного состояния в другое продолжался бы бесконечно и колебания
были бы незатухающими. Однако практически всегда имеются
потери энергии. Поэтому для создания незатухающих колебаний
нужно всё время подталкивать маятник, т. е. добавлять ему пе-
риодически энергию, возмещающую потери, как это делается, на-
пример, в часовом механизме.
Перейдём теперь к изучению электрических колебаний.
Колебательный контур представляет собой замкнутую цепь,
состоящую из катушки L и кон-
денсатора С. На схеме рис. 5
такой контур образуется, когда
переключатель П находится в
положении 2. Каждый контур
обладает, конечно, некоторым
активным сопротивлением, вли-
яние которого пока не будем
рассматривать.
Назначение колебательного
Рис. 5. Схема для возбуждения сво-
бодных колебаний в контуре
контура—создание электриче-
ских колебаний.
Если присоединить к катуш-
ке заряженный конденсатор, то его разряд будет иметь колеба-
тельный характер. Для заряда конденсатора контура надо в схе-
ме рис. 5 поставить переключатель П в положение 1. Если затем
2J
переключатель перебросить на контакт 2, то конденсатор начнёт
разряжаться на катушку.
Процесс колебаний в контуре удобно проследить с помощью
графика, показывающего изменения напряжения и и тока i
(рис. 6),
Рис. 6. Процесс свободных электрических колебаний в контуре
В начале конденсатор заряжен до наибольшей разности по-
тенциалов Uт , а ток i равен нулю. Как только конденсатор нач-
нёт разряжаться, возникает ток, который постепенно увеличи-
вается. На рис. 6 показано стрелками направление движения
электронов этого тока. Быстрому изменению тока препятствует
эдс самоиндукции катушки. По мере возрастания тока напряже-
ние на конденсаторе уменьшается, в некоторый момент (момент 1
на рис. 6) конденсатор полностью разрядится. Ток при этом бу-
дет наибольшим, а напряжение на конденсаторе равно нулю.
Хотя напряжение в этот момент отсутствует, но ток не пре-
кращается. Наличие индуктивности не допускает резкого, мгно-
венного изменения тока. Поэтому ток уменьшается медленно, по-
степенно. Его поддерживает эдс самоиндукции, которая возникает
в катушке при уменьшении тока. Катушка становится генерато-
ром и заряжает конденсатор, причём знаки зарядо«в на его обклад-
ках переменятся, и поэтому возрастающее на конденсаторе напря-
жение изображено на графике рис. 6 линией, идущей вниз, в сто-
рону отрицательных значений.
Когда заряд конденсатора закончится, ток станет равным
нулю, а напряжение будет максимальным, но противоположного
знака по сравнению с первоначальным (момент 2 на рис. 6). Та-
ким образом, конденсатор перезарядился.
Дальше конденсатор снова разряжается через катушку, но
уже в обратном направлении, затем заряжается и через точно та-
22
кой же промежуток времени он опять перезарядится. Восстано-
вится первоначальное состояние контура (момент 4 на рис. 6).
Электроны в колебательном контуре совершили одно полное
колебание, период которого показан на рис. 6 буквой 7V За этим
колебанием следует второе, третье и т. д.
В контуре происходят свободные электрические колебания, так
как колебательный процесс происходит самостоятельно без воз-
действия каких-либо внешних эдс, только благодаря первоначаль-
ному заряду конденсатора.
Эти колебания являются гармоническими, т. е. представляют
собой синусоидальный переменный ток.
В процессе колебаний электроны фактически не переходят с
одной обкладки конденсатора на другую. Хотя скорость распро-
странения тока очень велика и близка к скорости света
(300 000 км/сек), электроны перемещаются в проводниках с весь-
ма малой скоростью — доли сантиметра в секунду. За время од-
ного полупериода электроны могут пройти только небольшой
участок провода. Они уходят с обкладки, имеющей отрицатель-
ный заряд, в ближайший участок соединительного провода, а на
другую обкладку приходят в таком же количестве электроны из
участка провода, ближайшего к этой обкладке. Таким образом,
в проводах контур1а совершается лишь смещение электронов на
небольшое расстояние.
Заряженный конденсатор обладает запасом потенциальной
электрической энергии, сосредоточенной в электрическом поле
между обкладками. Движение электронов всегда сопровождает-
ся возникновением магнитного поля. Поэтому кинетическая энер-
гия движущихся электронов есть не что иное, как энергия магнит-
ного поля.
Электрическое колебание в контуре представляет собой пе-
риодический переход потенциальной энергии электрического поля
в кинетическую энергию магнитного поля и обратно.
В начальный момент вся энергия сосредоточена в электриче-
ском поле заряженного конденсатора. Когда конденсатор разря-
жается, потенциальная энергия уменьшается и растёт кинетиче-
ская энергия — энергия магнитного поля катушки. При макси-
мальном токе, когда вся энергия контура сосредоточена в магнит-
ном поле, потенциальная энергия равна нулю.
Дальше процесс идёт обратным порядком: магнитная энергия
уменьшается и возникает энергия электрического поля. Через
полпериода после начала колебаний вся энергия опять сосредото-
чится в конденсаторе, а затем снова начнётся переход энергии
электрического поля в энергию магнитного поля и т. д.
Максимум тока (или магнитной энергии) соответствует нулю
напряжения (или нулю электрической энергии) и наоборот, т. е.
сдвиг фаз между напряжением и током равен четверти периода,
или 90°. В первую и третью четверти периода конденсатор играет
роль генератора, а катушка является приёмником энергии. Во
23
вторую и четвёртую четверти, наоборот, катушка работает в ка-
честве генератора, отдавая энергию магнитного поля обратно в
конденсатор, представляющий теперь приёмник энергии.
Важной особенностью свободных колебаний в контуре являет-
ся равенство индуктивного сопротивления катушки и ёмкостного
сопротивления конденсатора для переменного тока свободных
колебаний. Это вытекает из следующего.
Конденсатор и катушка соединены своими зажимами друг с
другом и поэтому напряжения на них равны. Ток I в катушке и
конденсаторе один и тот же, так как контур представляет собой
последовательную цепь. Поэтому можно написать
/х7 = 1хс,
где xL —индуктивное сопротивление катушки, а хс—ёмкостное
сопротивление конденсатора. Разделив обе части этого равен-
ства на I, получим
XL = ХС ’
Это значение индуктивного или ёмкостного сопротивления, ко-
торое имеют элементы контура на частоте собственных колеба-
ний, называют характеристическим (иногда волновым, что не-
удачно) сопротивлением контура и обозначают греческой бук-
вой р (ро)
Р ~ XL = ХС *
Величина р у контуров обычно бывает порядка нескольких
сотен ом.
§ 8. АМПЛИТУДА И ЧАСТОТА СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ
В КОНТУРЕ
Амплитуды напряжения и тока свободных электрических коле-
баний в данном контуре зависят от начального запаса энергии.
Чем больше напряжение первоначального заряда конденсатора
контура, тем больше амплитуда колебаний.
Каждый контур имеет вполне определённую частоту происхо-
дящих в нём свободных колебаний, называемую собственной
частотой контура или, просто, частотой контура f0.
Частота /о зависит от ёмкости и индуктивности контура С и L.
Чем больше индуктивность и ёмкость, тем больше период свобод-
ных колебаний и тем меньше их частота.
Если ёмкость увеличить, то время заряда и разряда конденса-
тора станет больше, так как при прежней величине напряжения
количество электричества (заряд) в конденсаторе будет больше.
Увеличение индуктивности, в свою очередь, вызовет более мед-
ленное нарастание и спадание тока при разряде и заряде конден-
24
сатора, так как большая индуктивность сильнее препятствует
изменениям тока. Значит, колебания будут происходит медлен
нее, т. е. частота уменьшится. При уменьшении L и С колебания,
наоборот, совершаются быстрее и, следовательно, частота уве-
личивается.
Чтобы уменьшить частоту контура в 2 раза, нужно произве
дение L С увеличить в 4 раза. Для этого можно увеличить в 4 ра-
за ёмкость или индуктив1ность контура. Можно, однако, увели-
чить ёмкость в 2 раза, но одновременно увеличить и индуктив-
ность также в 2 раза. Чтобы изменить частоту в 3 раза, нужно
изменить L, или С, или их произ-
ведение в 9 раз и т. д.
Одну и ту же частоту можно
получить при разных значениях
ёмкости и индуктивности; важно
только, чтобы их произведение
LC было неизменно.
Длина радиоволн обратно про-
порциональна частоте. Поэтому
с уменьшением ёмкости и индук-
тивности длина волны контура Хо
уменьшается, а при увеличении
С и L она увеличивается.
На рис. 7 показаны графики зависимости частоты контура
и соответствующей длины волны Хо от ёмкости или индуктивно-
сти, называемые кривыми, или графиками настройки контура.
Зависимость частоты контура от его ёмкости и индуктивности
выражается формулой Томсона
0 2к/Тс"	6,28/Тс ’
Здесь fQ выражена в герцах, a L и С — в генри и фарадах.
Английский учёный Томсон впервые дал формулу для периода
свободных колебаний в контуре
T = 2k]/LC.
Но в современной радиотехнике пользуются величиной часто-
ты, так как период составляет малую долю секунды, что неудоб-
но для расчётов.
Формула Томсона легко выводится из равенства индуктивного
и ёмкостного сопротивлений. Как мы знаем, при свободных коле-
баниях в контуре всегда %L= хс или
25
Из этого равенства вытекает, что
4n2LC ’
Следовательно,
f =	1
'°	2к/£С
В любой колебательной системе частота свободных колебаний
зависит от двух параметров. У электрического колебательного
контура эти параметры — индуктивность и ёмкость — можно лег-
ко изменять. Для обычного маятника (рис. 4)
Рис. 8.
Пружинный
маятник
сжатию под
один параметр—длину маятника — также мож-
но изменять, причём нетрудно показать, что для
изменения частоты в 2 раза длину надо изменить
в 4 раза, для изменения частоты в 3 раза длина
маятника должна быть изменена в 9 раз и т. д.
Вторым параметром у маятника является уско-
рение, создаваемое земным тяготением. Эта ве-
личина равна g=9,81 м/сек2 и её нельзя изменить
по нашему желанию.
Лучшей механической аналогией колебатель-
ного контура является пружинный маятник, изо-
бражённый Hia рис. 8. Частота его свободных ко-
лебаний зависит от веса (или массы) грузика и
гибкости пружины. Гибкость является величиной,
обратной упругости, и характеризует податливость
пружины к деформации, т. е. к растяжению или
влиянием приложенной силы. Величина гиб-
кости зависит от толщины и материала проволоки, из
которой сделана пружина, диаметра ее витков и их числа. Если
увеличить число витков в 4 раза, то во столько же раз увеличит-
ся гибкость, а частота колебаний уменьшится в 2 раза. Такое же
изменение частоты получится, если увеличить в 4 раза вес гру-
зика. Поэтому с данным маятником легко показать зависимость
частоты свободных колебаний от двух параметров.
§ 9. ЗАТУХАЮЩИЕ И НЕЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ
До сих пор мы рассматривали идеальный контур, который со-
стоит только из ёмкости и индуктивности, являющихся реактив-
ными сопротивлениями и не вызывающих потерь энергии. При
отсутствии активного сопротивления амплитуда колебаний остаёт-
ся неизменной и они могут продолжаться бесконечно долго. Та-
кие колебания называются незатухающими (рис. §а).
В действительности всякий колебательный контур имеет не-
которое (активное сопротивление; оно распределено главным об-
разом в катушке, а также в соединительных проводах и отчасти
26
в конденсаторе. На рис. 9в показана так называемая эквивалент-
ная схема реального контура, в которой суммарное активное со-
противление г условно показано включённым последовательно, а
катушка и конденсатор считаются не имеющими активного со-
противления. Активное сопротивление иначе называют сопротив-
лением потерь.
Рис. 9. Незатухающие (а) и затухающие (б) колебания.
Эквивалентная схема реального контура (в)
В колебательном контуре существуют следующие виды потерь
энергии тока вч.
1)	Потери на нагрев провода, который вследствие поверхно-
стного эффекта имеет активное сопротивление большее, чем. со-
противление постоянному току. Поверхностный эффект (или скин-
эффект) состоит в том, что ток высокой частоты проходит не по
всему объёму провода, а только по тонкому слою на поверхно-
сти. В результате этого рабочее сечение провода уменьшается и
сопротивление увеличивается. Чем выше частота, тем тоньше
слой, по которому идёт ток, и тем больше сопротивление.
2)	Потери на нагрев твёрдых диэлектриков, в которых под
влиянием переменного электрического поля происходит колеба-
ние молекул, сопровождающееся их взаимным трением (потери
на диэлектрический гистерезис).
27
3)	Потери на токи утечки, возникающие вследствие того, что
твёрдые диэлектрики не являются идеальными изоляторами1).
4)	Потери на нагрев ферромагнитных сердечников, применяе-
мых для увеличения индуктивности катушек. Этот нагрев полу-
чается за счёт явления магнитного гистерезиса и за счёт вихревых
токов (токов Фуко), возникающих в сердечниках.
5)	Потери на вихревые токи во всех металлических предме-
тах, которые находятся вблизи контура и подвергаются влиянию
его переменного магнитного поля.
6)	Потери на излучение контуром электромагнитных волн.
7)	Потери на переход энергии в другие цепи, связанные с дан-
ным контуром.
Почти все виды потерь энергии в контуре растут с увеличе-
нием частоты.
Все эти потери можно считать эквивалентными потерям в
некотором активном сопротивлении, которое мы и обозначаехМ че-
рез г. Таким образом, активное сопротивление контура характе-
ризует суммарные потери энергии в нём.
Активное сопротивление вызывает затухание колебаний: их
амплитуда постепенно уменьшается и довольно скоро становится
настолько малой, что колебания можно считать прекратившимися.
Свободные колебания в реальном контуре всегда бывают за-
тухающими.
Затухание колебаний тем сильнее, чем больше активное со-
противление контура. На рис. 96 даны графики затухающих ко-
лебаний одного и того же контура при различных активных сопро-
тивлениях. Частота колебаний остаётся от начала до конца неиз-
менной, несмотря на уменьшение амплитуды. Если активное со-
противление контура очень велико, то затухание настолько воз-
растает, что колебания вообще не возникают.
Активное сопротивление оказывает некоторое влияние и на
частоту колебаний. Чем больше г, тем меньше частота. Но влия-
ние это настолько незначительно, что его практически не учиты-
вают.
Математически величину затухания колебаний принято оце-
нивать отношением активного сопротивления г к характеристиче-
скому сопротивлению р . Это отношение называют затуханием
контура и обозначают греческой буквой 3 (дельта)
8 = — = —г— .
Р 2л f0L
Чем больше г по сравнению с р , тем больше затухание. В
хороших контурах 8 меньше 0,01. Контуры среднего качества
имеют 8 от 0,05 до 0,01. Если 8 больше 0,05, то контур счи-
тают плохим.
1) При высоких напряжениях наблюдается также явление стекания
электрических зарядов в воздух.
28
Контуры также характеризуют величиной обратной затуха-
нию и называемой добротностью или качеством контура. Величи-
на эта обозначается буквой Q и равна отношению характеристи-
ческого сопротивления контура к его активному сопротивлению
Q __ 1   Р АЛ
4 ~ В “ г	г
Чем меньше затухание контура, тем выше его качество Q. У
контуров среднего качества Q бывает от 20 до 100. Если Q боль-
ше 100, то контур считают хорошим. У плохих контуров Q мень-
ше 20.
Для радиосвязи необходимо иметь незатухающие колебания в
течение любого времени. Их можно получить, если периодиче-
ски добавлять энергию в контур, чтобы компенсировать в нём по-
тери.
Это можно осуществить, подключая к контуру периодически
источник эдс, например батарею, которая будет подзаряжать
конденсатор. Такое подключение надо делать с частотой, равной
частоте контура, и только в те четверти периода, когда конденса-
тор заряжается. Конечно, при этом полярность источника должна
соответствовать знакам зарядов на конденсаторе. Ясно, что щри
большой частоте делать такое подключение вручную нельзя. Не-
возможно его делать и автоматически с помощью электромагнит-
ного реле, которое всегда имеет значительную инерцию. При час-
тотах в сотни тысяч и миллионы герц в качестве автоматиче-
ского реле можно применить только электронную лампу. Устрой-
ство и действие электронных ламп и их использование для под-
держания в контуре незатухающих колебаний рассматриваются
в гл. IV.
§ 10. ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ И РЕЗОНАНС
Вынужденные колебания в отличие от свободных колебаний
совершаются не самостоятельно, а под действием периодической
внешней силы. Например, электрические колебания в антенне при-
ёмника не являются свободными, так как они происходят не от
начального запаса энергии, а под воздействием приходящих ра-
диоволн.
Рассмотрим сначала вынужденные колебания маятника, обла-
дающего определённой собственной частотой. Будем качать его
рукой с другой частотой. Характер этого колебания зависит от
движения нашей руки и может быть, в частности, синусоидаль-
ным. К маятнику периодически подводится энергия извне; поэто-
му его колебания будут незатухающими и могут иметь любую
частоту, которая определяется только частотой приложенной
внешней силы.
29
Такое же явление может быть и в электрическом колебатель;
ном контуре, если соединить его с генераторохМ переменного тока.
При любой частоте генератора через контур проходит переменный
ток, т. е. в контуре происходят вынужденные электрические коле-
бания с частотой генератора.
Вынужденные колебания имеют совершенно иные свойства по
сравнению со свободными колебаниями:
1)	они являются незатухающими (вернее они существуют в
течение всего времени действия внешней эдс);
2)	они могут иметь различную форму в зависимости от харак-
тера эдс;
3)	частота их не зависит от L и С контура, а определяется
частотой воздействующей эдс;
4)	амплитуда их зависит не только от величины воздействую-
щей эдс, но и от соотношения между частотой этой эдс и собст-
венной частотой самого контура.
Последнее свойство вынужденных колебаний представляет
особый интерес и должно быть рассмотрено подробно.
В каждом колебательном контуре, получившем запас энергии,
совершаются свободные колебания с определённой собственной
частотой. При малом затухании даже небольшой начальный запас
энергии даёт довольно продолжительные колебания. А для под-
держания вынужденных колебаний на контур должна действовать
периодическая внешняя эдс. Это воздействие должно быть тем
сильнее, чем больше различаются между собой частота внешней
эдс и частота контура. Чем меньше разница между ними, тем
больше амплитуда вынужденных колебаний и для их поддержа-
ния требуется меньше энергии. Если частота внешней эдс равна
собственной частоте контура, то амплитуда колебаний становит-
ся максимальной и для поддержания колебаний достаточно не-
значительной энергии. Этот случай и называется резонансом ]).
Явление резонанса состоит в том, что при совпадении частоты
воздействующей эдс и собственной частоты контура амплитуда
вынужденных колебаний достигает наибольшей величины.
Условием возникновения резонанса является равенство частот
внешнего генератора и контура.
Конечно, это равенство частот есть лишь математическое ус-
ловие резонанса, а сам резонанс надо всегда понимать как неко-
торое явление, характеризующееся определёнными свойствами.
Частоту, при которой получается резонанс, называют резонанс-
ной частотой fpe3. Она равна собственной частоте контура /о-
Резонанс может быть получен либо изменением частоты гене-
ратора при постоянной частоте контура, либо изменением частоты
контура путём изменения С или L при постоянной частоте генера-
тора. В обоих случаях явление резонанса наглядно показывают
зо
*) Слово ,,резонанс14 означает отзывчивость.
кривые резонанса — графики зависимости амплитуды колебаний
в контуре от частоты (рис. 10а). По горизонтальной оси отложе-
на переменная частота (контура или генератора) и отмечена ве-
личина fpe3. По вертикальной оси отложен ток в контуре. Как
видно, при резонансе ток в контуре, т. е. амплитуда вынужденных
колебаний в нём, имеет наибольшее значение, а при отклонении
частоты от резонанса в любую сторону ток уменьшается.
Рис. 10. Кривые резонанса колебательного контура
На явление резонанса сильно влияет затухание контура. Если
в одинаковом масштабе снять кривые резонанса контуров с раз-
ным затуханием, то при меньшем затухании кривая резонанса
будет острее и выше (рис. 106). Это значит, что контур почти не
отзывается на колебания с частотами, отличающимися от его соб-
ственной частоты, но зато при резонансе в нём возникают коле-
бания большой амплитуды. Такой случай называют острым резо-
нансом. Наоборот, при большом затухании амплитуда колебаний
при резонансе получается малой и контур отзывается на 'колеба-
ния с частотой, значительно отличающейся от резонансной (ту-
пой резонанс).
Чем меньше затухание, тем острее резонанс и тем больше чув-
ствительность контура к колебаниям резонансной частоты.
Для резонанса характерно получение мощных колебаний с
большой энергией при очень небольшой затрате энергии со сто-
роны внешней силы. Эта затрата нужна только для компенсации
потерь энергии при колебаниях.
§ 11. РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ
Имеются два случая резонанса в колебательных контурах:
резонанс напряжений и резонанс токов.
Резонанс напряжений, или последовательный резонанс, наблю-
дается в случае, когда генератор переменной эдс нагружен на
соединённые последовательно L и С контура (рис. 11а), т.е.
включён внутри контура.
31
В такой цепи имеется активное сопротивление г и общее реак-
тивное сопротивление х, равное разности индуктивного и ёмкост-
ного сопротивлений
* “ xl “ хс •
Разность xL и хс берётся потому, что индуктивное и ёмкост-
ное сопротивления оказывают противоположные влияния на ток.
Первое вызывает отставание по фазе тока от напряжения, а вто-
рое, наоборот, создаёт отставание напряжения от тока.
Рис. 11. Схема и резонансные кривые для резонанса напряжений
Для собственных колебаний xL и х с равны друг другу. Если
частота генератора равна собственной частоте контура, то для
тока, создаваемого генератором, xL и хс также одинаковы. Тог-
да общее реактивное сопротивление х станет равным нулю и пол-
ное сопротивление цепи для генератора будет равно только одно-
му активному сопротивлению, которое в контурах имеет сравни-
тельно небольшую величину. Благодаря этому ток значительно
возрастает и устраняется сдвиг фаз между напряжением генера-
тора и током.
Резонанс напряжений выражается в том, что полное сопротив-
ление контура становится наименьшим и равным активному со-
противлению, а ток становится максимальным.
Условием резонанса напряжений является равенство частот
генератора и контура f=fQ, или равенство индуктивного и ёмкост-
ного сопротивлений для тока генератора: xL = xc.
Когда частота генератора больше частоты контура, индуктив-
ное сопротивление преобладает над ёмкостным и контур пред-
ставляет для генератора некоторое сопротивление индуктивного
характера.
Если частота генератора меньше частоты контура, то ёмкост-
ное сопротивление станет больше индуктивного и контур для ге-
нератора будет являться некоторым сопротивлением ёмкостного
характера. В любом из этих случаев при отклонении частоты от
32
резонансного значения полное сопротивление контура возрастает
по сравнению с его величиной при резонансе.
На рис. 116 показаны графики изменения полного сопротив-
ления контура z и тока / при изменении частоты генератора f.
При резонансе напряжений для расчёта сопротивления конту-
ра и тока служат простые формулы:
г U
z = г; / = —.
Таким образом, напряжение генератора U равно падению на-
пряжения на активном сопротивлении г.
Большой ток в контуре при резонансе создаёт на индуктивном
и ёмкостном сопротивлениях напряжения, значительно превыша-
ющие напряжение генератора. Они равны:
; U с = 1хс.
то эти напряжения равны, но они
Так как xL = хс = р(
противоположны по фазе и потому взаимно компенсируют друг
друга. Действительно, ток везде одинаков, напряжение на катуш-
ке опережает ток на 90°, а напряжение на конденсаторе отстаёт
от тока на 90°. Ясно, что между этими напряжениями сдвиг фаз
равен 180°.
Кривая резонанса для тока, приведённая на рис. 116, при не-
большом изменении частоты показывает также изменение напря-
жения UL или Uc (только в ином масштабе). Это следует из
того, что при изменении частоты вблизи резонанса ток меняется
сильно, а сопротивления xL ихс.—сравнительно мало. Например,
если fpea = Ю00 кгц и частота изменяется на 20 кгц, т. е. на 2%,
то сопротивления хь и хс изменяются каждое также только на
2%. В результате напряжения UL = IxL и Uc — ixc изменяются
почти точно пропорционально току.
Легко показать, что при резонансе напряжение на катушке или
на конденсаторе в Q раз больше, чем напряжение генератора.
Напряжение генератора равно U=Ir. Напряжение на L или С
равно (У£=(/с = /р.
Поэтому
U Ir г ч-
Чем выше добротность контура Q, тем больше увеличение на-
пряжения при резонансе.
Повышение напряжения на катушке и на конденсаторе харак-
терно для резонанса (напряжений. Само название «резонанс на-
пряжений» подчёркивает увеличение напряжения в момент резо-
нанса.
Большие напряжения на катушке и конденсаторе получаются
ва счет постепенного накопления энергии в контуре в процессе
зз
возникновения в нём колебаний. Эдс генератора возбуждает в
контуре колебания, амплитуда которых нарастает до тех пор, по-
ка энергия, даваем1ая генератором, не станет равна потерям
энергии в активном сопротивлении контура. После этого в кон-
туре происходят мощные колебания, характеризующиеся большой
величиной тока и большими напряжениями, а генератор расхо-
дует сравнительно небольшую мощность только для компенсации
потерь энергии.
Подобно этому можно, раскачивая тяжёлый маятник лёгкими
движениями руки с частотой, равной его собственной частоте, по-
степенно довести амплитуду колебаний маятника до значитель-
ной величины, во много раз превышающей амплитуду колебаний
руки, играющей роль генератора.
Резонанс напряжений применяется в радиотехнике для полу-
чения максимального тока и напряжения в контуре.
Например, антенный контур радиопередатчика настраивают
на резонанс напряжений для того, чтобы ток в антенне был мак-
симальным. Тогда дальность действия передатчика будет наи-
большей. Входной контур приёмника также настраивают на ре-
зонанс напряжений для того, чтобы получить усиление напряже-
ния и по своему выбору принимать сигналы той или иной пере-
дающей радиостанции. Благодаря резонансу получается усиле-
ние напряжения сигналов той радиостанции, на частоту которой
настроен контур. Напряжения сигналов других радиостанций,
частоты которых отличаются от резонансной частоты приёмного
контура, усиливаются незначительно.
Рассматривая резонанс напряжений, необходимо учитывать,
что в величину активного сопротивления контура входит внутрен-
нее сопротивление генератора. Если оно велико, то качество кон-
тура может стать низким и резонансные свойства его будут вы-
ражены слабо. Поэтому для использования резонанса напряже-
ний генератор, питающий контур, должен, как правило, иметь
малое внутреннее сопротивление.
Рассмотрим явление резонанса напряжений на числовом примере.
Пусть в коптур, имеющий L = 4 мгн, С = 160 пф и г = 50 ом, включён
генератор, дающий напряжение U = 25 в. Собственная частота контура равна
1	107
L = ----т=========-	= 2-105 гц = 200 кгц.
2л]/4, ю-з. 160-Ю-12	6,25-8
Для упрощения расчёта берём вместо 2 л = 6,28 округлённо 6,25. Определим
И хс :
XL = 6,25 f0L = 6,25-2-105 -4-10_3= 5000 ом,
1	1012
хГ =--------=-------------—— = 5000 ом.
с 6,25 f(]C	6,25-2-105-160
Таким образом, действительно xL = хс = р.
34
Добротность контура будет
Если частота генератора равна 200 кгц, то возникнет резонанс напряжений.
Тогда г = г = 50 ом и ток в контуре равен
Напряжения на L и на С равны
U£ = Uc = / р = 0,5-5000 = 2500 в.
Они в 100 раз, т. е. в Q раз, больше напряжения генератора.
Мощность колебаний, т. е. реактивная мощность в катушке или в конденса-
торе, равна
PL = Рс = /2р = 0,5*.5000 = 1250 ва1),
а мощность, затрачиваемая генератором на поддержание колебаний, т. е.
активная мощность, расходуемая в сопротивлении г, будет
Р = /2г == 0,52.50 = 12,5 впг.
Она в 100 раз меньше реактивной мощности самих колебаний.
Если частота генератора изменится, например увеличится на 10% и станет
равна 220 кгц, то резонанс нарушится. Сопротивление xL возрастёт на 10% и
будет равно 5500 ом, а хс уменьшится на 10% и будет составлять 4500 ом.
Общее реактивное сопротивление контура х станет равным х = xL — хс = 5500 —
— 4500 = 1000 ом и примет индуктивный характер. Полное сопротивление кон-
тура в этом случае можно считать равным его реактивному сопротивлению,
так как z = у г2 +	= р/'бО3 + 1000* « 1000 аи2). По сравнению с сопротивле-
нием 50 ом, которое контур имел при резонансе, сопротивление возросло в 20 раз
и во столько же раз уменьшится ток. Он будет составлять
Подобный же результат получится при частоте генератора меньше резо-
нансной.
§ 12. РЕЗОНАНС ТОКОВ
Резонанс токов, или параллельный резонанс, получается в
случае, когда генератор нагружен на индуктивность и ёмкость,
соединённые параллельно, т. е. когда генератор включён вне кон-
тура (рис. 12а). Сам же колебательный контур, рассматривае-
х) Напомним, что реактивная мощность в отличие от активной мощности
выражается не в ваттах, а в вольт-амперах (ва).
2)Если при последовательном соединении активного и реактивного сопротив-
лений одно из них в 5 и более раз превышает другое, то полное сопротивление
всегда можно считать равным большему из них.
35
мый отвлечённо от генератора, надо по-прежнему представлять
себе как последовательную цепь из L и С. Не следует считать, что
в схеме резонанса токов генератор и контур соединены между
собой параллельно. Весь контур в целом является нагрузочным
Рис. 12. Схема и резонансные кривые для резонанса токов
сопротивлением для генератора и поэтому генератор включён по-
ел едов<ательно, как это и бывает всегда в замкнутой цепи.
Условия получения резонанса токов такие же, как и для резо-
нанса напряжений: f=fQ или хь = хс. Однако по своим свойствам
резонанс токов во многом противоположен резонансу напряже-
ний. В этом случае на катушке и на конденсаторе напряжение
такое же, как у генератора. При резонансе сопротивление контура
между точками разветвления становится максимальным, а ток
генератора будет минимальным. Полное (эквивалентное) сопро-
тивление контура для генератора при резонансе токов R3 можно
подсчитать по любой из следующих формул
где L и С — в генри и фарадах, ia R э, р иг — в омах.
Сопротивление R э, называемое резонансным сопротивлением,
является чисто активным и поэтому при резонансе токов нет сдви-
га фаз между напряжением генератора и его током.
На рис. 126 для резонанса токов показано изменение полного
сопротивления контура z и тока генератора I при изменении час-
тоты генератора f.
В самом контуре при резонансе происходят сильные колеба-
ния и поэтому ток внутри контура во много раз больше, чем ток
генератора. Токи в индуктивности и ёмкости / L и Iс можно рас-
сматривать как токи в ветвях или как ток незатухающих колеба-
ний внутри контура, поддерживаемых генератором. По отношению
к напряжению U ток в катушке отстаёт на 90°, а ток в ёмкости
опережает это напряжение на 90°, т. е. друг относительно друга
токи сдвинуты по фазе на 180°. Вследствие наличия активного
36
сопротивления, сосредоточенного главным образом в катушке,
токи IL и I с в действительности имеют сдвиг фаз несколько
меньше 180° и ток 1 L немного меньше /с. Поэтому по перво-
му закону Кирхгофа для точки разветвления можно написать
I
а отсюда
Чем меньше активное сопротивление в контуре, тем меньше
разница между 1С и / L ; тем меньше ток генератора, тем боль-
ше сопротивление контура. Это вполне понятно. Ток, идущий от
генератора, пополняет энергию в контуре, компенсируя потери её
в активном сопротивлении. При уменьшении активного сопротив-
ления уменьшается потеря энергии в нём и генератор расходует
меньше энергии на поддержание незатухающих колебаний в кон-
туре. Если бы контур был идеальным (без всяких потерь), то на-
чавшиеся колебания продолжались бы непрерывно без затуха-
ния и не требовалось бы энергии от генератора на их поддержа-
ние. Ток генератора был бы равен йулю, а сопротивление конту-
ра — бесконечности.
Активная мощность, расходуемая генератором, может быть
подсчитана как
7 72
P = IU = /2/? = —
Э Ra
или как мощность, теряющаяся на активном сопротивлении кон-
тура,
где lk — ток в контуре, равный 1L или 1 с.
Для резонанса токов так же, как и для резонанса напряже-
ний, характерно возникновение в контуре мощных колебаний при
очень незначительной затрате мощности генератора 9-
На явление резонанса в параллельном контуре большое влия-'
ние оказывает внутреннее сопротивление Ri генератора, пита-
ющего контур. Если это сопротивление мало, то напряжение на
зажимах генератора, а следовательно, и на контуре незначитель-
но отличается от эдс генератора и остаётся почти постоянным
по амплитуде, несмотря на изменения тока при изменении часто-
ты. Действительно, U = E—IRit но так как R t величина малая,
то потеря напряжения внутри генератора IR z также незначитель-
на и можно считать, что Е.
1) При этом мощность самих колебаний в контуре, конечно, является
реактивной.
37
Полное сопротивление цепи в этом случае приближённо рав-
но только сопротивлению контура. При резонансе последнее силь-
но возрастает и ток генератора резко уменьшается. Кривая изме-
нения тока на рис. 126 соответствует именно такому случаю.
Постоянство амплитуды напряжения на контуре можно также
объяснить, исходя из формулы U=I г. Для случая резонанса г
велико, но / — величина малая, а если резонанса нет, то z умень-
шается, но зато / увеличивается и произведение Iz остаётся при-
мерно прежним.
Как видно, при малом Rt генератора параллельный контур
практически не обладает резонансными свойствами в отношении
напряжения: при резонансе напряжение на контуре почти не воз-
растает. Благодаря этому не будут заметно увеличиваться и токи
IL и / с. Следовательно, при малом /?z генератора контур не
имеет резонансных свойств и по отношению к токам, протекаю-
щим через катушку и конденсатор.
В радиотехнических схемах параллельный контур обычно пи-
тается от генератора с большим внутренним сопротивлением,
роль которого выполняет усилительная или генераторная лампа.
Если внутреннее сопротивление генератора значительно больше,
чем сопротивление контура г, то параллельный контур приобре-
тает резко выраженные резонансные свойства.
В этом случае полное сопротивление цепи приближённо
равно одному Rt и остаётся почти неизменным при изменении
частоты. Ток I, питающий контур, будет также почти постоянным
" Е тт
— . Но тогда напряжение на кон-
туре U=Iz при изменении частоты
будет следовать за изменениями со-
противления контура г, т. е. при ре-
зонансе U резко увеличится. Соот-
ветственно возрастут также токи IL
и Iс. Таким образом, при большом
Rt генератора кривая изменения z,
показанная на рис. 125, будет в дру-
гих масштабах приближённо пока-
зывать также изменение напряже-
ния на контуре U и изменения то-
ков IL и /с. На рис. 13 изображена
подобная кривая вместе с графиком
изменения тока генератора, показы-
вающим, что этот ток в данном слу-
чае почти не меняется.
Основное применение резонанса токов в радиотехнике — соз-
дание большого нагрузочного сопротивления для тока определён-
38
Рис. 13. Резонансные кривые
параллельного контура при боль-
шом внутреннем сопротивлении
генератора
ной частоты в ламповых генераторах и усилителях высокой ча-
стоты.
Рассмотрим численный пример резонанса токов. Для сравнения с резо-
нансом напряжений возьмём контур предыдущего примера и присоединим
его по схеме рис. 12 к тому же генератору, дающему (7 = 25 в.
Сопротивление контура равно
R3 = Q р = 100-5000 = 500 000 ом.
Ток генератора
U 25
/ =	= 0,00005 а = 0,05 ма.
500 000
Ток в контуре 1К = IL — / с будет
U 25
1К = — = —------= 0,005 а = 5 ма.
к xL 5 000
Резонансное сопротивление контура в 100 раз больше, чем сопро-
тивление катушки или конденсатора при этой же частоте, а поэтому ток
генератора в 100 раз меньше, чем ток в контуре. Такое же соотношение по-
лучится между мощностями. Реактивная мощность колебаний в контуре
равна
PT = UIf = 25-0,005 = 0,125 ва,
la	1а	9	91
а активная мощность, расходуемая генератором, составляет
Р = UI = 25-0,00005 = 0,00125 вт = 1,25 мвпг.
Эту мощность можно подсчитать иначе:
р=12кг = 0,005а-50 = 0,00125 вт = 1,25 мет.
Приведём также пример сравнения работы параллельного контура при раз-
личном внутреннем сопротивлении генератора.
Пусть имеется параллельный контур, у . которого при резонансе Rd =
= 10 000 ом и XL = Xc=p=200 ом, а при небольшой расстройке г=1000ож
Если этот контур питается от генератора, имеющего Е = 2 в и 7?/ = 0, то
напряжение на контуре всегда равно U = Е = 2 в независимо от того, настро-
ен контур в резонанс или нет. Так как для небольшой расстройки XL и Хс
меняются мало, то можно считать, что токи в ветвях при резонансе и при
2
расстройке имеют одну и ту же величину lL~Ic~ — = 0,01 а = 10 ма. Но
если генератор имеет Е = 200 в и R[ = 1 000 000 ом, то питающий контур ток
200
равен /« ] QQQ = 0,0002 а — 0,2 ма, напряжение на контуре при резонансе
U = 0,0002-10000 = 2 в и токи в ветвях при резонансе по-прежнему равны
/L = /c= 10 ма. Зато при расстройке напряжение и токи в ветвях контура
уменьшаются в 10 раз:
£/ = 0,0002-1 000 = 0,2 в,
0,2
1г=1с = — = 0,001 а = 1 ма<
ь 200
89
Представляет интерес вывод формулы для резонансного сопротивления Ra.
Выше было указано, что мощность, расходуемая генератором, равна мощности,
выделяемой на активном сопротивлении контура,
Заменим 1К по закону Ома через — .
Р
Тогда получим
U2 U2
К ~~Fr-
Сократив на U2 обе части равенства, получим
1 г
r9
Отсюда следует
ра
§ 13.	ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ КОНТУРА
Во время передачи тех или иных сигналов ток высокой часто-
ты в антенне любого радиопередатчика представляет собой соче-
тание нескольких токов различной частоты (об этом рассказано
в разделе о модуляции в гл. VIII). Такой же сложный характер
имеют электромагнитные волны, распространяющиеся от антенны
передатчика, и токи, возникающие под действием радиоволн в
приёмной антенне.
Для каждого вида передачи (радиотелефония, радиотелегра-
фия, телевизионная передача и т. д.) частоты этих токов зани-
мают некоторую определённую полосу. При радиовещании на
средних волнах полоса частот составляет примерно 9 кгц. Это
значит, что радиовещательный передатчик создаёт сложный ток,
состоящий из нескольких токов, у которых наиболее высокая ча-
стота на 9 кгц больше наиболее низкой частоты. Например, для
радиовещательного передатчика, работающего на частоте 173 кгц
(X =1734 м), это будут частоты от 168,5 до 177,5 кгц. В случае
служебной радиотелефонной связи полоса частот обычно не
больше 2—2,5 кгц, а для радиотелеграфной передачи она много
меньше. Но зато при телевизионной передаче полоса частот рас-
ширяется до нескольких мегагерц.
Таким образом, в колебательных контурах, применяемых в
радиотехнических устройствах, обычно возбуждаются колебания
нескольких различных частот в пределах той полосы, которая ха-
рактерна для данного вида передачи.
При воздействии на контур электродвижущих сил различной
частоты наиболее сильные колебания получаются в случае, когда
40
эдс имеет резонансную частоту или частоту, близкую к ней. А при
более значительном отклонении частоты внешней эдс от резонанс-
ного значения, т. е. когда контур расстроен относительно часто-
ты внешней эдс, амплитуда колебаний получается сравнительно
малой.
Можно сказать, что каждый контур хорошо пропускает коле-
бания в пределах некоторой полосы частот, располагающейся по
обе стороны от резонансной частоты. Эту полосу называют поло-
сой пропускания контура Ппр и условно определяют её по
резонансной кривой на уровне 0,7 от
максимального значения тока или на-
пряжения, соответствующего резонанс-
ной частоте (рис. 14). Иначе говоря,
считают, что контур хорошо пропускает
колебания только тогда, когда ампли-
туда уменьшается не более, чем на 30%
по сравнению с амплитудой при резо-
нансе.
Полосу пропускания контура иног-
да называют также шириной кривой
резонанса. На рис. 10 уже было пока-
зано влияние качества контура на фор-
му резонансной кривой. Из этого ри-
сунка видно, что чем ниже качество
контура, тем больше его полоса пропу-
скания. Кроме того, полоса пропуска-
ния получается больше при более вы-
сокой резонансной частоте контура.
Рис. 14. Полоса пропускания
контура
Зависимость полосы пропускания контура от его затухания
или добротности Q даётся следующей простой формулой
П = 8 * =
пр ° Q
Например, контур, настроенный на частоту fo=2000 кгц
и обладающий затуханием 8 =0,01, имеет полосу пропускания
Ппр = 0,01 -2000 = 20 кгц.
Как видно, для получения узкой полосы пропускания необхо-
димо применять контур с высокой добротностью, а для широкой
полосы контур должен иметь либо низкую добротность, либо
работать на весьма высокой резонансной частоте.
Из приведённой формулы следует, что fo=QHnp . Так как
контур среднего качества имеет Q не менее 20, то ясно, что рабо-
чая частота должна не менее, чем в 20 раз, превышать полосу
пропускания. Например, телевизионная передача, для которой
Ппр составляет несколько мегагерц, должна осуществляться на
частотах не ниже нескольких десятков мегагерц, т. е. на ультра-
коротких волнах.
4!
Всегда желательно, чтобы контур имел полосу пропускания,
соответствующую той полосе частот, которая характерна для
данного вида передачи. Если полоса пропускания меньше, то по-
лучатся искажения за счёт плохого пропускания некоторых коле-
баний. Более широкая полоса нежелательна, так как могут быть
помехи от сигналов радиостанций, работающих на соседних
частотах.
Высокая добротность контура не всегда является его достоин-
ством. Если необходима
широкая полоса пропуска-
ния, то приходится часто
применять контуры с низ-
кой добротностью. Доб-
ротность контура снижает-
ся, а полоса пропускания
Рис. 15. Шунтирование контура активным увеличивается в случае, ес-
сопротивлением	ли к К0НТуру параллельно
присоединяют какое-либо
активное сопротивление R, называемое обычно шунтирующим
сопротивлением (рис. 15). Действительно, переменное напряже-
ние U, имеющееся на контуре, приложено к сопротивлению R
и создаёт в нём ток. Следовательно, в этом сопротивлении будет
расходоваться некоторая мощность	Чем меньше сопро-
тивление R, тем больше в, нём потери мощности и тем больше ста-
новится затухание контура. Если сопротивление R будет очень
малым, то можно считать, что оно замкнёт накоротко один из
элементов контура (конденсатор на рис. 15а) или весь контур
(рис. 156). Тогда контур вообще не сможет работать как колеба-
тельная система и проявлять свои резонансные свойства.
В радиотехнических схемах шунтирование контура активным
сопротивлением делают иногда специально с целью расширения
полосы пропускания. Однако в большинстве случаев подобное
шунтирование существует вследствие того, что контур соединён
с другими деталями и цепями. Такое шунтирование обычно соз-
даёт нежелательное ухудшение качества контура.
Внутреннее сопротивление генератора, питающего параллель-
ный контур, также влияет на добротность контура и его полосу
пропускания. Это можно легко объяснить следующим образом.
Пусть генератор в какой-то момент прекратил своё действие.
Тогда колебания в контуре станут затухать, а внутреннее сопро-
тивление генератора, оставаясь присоединённым к контуру, будет
играть роль шунтирующего сопротивления, увеличивающего зату-
хание.
Чем большегенератора, тем слабее его влияние, а зна-
чит, кривая резонанса контура острее и его полоса пропускания
меньше, т. е. резонансные свойства контура выражены резче.
При малом Ri генератора добротность контура настолько сни-
42
жается, а полоса пропускания становится такой широкой, что
резонансные свойства у контура практически отсутствуют.
К подобному выводу о влиянии R i генератора мы пришли
уже ранее при рассмотрении работы параллельного контура.
§ 14.	СВЯЗАННЫЕ КОНТУРЫ
Если энергия колебаний переходит из одного контура в дру-
гой, то такие контуры называются связанными.
Иначе говоря, контуры являются связанными в том случае,
когда колебания, происходящие в одном из них, воздействуют на
другой контур и вызывают в нём колебательный процесс.
Чем больше энергии переходит из одного контура в другой,
т. е. чем сильнее воздействует один контур на другой, тем силь-
нее связь между ними.
Величина связи характеризуется коэффициентом сврзи
ксв, который может иметь значения от 0 до 1 (от 0 до 100%).
Если связь отсутствует, то ксв =0. В радиоцепях ксв имеет
обычно величину от долей процента до нескольких процентов, из-
редка до нескольких десятков процентов. Коэффициент связи,
равный 100% практически не встречается.
Существует несколько различных видов связи.
Индуктивная или трансформаторная связь. Это наиболее ча-
сто встречающийся вид связи, называемый иногда магнитной
связью. Индуктивная связь образуется с помощью взаимной
индукции между'катушка ми контуров. Схематическое изображе-
ние её показано на рис. 16.
Рис. 16. Индуктивная связь двух контуров
Контур L\ С\, получающий энергию от генератора, назы-
вается первичным контуром. Контур L2 С2, получающий энергию
от первичного контура, называется вторичным контуром.
Принцип действия индуктивной связи заключается в том, что
ток первичного контура Ц, проходя через катушку Li, создаёт
вокруг неё магнитное поле, силовые линии которого пересекают
витки катушки £2 и возбуждают в ней индуктированную эдс, а
последняя создаёт во вторичном контуре ток 1^. Таким образом,
43
при индуктивной связи энергия передаётся из одного контура в
другой магнитным полем. Любой трансформатор является приме-
ром индуктивной связи. Две катушки, индуктивно связывающие
высокочастотные контуры, называют трансформатором высокой
частоты.
Индуктивная связь может быть постоянной или переменной.
Конструктивно постоянная индуктивная связь оформляется в
виде двух однослойных или многослойных катушек, намотан-
ных обычно на одном каркасе друг возле друга. Чтобы получить
переменную индуктивную связь, нужно менять расстояние меж-
ду катушками или их взаимное расположение. Переменную ин-
дуктивную связь изображают на схемах стрелкой, пересекающей
обе катушки, как это показано на рис. 16а.
Физический смысл коэффициента связи можно легко выяснить
на примере индуктивной связи. Если индуктивности L} и Ь2
одинаковы и других катушек в контурах нет, то коэффициент
связи показывает, какую долю полного, магнитного потока Ф[
катушки Li составляет магнитный поток Ф св , пронизывающий
обе катушки, т. е. связывающий обе цепи. Например, если Ф св
составляет 20% от Фь то ксд =0,2.
Для получения максимального тока и напряжения в контурах
их настраивают в резонанс. В первичном контуре может быть ли-
бо резонанс напряжений, либо резонанс токов в зависимости от
способа соединения генератора с этим контуром.
Во вторичном контуре при индуктивной связи, как правило,
получается резонанс напряжений.
Это объясняется тем, что в качестве генератора во вторичном
контуре работает сама катушка £2- Она включена в контур по-
следовательно, значит, в цепи будет резонанс напряжений.
Практически связанные контуры настраивают в резонанс для
получения наибольшего тока во вторичном контуре следующим
порядком. Сначала настраивают в резонанс с генератором пер-
вичный контур до получения максимума тока в нём, затем на-
страивают вторичный контур в резонанс с первичным контуром.
После настройки вторичного контура надо ещё раз подстроить
первичный контур, так как вторичный контур при настройке не-
сколько влияет на первичный и нарушает резонанс в нём. Вообще
всякое изменение настройки одного из контуров оказывает влия-
ние на другой контур (изменяет его настройку). Приходится до-
полнительно подстраивать каждый контур, чтобы восстановить
резонанс.
Для удобства настройки в резонанс двух контуров, имеющих
постоянную связь, их конденсаторы переменной ёмкости часто
объединяют в один агрегат, т. е. роторы насаживают на одну
общую ось, которую можно вращать с помощью одной ручки. На
схемах такой агрегат показывают путём соединения стрелок кон-
денсаторов штриховой линией (рис. 166).
44
ёмкости контуров выравнивают с помощью небольших под-
строечных (полупеременных) конденсаторов, величину ёмкости
которых можно регулировать в некоторых пределах. Они присое-
диняются параллельно основным кондесаторам (рис. 166).
Индуктивности катушек выравнивают, регулируя положение
находящегося внутри катушки сердечника из магнитодиэлектрика
(карбонильное железо, альсифер, феррит и др.). На схеме
рис. 166 показано условное изображение сердечников (о них под-
робнее рассказано в § 16).
Рассматривая работу связанных контуров, необходимо учиты-
вать обратное воздействие вторичного контура на первичный. Ток
/2, возникший во вторичном контуре, проходит через катушку L2
и создаёт вокруг неё магнитный поток, пересекающий какой-то
своей частью витки катушки и индуктирующий в ней некото-
рую эдс. Эта эдс противодействует первичному току /1 и умень-
шает его. Иначе можно сказать, что вторичный контур вносит в
первичный некоторое дополнительное сопротивление, называемое
вносимым сопротивлением.
Когда вторичный контур настроен в резонанс с частотой гене-
ратора, то он вносит в первичный контур только активное сопро-
тивление, которое тем больше, чем сильнее связь. Величина это-
го вносимого сопротивления характеризует переход некоторого
количества энергии из первичного контура во вторичный. А когда
вторичный контур не настроен точно в резонанс на частоту гене-
ратора, то он вносит в первичный контур не только активное, но
и некоторое реактивное сопротивление, индуктивное или ёмкост-
ное, в зависимости от того, в какую сторону расстроен вторич-
ный контур. Таким образом, вторичный контур, будучи сам рас-
строенным, «нарушает также настройку первичного контура.
1г или иг
Слабая связь
Критическая СилЬная Ещё более сильная
связь связь	связь
Рис. 17. Кривые резонанса двух связанных контуров при различной
величине связи
Если у двух настроенных в резонанс связанных контуров
снять зависимость тока или напряжения вторичного контура от
частоты генератора, то получится кривая резонанса системы двух
связанных контуров. Форма этой кривой зависит от величины
связи. Чем слабее связь, тем острее резонанс (рис. 17). При по-
4.;
степенном увеличении связи кривая резонанса становится более
тупой и, начиная с некоторого значения связи, принимает харак-
терный двугорбый вид. Величина, связи, при которой получается
переход кривой резонанса от одногорбой формы к двугорбой,
называется критической связью.
При одинаковых контурах ток, напряжение и мощность коле-
баний во вторичном контуре при критической связи имеют наи-
большие значения по сравнению с их величинами при более сла-
бой или более сильной связи. Поэтому критическую связь иначе
называют оптимальной, т. е. наивыгоднейшей ’).
Следует иметь в виду, что она является наивыгоднейшей толь-
ко в смысле получения наибольшей мощности во вторичном кон-
туре.
Практически в случае одинаковых контуров величина коэффи-
циента оптимальной связи равна величине затухания каждого
контура. Если, например, связанные контуры имеют каждый в
отдельности В =0,02 (или Q=50), то оптимальная связь полу-
чится при ксв =0,02=2%.
Когда связь меньше критической, то её считают слабой. При
слабой связи кривая резонанса имеет почтЦ такую же форму, как
и в случае одиночного контура. Связь больше критической счи-
тается сильной. Если усиливать связь свыше критического зна-
чения, то провал в резонансной кривой становится больше и раз-
ница по частоте между двумя горбами этой кривой увеличивается
(рис. 17).
Критическая или сильная связь (при небольшом провале меж-
ду горбами кривой резонанса) даёт значительное расширение по-
лосы пропускания и поэтому используется в радиоприёмных
устройствах (см. гл. IX). Сильная связь характерна тем, что пере-
дача энергии из первичного контура во вторичный происходит с
высоким кпд (выше 50%), т. е. мощность во вторичном контуре
больше, чем мощность, теряемая в первичном контуре. Вследст-
вие этого сильная связь применяется при больших мощностях, на-
пример, в радиопередатчиках. Слабая связь применяется тогда,
когда не требуется передать во вторичный контур наибольшую
мощность или осуществлять эту передачу с высоким кпд, но зато
важно, чтобы вторичный контур мало влиял на первичный. Такая
связь находит себе применение в радиоизмерениях.
Ёмкостная связь. Эта связь осуществляется с помощью кон-
денсатора связи Ссв (рис. 18) и, следов-ательно, энергия перехо-
дит из первичного контура во вторичный через электрическое
поле. Емкостная связь часто возникает между различными дета-
лями там, где она совсем не нужна, и нарушает нормальную
работу схемы. Такую связь называют паразитной. Нередко при-
’) Значения критической и оптимальной связи несколько не совпадают
друг с другом в случае неодинаковых контуров.
46
ходится принимать меры для устранения или уменьшения подоб-
ной нежелательной связи. Схема рис. 18а, в которой конденсатор
связи Ссв не входит в состав первичного и вторичного контуров,
называется внешней ёмкостной связью. Схема рис. 186 называ-
ется внутренней ёмкостной связью, так как конденсатор связи
Рис. 18. Схемы ёмкостной связи: а) внешняя ёмкостная связь,
б) внутренняя ёмкостная связь
включен одновременно и в первичный и во вторичный контуры
последовательно с каждым конденсатором этих контуров и
С2. Для изменения величины связи конденсатор Ссв должен
иметь переменную ёмкость или быть подстроечным.
В схеме с внешней ёмкостной связью напряжение, имеющееся
на первичном контуре, действует через конденсатор связи на вто-
ричный контур и создаёт в нём ток. Чем больше ёмкость С св,
тем меньше её сопротивление переменному току и тем сильнее
связь, т. е. больше энергии переходит в контур L2 С2. Практически,
чтобы связь была слабой, ёмкость Ссв должна иметь небольшую
величину, порядка единиц пикофарад (много меньше, чем С\ и С2).
Паразитная связь между различными деталями и цепями в схе-
мах осуществляется по схеме внешней ёмкостной связи, так как
для этого достаточна очень малая ёмкость. Индуктивная связь
всегда сопровождается некоторой внешней ёмкостной связью
из-за ёмкости между катушками и подводящими проводами.
В схеме с внутренне^ ёмкостной связью (рис. 185) напряже-
ние, которое получается на конденсаторе Ссв при прохождении
через него тока Л, действует на цепь вторичного контура С2 L2
и создаёт в последнем ток 12. Иначе можно сказать, что в точке
1 (или 2) происходит разветвление тока и часть его идёт во вто-
ричный контур. В противоположность схеме рис. 18а здесь для
увеличения связи нужно уменьшить ёмкость Ссв- Действительно,
тогда сопротивление конденсатора Ссв току Ц возрастёт, уве-
личится и падение напряжения на нем, а так как оно действует
во вторичном контуре, то, значит, и ток 12 также возрастёт. Для
осуществления слабой связи в данной схеме берут С св большой
величины — тысячи и даже десятки тысяч пикофарад (много
больше, чем Сх и С2).
Автотрансформаторная связь, В этом случае контуры имеют
общую катушку. Энергия переходит частично через магнитное
47
поле, а частично непосредственно благодаря наличию электриче-
ского соединения между контурами.
В схеме рис. 19а катушка L\ входит в состав первичного кон-
Рис. 19. Различные случаи
автотрансформаторной связи
тура, а часть этой катушки L св
входит во вторичный контур и
напряжение, имеющееся на
ней, создаёт ток 12. Катушка Ц
работает как понижающий ав-
тотрансформатор или как ин-
дуктивный делитель напряже-
ния. Дополнительная катуш-
ка L2 вместе с LCe образует ин-
дуктивность вторичного кон-
тура. Чем большая часть ка-
тушки Lce входит в оба конту-
ра, тем сильнее связь. В схеме
рис.. 196 катушка L2 входит во
вторичный контур и работает
как повышающий (автотранс-
форматор. Её часть Lc0 входит
в первичный контур, в котором
ещё дополнительно включена
катушка L{. В этой схеме связь
также увеличивается с увели-
чением Lce.
В схеме рис. 19в чем мень-
ше Lce по сравнению с Lx и L2,
тем слабее связь между конту-
рами.
При постоянной связи провод, отходящий от катушки Lee,
присоединяется к ней наглухо. При переменной связи применяет-
ся переключатель, позволяющий включать различное число вит-
ков катушки, или, если катушка выполнена из голого провода,—
так называемый «щуп», который можно ставить на разные витки.
На схеме его изображают стрелкой.
Рис. 20. Схемы комбинированной индуктивно
ёмкостной связи
Комбинированная связь. Иногда применяются схемы с двумя
различными видами связи, главным образом индуктивной и ём-
43
костной. Для примера на рис. 20а показан вариант с внешней
ёмкостной связью, а на рис. 206—с внутренней ёмкостной связью.
Рассмотренные выше виды связи могут быть также у двух
обычных цепей переменного тока или у колебательного контура
с неколебательной (апериодической) цепью.
§ 15.	ЭКРАНИРОВАНИЕ
Очень часто приходится бороться с нежелательной паразит-
ной ёмкостной или индуктивной связью между какими-либо кон-
турами или цепями радиоаппаратуры. Для уменьшения паразит-
ной связи можно удалить друг от друга контуры или провода, но
это неудобно, так как приводит к увеличению размеров радиоап-
паратуры. Гораздо лучше применять экранирование.
Экранированием называется защита одного контура от воз-
действия другого контура или одной цепи от влияния другой цепи
с помощью металлических листов — экранов.
Экраны служат для устранения как индуктивной, так и ёмко-
стной связей. На низких частотах для устранения индуктивной
связи применяют экраны из ферромагнитных материалов, напри-
мер из листовой стали толщиной 0,5—1,5 мм. В этом случае ис-
пользуется способность стали втягивать в себя магнитные сило-
вые линии. Благодаря её высокой магнитной проницаемости си-
ловые линии замыкаются в экране и не выходят за его пределы.
На высоких частотах лучшее экранирование магнитных полей
дают экраны из диамагнитных, хорошо проводящих металлов.
Наилучшими материалами являются медь* или алюминий толщи-
ной 0,3—1 мм. Действие таких экранов заключается в том, что
магнитный поток катушки индуктирует в экране токи, которые
по закону Ленца создают свой магнитный поток противоположно-
го направления, уничтожающий почти полностью основной маг-
нитный поток за пределами экрана. Чтобы потери на создание
индуктированных в экране токов не были очень велики, не сле-
дует располагать экраны слишком близко к контурным катушкам.
Желательно, чтобы диаметр и длина экранирующего чехла были
соответственно нё меньше удвоенных значений диаметра и дли-
ны намотки катушки. Тогда качество контура почти не ухудшится.
Следует также иметь в виду, что экраны заметно уменьшают ин-
дуктивность катушек (на 10—20%).
Для устранения паразитной ёмкостной связи также исполь-
зуются экраны из хорошо проводящих материалов, соединяемые
с корпусом радиоаппарата. Принцип их действия легко уяснить из
рис. 21. Два контура L{CX и £2С2 имеют паразитную ёмкостную
связь, обозначенную конденсатором Ссв. Общий провод обоих
контуров бывает обычно соединён с корпусом (землёй).
Если между обкладками 1 и 2, роль которых фактически выпол-
няют провода или детали контуров, поместить экран и со-
49
единить его с корпусом, то ток от контура будет проходить
через ёмкость между обкладкой 1 и экраном и возвратится через
общий провод в первичный контур, не попадая в контур L2C2.
На схеме экраны принято обозначать штриховыми линиями.
Иногда бывает необходимо устранить паразитную ёмкостную
связь между двумя катушками, чтобы связь между контурами
была чисто индуктивной. Сплошной металлический экран в этом
случае непригоден, так как он уничтожит также индуктивную
связь. Для устранения только ёмкост-
CcQ	ной связи применяют электростатический
/ • с2	экран в виде сетки из проволочек, сое-
Рис. 22. Применение экрана для устранения
паразитной ёмкостной связи между
индуктивно связанными контурами
Рис. 21. Устранение паразитной
ёмкостной связи с помощью
экрана
динённых друг с другом и с землёй только одним концом. В таком
экране не могут возникать индуктированные токи, так как для них нет
замкнутых цепей. На рис. 22 показаны схематическое обозначе-
ние подобного экрана и принцип устройства одной из его кон-
струкций.
§ 16.	ТИПЫ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ И ИХ ДЕТАЛИ
Способы настройки контуров
Колебательные контуры в приёмниках и передатчиках в боль-
шинстве случаев делаются на некоторый диапазон частот
и отличаются друг от друга способами изменения частоты, т. е.
способами настройки на разные частоты. Наиболее распростра-
нён контур с постоянной индуктивностью и переменной ёмкостью,
показанный в ряде предыдущих схем. Другой тип контура с
постоянной ёмкостью и переменной индуктивностью в виде
вариометра показан на рис. 23 а. (Подробнее о вариометрах
см. ниже.)
Однако такие контуры могут дать изменение частоты или
длины волны не более чем в два-три раза.
Для расширения диапазона прибегают к изменению ёмкости
и индуктивности, как это показано на рис. 23 б и в. У контура
рис. 23 б грубое изменение частоты (скачками) производится
изменением числа витков катушки с помощью переключателя /7,
50
й точная настройка на необходимую частоту осуществляется
конденсатором переменной ёмкости. Контур рис. 23 в имеет от-
дельные катушки на каждый поддиапазон, т. е. на каждую часть
диапазона.
Рис. 23. Типы контуров на узкий и широкий диапазоны
Недостаток контура с отводами от катушки заключается в
том, что неработающая часть витков, замкнутая накоротко пере-
ключателем П, связана с рабочей частью катушки и поглощает
часть энергии из контура, ухудшая его качество. Если же оста-
вить неработающую часть катушки разомкнутой, то она, имея
собственную ёмкость, образует паразитный контур, который ока-
жется настроенным на некоторую частоту и будет на этой часто-
те особенно сильно отсасывать энергию из рабочего контура.
В контуре с отдельными катушками эти явления можно устра-
нить, поместив каждую катушку в отдельный экран.
Помимо контуров рассмотренных типов, встречаются и другие.
Например, в передатчиках иногда для перехода с одного поддиа-
пазона на другой переключают конденсаторы различной
ёмкости.
Катушки с постоянной индуктивностью
Если число витков у катушки сравнительно невелико, то на-
мотку делают однослойной изолированным или голым проводом
на каркасе из картона, фарфора или какого-либо другого изоли-
рующего материала (рис. 24 а, б). Изолированный провод при-
меняют толщиной примерно от 0,2 до 1 мм. Для получения более
стабильной индуктивности на поверхность керамического каркаса
наносят спираль из меди или серебра.
Как известно, ток высокой частоты проходит только по по-
верхностному слою провода. Увеличив поверхность провода,
можно уменьшить его активное сопротивление. С этой целью
иногда на длинных, средних и отчасти на коротких волнах при-
меняют так называемый литцендрат, состоящий из большого числа
отдельных эмалированных жилок. Их общая поверхность значи-
тельно больше, чем поверхность сплошного провода. Для умень-
шения собственной ёмкости катушки иногда наматывают витки не
51
плотно, а на некотором расстоянии друг от друга. Катушки для
передатчиков, особенно коротковолновых, часто делают из более
толстого голого провода или даже из медной трубки. В этом слу-
чае каркас для катушки необязателен (рис. 24 в).
Рис. 24. Типы катушек колебательных контуров
При значительном числе витков применяют многослойные ка-
тушки, чаще всего с намоткой типа «Универсаль» (зигзагом), в
которой провод переходит от одного края катушки на другой
(рис. 24 а). Когда катушка имеет несколько секций, то между ними
делают промежутки (рис. 245). "Тогда ослабляется влияние нера-
ботающих витков и уменьшается собственная ёмкость катушки.
Секция для более длинных волн обычно представляет собой мно-
гослойную катушку, а секция для более коротких волн наматы-
вается в один слой (рис. 24 5). Для предохранения катушек от воз-
действия влажности их покрывают лаком или пропитывают па-
рафином, или каким-либо другим изолирующим веществом. Одна-
ко такое покрытие и пропитывание увеличивают потери и ухуд-
шают добротность катушки, особенно при использовании низко-
качественных лаков.
В катушках высокочастотных колебательных контуров с успе-
хом применяются сердечники из магнитодиэлектриков, которые
в большинстве случаев прессуются из порошка железа или дру-
гих магнитных материалов, причём крупинки порошка склеены
между собой каким-либо изолирующим веществом, например
лаком. Чаще всего применяются: карбонильное железо, порошко-
образный пермаллой, феррит и альсифер, реже магнетит. Потери
энергии в сердечниках из магнитодиэлектриков весьма невелики
даже при высоких частотах. Применение сердечников увеличивает
индуктивность катушки в несколько раз и позволяет для получе-
ния нужной индуктивности значительно уменьшить число витков,
R2
а следовательно, и длину провода. В результате этого уменьшает-
ся сопротивление потерь и качество контура повышается.
Сердечники из магнитодиэлектриков делаются самой разно-
образной формы. Простейшим является цилиндрический сердеч-
ник, расположенный внутри катушки (рис. 24 е). Вдвигая сердеч-
ник в катушку, можно увеличивать её индуктивность. В большей
степени увеличивает индуктивность замкнутый сердечник в виде
цилиндрической коробочки (рис. 24з/с), сделанной из двух поло-
винок, охватывающих катушку со всех сторон. Центральную часть
сердечника можно вывинчивать, и тогда индуктивность будет
несколько уменьшаться. Катушка с подобным сердечником не
нуждается в экране, так как магнитный поток идёт по сердечнику
и не рассеивается в воздухе.
Добротность катушек с сердечниками из магнитодиэлектриков
на длинных и средних волнах достигает 400—500 (у катушек
без сердечника трудно получить Q больше 200). На коротких и
ультракоротких волнах добротность увеличивается меньше. На
этих волнах сердечники небольших размеров применяют не для
повышения добротности, а для регулировки индуктивности.
У катушек, не имеющих сердечников, регулировка индуктив-
ности в небольших пределах («подгонка» до нужной величины)
производится иными методами. Например, часть витков катушки
наматывают отдельно, чтобы их можно было передвигать по отно-
шению к остальным виткам. Многослойные катушки делают
иногда из двух одинаковых секций. Изменяя расстояние между
ними, производят подгонку индуктивности. Иногда внутри катуш-
ки располагают короткозамкнутый виток проволоки или какой-
либо диамагнитный металл (медь, латунь, алюминий) в видедидка
или стержня. В таком витке или куске металла индуктируются
токи, которые своим магнитным полем ослабляют магнитное поле
катушки и уменьшают её индуктивность. Перемещая такой под-
строечный элемент, регулируют величину индуктивности. После
подгонки подстроечные элементы закрепляются, чтобы не могло
произойти случайного изменения индуктивности.
В последнее время в радиоаппаратуре, особенно малогабарит-
ной, стали иногда применять так называемые печатные схемы, в
которых ряд деталей и монтажные провода представляют собой
нанесённые тем или иным способом проводящие слои на поверх-
ности панели из изоляционного материала. Катушки в этом слу-
чае обычно имеют форму спирали из металла, нанесённого на изо-
ляционную панель.
Катушки с переменной индуктивностью
Катушки, у которых индуктивность может регулироваться в
широких пределах, служат для плавной настройки контуров в диа-
пазоне волн и, не вполне удачно, называются вариометрами. На
53
рис. 25 а показано устройство и схематическое изображение ва-
риометра с подвижной катушкой. Он состоит из двух катушек,
которые обычно соединяются последовательно. Наружная катуш-
ка неподвижна и называется статором, а внутренняя катушка мо-
жет вращаться на
Ротор
оси и называется ро-
тором. Общая индук-
тивность вариометра
при вращении под-
вижной катушки из-
м еняется всл едств и е
изменения взаимной
индуктивности меж-
ду катушками. Если
они расположены под
прямым углом (поло-
жение 2 на рис. 25 б),
Рис. 25. Устройство и схематическое изображение
вариометра с подвижной катушкой
то их магнитные поля
не действуют друг на
друга. В этом поло-
жении взаимная ин-
дуктивность равна
нулю и полная ин-
дуктивность L равна
сумме индуктивно-
стей обеих катушек.
При повороте под-
вижной катушки на
90° в ту или другую
сторону катушки ока-
зываются в положе-
нии 1 или 3 (рис. 25 6). В этих случаях оси катушек совпадают.
Однако в положении 1 токи в катушках идут в одном направле-
нии, магнитное поле усиливается и общая индуктивность возра-
стает, а в положении 3 индуктивность, наоборот, уменьшается,
так как токи в катушках идут навстречу друг другу и магнитное
поле ослабляется. Таким образом, при вращении подвижной ка-
тушки на 180° получается плавное изменение индуктивности от
некоторого минимального до некоторого максимального значения.
Для изменения индуктивности в возможна больших пределах
стараются приблизить витки ротора к виткам статора. Однако
даже в лучших конструкциях не удаётся получить изменения ин<
дуктивности больше чем в 8 раз. Иногда производят переклю-
чение катушек вариометра с последовательного соединения на
параллельное, дающее уменьшение индуктивности. Общим недо-
статком вариометров с подвижной катушкой является то обстоя-
тельство, что при уменьшении индуктивности весь провод обеих
катушек остаётся включённым в контур.
64
Изменение индуктивности в широких пределах можно осуще-
ствить путём плавного изменения числа витков катушки. Для
этой цели раньше использовались катушки, напоминавшие по
устройству реостаты и имевшие ползунок, который мог переме-
щаться вдоль катушки по виткам, что позволяло изменять индук-
тивность через один виток. Но ползунок не давал хорошего кон-
такта и замыкал накоротко соседние витки.
Значительно лучшими качествами обладают ферроварио-
метры, в которых индуктивность катушки изменяется перемеще-
нием сердечника из магнитодиэлектрика. В зависимости от конст-
рукции сердечника получается изменение индуктивности в
5—10 раз.
В некоторых случаях плавное изменение индуктивности осу-
ществляют перемещением в магнитном поле катушки куска диа-
магнитного металла в виде диска, «флажка», цилиндра или кольца.
Трансформаторы высокой частоты
Конструкции трансформаторов высокой частоты для индуктив-
ной связи могут быть различными. Однослойные катушки часУо
наматываются рядом на одном каркасе или вставляются одна в
другую (рис. 26 а и б). При этом получается коэффициент связи
не более 0,5. Увеличить связь можно, если одну катушку намо-
тать между двумя половинами другой (рис. 26 в). Ещё больше
коэффициент связи (до 0,8) будет при намотке витков одной ка-
тушки между витками другой катушки (рис. 26 г).
Lf LZ
Рис. 26. Конструкции трансформаторов высокой частоты
Широко применяются трансформаторы высокой частоты из
двух многослойных катушек (рис. 26 3), которые могут иметь
ксв до 0,8. Катушки трансформаторов высокой частоты часто
выполняются с сердечниками из магнитодиэлектриков. Находясь
в промежутке между катушками, они значительно увеличивают
55
коэффициент связи. Для подбора необходимой связи изменяют
расстояние между катушками, после чего их закрепляют.
Переменную индуктивную связь иногда устраивают в виде
вариометра, показанного на рис. 25, одну катушку которого
включают в первичный контур, а другую — во вторичный. В этом
случае изменение связи от наибольшего до наименьшего значения
получается при повороте подвижной катушки на 90°, например
из положения 1 в положение 2 (рис. 25).
Конденсаторы постоянной ёмкости
Основными величинами, характеризующими конденсаторы,
являются: ёмкость, стабильность и точность ёмкости, рабочее на-
пряжение Uраб, испытательное напряжение Uucn, потери энер-
гии и сопротивление изоляции.
ёмкость указывается в пикофарадах — пф или микрофара-
дах — мкф. Большое значение для конденсаторов имеют точность
величины ёмкости и её стабильность, т. е. устойчивость. Они зави-
сят от конструкции конденсатора, ёмкость конденсатора изме-
няется по многим причинам. Особенно сильно влияет на величину
ёмкости конденсатора нагревание, под действием которого изме-
няются геометрические размеры конденсатора и диэлектрическая
проницаемость диэлектрика. Конденсаторы, имеющие невысокую
точность и стабильность ёмкости, применяются только там, где
изменение ёмкости в значительных пределах не влияет на работу
данной схемы.
На конденсаторах иногда имеются указания точности вели-
чины ёмкости, например С=500 иф±10%. Это означает, что
отклонение от номинальной ёмкости составляет не более 10%,
т. е. не более 50 пф, и, следовательно, ёмкость лежит в пределах
от 450 пф до 550 пф. Рабочее напряжение показывает максималь-
но допустимую величину напряжения, при которой конденсатор
может работать продолжительное время. Величина UPa6 должна
быть не меньше амплитудного значения приложенного перемен-
ного напряжения, а при пульсирующем напряжении — не меньше
максимального значения напряжения, равного сумме постоянной
составляющей и амплитуды переменной составляющей. Сопротив-
ление изоляции конденсатора характеризует величину утечки, по-
лучающейся из-за несовершенства диэлектрика, и нормально
имеет величину порядка сотен или тысяч мегом.
Качество конденсаторов характеризуется также величиной
потерь энергии при прохождении через конденсатор переменного
тока. В хороших конденсаторах эти потери ничтожны; они значи-
тельно меньше, чем потери в катушках.
Рассмотрим различные типы конденсаторов постоянной ёмко-
сти, применяемые в колебательных контурах.
Воздушные конденсаторы делаются ёмкостью не более не-
скольких сотен пикофарад. Они собираются обычно из алюминис-
56
вых пластин на болтиках с шайбами, создающими воздушный за-
зор между пластинами, величину которого выбирают в зависи
мости от рабочего напряжения. Конденсатор монтируется на
плате из керамики или другого изолятора. Потери энергии в воз-
душных конденсаторах наименьшие по сравнению с пахарями в
конденсаторах других типов. Однако воздушные кси^^квгоры
громоздки и сравнительно дороги. Их применяют в ^^^^вель-
ных контурах передатчиков.
Керамические конденсаторы по качеству несколько уствают
воздушным конденсаторам, но зато они дёшевы и имеют малые
размеры. Диэлектриком в них служит специальная керамика,
обладающая малыми потерями при высоких частотах. К таким
материалам относятся: ультрафарфор, тиконд, ультрастеатит,
тетрабар, тидол и др.
Обкладки керамических конденоаторов выполняются в виде
слоя серебра, нанесённого
на поверхность керамики,
и обычно покрываются
лаком.
Керамические конден-
саторы изготовляются на
ёмкости от единиц до со-
тен пикофарад и на рабо-
чие напряжения от сотен
до тысяч вольт. Они имеют
довольно высокую ста-
бильность, малые потери
и большое сопротивление
изоляции. Выпускаются
конденсаторы различной
формы: дисковые, трубча-
тые, «бочоночные», «гор-
шковые» (рис. 27). Осо-
бый интерес представляют
тикондовые конденсаторы,
которые в отличие от
обычных конденсаторов
при нагревании не увели-
чивают, а уменьшают свою
ёмкость. Поэтому с их по-
Рис. 27. Конструкции керамических конден-
саторов: а) дисковые, б) трубчатый, в) юр~
шковый; слюдяных конденсаторов: г) в метал-
лической обжимке, д и е) в пластмассе
мощью можко скомпенси-
ровать изменение ёмкости
от нагрева и тем самым
повысить стабильность ча-
стоты контура.
Слюдяные конденсаторы, широко применявшиеся в контурах
раньше, уступают место керамическим конденсаторам, имеющим
более высокие качества, ёмкость слюдяных конденсаторов — от
57
десятков до десятков тысяч пикофарад, а рабочие напряжения
могут быть от сотен до тысяч вольт. Обкладки делаются из свин-
цово-оловянной или алюминиевой фольги. В последнее время ста-
ли выяиака'гься конденсаторы, у которых на поверхность слюды
нан^^^мглой серебра. Для уменьшения влияния влаги и внеш-
них^^^мческих воздействий слюдяные конденсаторы запрессо-
выи^^^пластмассу. Конденсаторы, предназначенные для работы
в №юмощной аппаратуре, выпускаются трёх классов. Первый
класс имеет допустимое отклонение ёмкости ±5%, второй класс
+ 10% и третий класс ±20%- Для специальных целей выпуска-
ются конденсаторы с допустимым отклонением меньше 5%. Внеш-
ний вид слюдяных конденсаторов некоторых типов показан
на рис. 27.
Бумажные конденсаторы по качеству значительно хуже слю-
дяных. В высокочастотных контурах их применять не следует, так
как потери в бумаге велики. Эти конденсаторы применимы лишь
в цепях низкой частоты, а также в качестве короткоз1амыкающих
для токов высокой частоты.
В тех редких случаях, когда в колебательных контурах всё
же применяются бумажные конденсаторы, они должны быть безын-
дукционными, т. е. минимальной собственной индуктивностью.
Обычные бумажные конденсаторы делаются из станиолевых и бу-
мажных лент, плотно свёрнутых в спираль. Выводы у них сде-
ланы от концов станиолевых лент. Такие конденсаторы обладают
некоторой индуктивностью, и поэтому их сопротивление токам вы-
сокой частоты может быть значительным. В безындукционных кон-
денсаторах. станиолевые ленты сдвинуты одна относительно дру-
гой и после сворачивания в спираль их края, находящиеся на
разных сторонах конденсатора, обжимаются и соединяются с вы-
водными проводничками. Вывод от наружной обкладки такого
конденсатора обычно бывает указан и его следует соединять
с землёй (шасси).
Для печатных схем обкладки конденсаторов обычно наносят
в виде металлических слоёв непосредственно с двух сторон изо-
ляционной панели, на которой производится монтаж.
Конденсаторы переменной ёмкости
Конденсаторы переменной ёмкости для колебательных конту-
ров делаются почти исключительно воздушными. Реже встреча-
ются переменные конденсаторы с твёрдым диэлектриком.
В зависимости от формы пластин ёмкость конденсатора и ча-
стота контура, в который входит конденсатор, могут меняться
различным образом. По форме пластин различают конденсаторы:
прямоёмкостный, прямочастотный, прямоволновый и среднели-
нейный.
58
Рассмотрим эти типы конденсаторов.
Прямоёмкостный конденсатор (с полукруглыми пластинами).
Форма пластин и графики, показывающие изменение ёмкости С,
частоты f и длины волны X контура, в состав которого входит та-
кой конденсатор, даны на
рис. 28 а. При повороте
конденсатора ёмкость ме-
няется равномерно (гра-
фик ёмкости — прямая
линия), а частота — не-
равномерно. Вначале, т. е.
при малой ёмкости, часто-
та меняется сильно (гра-
фик идёт круто), а затем
всё меньше и меньше
(график идёт более поло-
го). Неравномерное изме-
нение частоты создаёт не-
удобство для настройки и
градуировки контура по
частоте. Прямоёмкостные
Рис. 28. Форма пластин и графики
настройки контура для прямоёмкостного
(а) и среднелинейного (б) конденсаторов
конденсаторы применяют-
ся главным образом в измерительной аппаратуре.
Прямочастотный, прямоволновый и среднелинейный конденса-
торы. Все они имеют характерную удлинённую форму пластин,
напоминающую крыло птицы и несколько различную для каждого
типа. Частота контура, в состав которого входит прямочастотный
конденсатор, изменяется равномерно. Прямоволновый конденсатор
даёт равномерное изменение длины волны контура. Среднелиней-
ный конденсатор, называемый иначе логарифмическим, приме-
няется особенно часто. Форма пластин и графики изменения ём-
кости, частоты и длины волны контура, в состав которого входит
такой конденсатор, приведены на рис. 28 б. У этих конденсаторов
процентное изменение длины волны или частоты остаётся постоян-
ным по всей шкале. Если на каком-то делении шкалы получается
длина волны 300 м и поворот на одно деление даёт изменение
длины волны на 1%, т. е. на 3 м, то и на любом другом делении
длина волны также будет изменяться на 1 % при повороте на одно
деление. Например, при Х= 500 м поворот на одно деление даст
изменение волны на 5 м.
В современных приёмниках и передатчиках конденсаторы двух-
трёх колебательных контуров объединяются в один агрегат, даю-
щий возможность производить настройку этих контуров с по-
мощью одной ручки. Роторы конденсаторов такого агрегата наса-
живаются на одну ось. Поэтому они обычно электрически соеди-
нены между собой и со станинами конденсаторов, а от статоров
сделаны отдельные выводы. Трудной задачей при использовании
конденсаторных агрегатов является обеспечение одинаковости на-
59
Рис. 29. ’ Роторная пластина
с разрезами для подгонки
ёмкости
стройки всех контуров. Легче всего это достигается при использо-
вании среднелинейных конденсаторов путём выравнивания началь-
ных ёмкостей контуров с помощью подстроечных конденсаторов.
Если достигнута одинаковая настройка во всех контурах в начале
шкалы, то при среднелинейных конденсаторах резонанс сохранит-
ся и на всех остальных частях шкалы.
Конечно, для этого необходимо, чтобы
ёмкость всех конденсаторов изменялась
одинаково. Так как в процессе произ-
водства трудно сделать конденсаторы
совершенно одинаковыми, то нередко
крайние пластины ротора делают с ра-
диальными разрезами (рис. 29). При
регулировке настройки отдельные секто-
ры такой разрезной пластины отгибают
и тем самым несколько изменяют вели-
чину ёмкости на тех или иных участках шкалы, добиваясь резо-
нанса между контурами на всём диапазоне.
Конденсаторы переменной ёмкости изготовляются на наиболь-
шую ёмкость не свыше нескольких сотен пикофарад. Рабочее на-
пряжение у них зависит от расстояния между пластинами. Оно
может быть от нескольких сотен вольт у конденсаторов приёмни-
ков и маломощных передатчиков до нескольких тысяч вольт у
конденсаторов мощных передатчиков. Минимальная или началь-
ная ёмкость у большинства конденсаторов составляет примерно
5— 10% от максимальной ёмкости.
Подстроечные конденсаторы. Эти конденсаторы применяются
главным образом для первоначальной настройки контуров.
Имеется много различных конструкций подстроечных конден-
саторов. Одной из лучших является конструкция, изображённая
на рис. 30 а, в которой диэлектриком служит керамический диск,
на поверхность которого нанесён слой серебра в виде полукруга
или сектора, играющий роль роторной пластины. Неподвижное
основание конденсатора сделано также из керамики с посеребрён-
ной поверхностью, служащей статором.
В некоторых конструкциях имеется уп-
ругая пластинка, которую
ближать к неподвижной
помощью регулировочного
ду пластинками проложен
Применяются также
ские конденсаторы, имеющие одну об-
кладку в виде трубочки, а другую в
виде стержня, вдвигающегося внутрь
трубочки. Диэлектриком является воз-
дух или слюда. Концентрический конденсатор имеет статор и ро-
тор в виде .нескольких цилиндриков различного диаметра. При
регулировке ёмкости цилиндры ротора входят в воздушные про-
ба
Ротор
Основание (статор)
Рис. 30. Подстроечные кон-
денсаторы: а) керамический,
б) самодельный из двух
проводников
можно при-
пластинке с
винта. Меж-
слой слюды,
цилиндриче-
межутки между цилиндрами статора. Иногда подстроечные кон-
денсаторы делаются в виде миниатюрных прямоёмкостных кон-
денсаторов с небольшим числом полукруглых пластин. Ветре
чается также конструкция, в которой подвижная пластина в виде
диска может приближаться с помощью винта к неподвижной
пластине.
Во многих конструкциях предусматривается крепление под-
строечного конденсатора на шасси таким образом, что статор или
ротор соединяются непосредственно с корпусом. Часто подстроеч-
ные конденсаторы крепятся на станине конденсаторного агрегата.
Любители иногда применяют простейшие самодельные под-
строечные конденсаторы из двух изолированных проводников.
Они либо скручены друг с другом, либо один обмотан вокруг дру-
гого (рис. 30 б).
После того, как в процессе налаживания схемы нужная
ёмкость подобрана, подстроечный конденсатор обычно закрепля-
ют. Иногда для этой цели регулировочный винт иди ось ротора
закрашивают краской.
Максимальная ёмкость подстроечных конденсаторов бывает
от единиц до сотен пикофарад.
§ 17.	ПРОСТЕЙШИЙ РАСЧЕТ КОНТУРА И ЕГО ДЕТАЛЕЙ
Расчёт контура делается по формуле Томсона, причём удобно индуктив-
ность выражать в микрогенри, ёмкость—в пикофарадах и частоту—в килогер-.
щах. Величину 2 я можно приближённо считать равной 6,25, что даёт ошибку
всего лишь 0,5%. Но обычно всё равно получается ошибка порядка 5—10%
за счёт того, что невозможно учесть точно ёмкость монтажа, влияние экрана
у катушки и многие другие факторы. Приближённую формулу для расчёта
собственной частоты контура можно представить в следующем виде
160 000
'(кгц) ~ -|/"7 р •
У ь(мкгн) ° (пф)
В этой формуле под величиной С следует понимать полную ёмкость кон
тура, складывающуюся из ёмкости конденсатора и ёмкости монтажа. Послед-
нюю ориентировочно принимают равной 20-г-40. пф.
Пример 1. Найти диапазон волн и частот контура, составленного из катуш-
ки 1=40 мкгн и конденсатора с переменной ёмкостью от 10 до 130 пф.
Ёмкость монтажа равна 30 пф.
Решение.
Общая ёмкость контура меняется от Смин = 40 пф до Смакс = 160 пф,
т. е. в 4 раза. Значит К и f будут изменяться в 2 раза. Найдём fMaKc по ве-
личине Смин (или, наоборот, fMUH по величине Смакс).
_ 160 000 _ 160 000
Гмакс - у<40.40' -	40
= 4000 кгц.
Отсюда следует, что fMUH = 2000 кгц. Соответственно диапазон волн полу-
чится от 75 до 150 м.
.На практике в большинстве случаев, имея заданными частоту, или длину
волны и одну из величин L или С, находят вторую из них по одной из следую-
61
щих формул, в которых L выражена в микрогенри, С —в пикофарадах и /—в
килогерцах;
25.10е	25.10е
L~ FC 1 ~ FL '
Пример 2. Необходимо построить контур на волны от 30 до 60 м (от
10 000 до 5000 кгц). Имеется конденсатор с переменной ёмкостью от 20 до
220 пф. Ёмкость монтажа 30 пф. Найти индуктивность катушки.
Решение.
Изменение полной ёмкости контура получается от Смин=50 пф до Смакс==
= 250 пф, т. е. в 5 раз. Длина волны и частота будут изменяться в 5
раз, т. е. примерно в 2,2 раза. По заданию требуется изменение в 2 раза,
а данный конденсатор позволяет изменять частоту в больших пределах с неко-
торым запасом примерно в 10%. Поэтому целесообразно рассчитать индуктив-
ность по величинам Смакс и fMUH:
25.10е
£ = —4мкен-
Если в действительности, благодаря неизбежной неточности расчёта, часто-
та получится несколько ниже (в пределах 10%), то всё же заданный диапазон
будет обеспечен. А если частота окажется несколько выше, то её можно легко
понизить, увеличив ёмкость контура путём подключения параллельно неболь-
шого конденсатора. Можно было бы рассчитать индуктивность по !макс и С мин*
но тогда в случае, если фактическая частота была бы ниже заданной, пришлось
бы для её повышения уменьшить индуктивность или емкость контура, что сде-
лать труднее.
Индуктивность однослойной катушки удобнее всего рассчитывать по фор-
муле
__ 0,01 Dw2
^(мкгн) 1	’
-^ + 0,44
где D и I — соответственно диаметр и длина намотки в сантиметрах (рис. 31 а)
и w — число витков.
Рис. 31. Однослойная (а, и многослойная (б) контурные катушки
Пример 3. Найти индуктивность катушки, имеющей D = 2 см, I = 4 см
и 50.
Решение.
£ =
0,01*2*502
4
V + 0'44
50
2,44
= 20,5 мкгн.
62
Если индуктивность известна, то приходится, задавшись определёнными
размерами катушки I и Dt находить число витков по формуле
Затем определяется диаметр провода с изоляцией
г/ - —
d“3~ w •
Желательно размеры катушки иметь такими, чтобы отношение — было от
0,2 до 2 (наивыгоднейшее его значение, при котором добротность катушки
наибольшая, равно 0,4).
Пример 4. Найти число витков и диаметр провода для катушки с L =
= 10 мкгн, I = 3 см и D = 2 см.
Решение.
10(1,5 + 0,44)	,	30 Л
---------------= 33 витка; dU3 = —- = 0,9 мм.
2	из 33
Если провод будет тоньше, то его надо мотать с промежутками между
витками (принудительным шагом), чтобы длина намотки была 3 см.
Расчёт индуктивности многослойных катушек можно сделать по формуле
0,08 D2w2
Ь(ккгн)=
где D, b и с — соответственно средний диаметр, длина и толщина намотки
в сантиметрах и w— число витков (рис. 31 б). Если измерены максимальный
и минимальный диаметры катушки DMaKC и DMUHi то
гч	В макс 4“ В мин	_ ВМакс мин
L) =------------------; с =----------------.
z	2
Приведённая формула непригодна для расчёта числа витков при заданной
индуктивности, так как в этом случае не известны величины D и с. Определение
числа витков можно делать с помощью приближённой формулы для индуктив-
ности многослойной катушки
L(mkzh) = °»01 ®мин ^2-
Эта формула обычно даёт несколько преуменьшенный результат. Из неё
следует
“’=101/ ~D----- ’
у имин
Число витков по этой формуле получается преувеличенным и, следователь-
но, подгонку индуктивности можно будет делать, сматывая несколько витков.
63
Пример 5. Найти индуктивность многослойной катушки, имеющей размеры
DMUH = 1,4 см, DMaKC=2,6 см, Ь = 1,1 см, оу = 200.
Решение.
Находим D и с:
Тогда
0,08*22«2002	12 800 с
L- 3-2+0.1,1+10-0,6  —
По приближённой формуле получается
L = 0,01 • 1,4 • 2002 = 560 мкгн.
Пример 6. Найти число витков многослойной катушки, которая должна
иметь L = 200 мкгн при DMUH = 2 см.
Решение.
w =
10
200
— = 100 витков.
2
Надо учитывать, что индуктивность уменьшается на 10—20% под влияни-
ем экрана. Поэтому при наличии экрана в расчёте числа витков следует брать
величину L на 10—20% больше заданной.
§ 18.	ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1.	Какие колебания называются свободными и каковы их свойства?
2.	Каким образом происходят свободные колебания в колебательном
контуре?
3.	От чего зависят амплитуда и частота свободных колебаний в контуре?
4.	Почему свободные колебания могут быть только затухающими?
5.	Почему колебания не могут происходить в контуре, составленном из
конденсатора и активного сопротивления?
6.	Что такое добротность контура и какова её величина для хороших
контуров?
7.	Чем объясняется сдвиг фаз на 90° между током и напряжением в коле-
бательном контуре?
8.	Где находится энергия в контуре, если от начала разряда конденсатора
на катушку прошёл промежуток времени, равный 1/8 периода?
9.	Что произойдёт с частотой и длиной волны свободных колебаний кон-
тура, если индуктивность L уменьшить в 9 раз, а ёмкость контура одновре-
менно уменьшить в 4 раза?*
10.	Составить схему колебательного контура с постоянным конденсатором,
вариометром для плавной настройки и дополнительной катушкой с отводами
и переключателем для грубой настройки.
11.	Что нужно сделать, чтобы свободные колебания в контуре стали не-
затухающими?
12.	Контур имеет собственную частоту /0 = 2000 кгц. К нему присоединён
генератор переменной эдс, имеющий частоту f = 2500 кгц. Какова будет часто-
та колебаний в контуре?
13.	В чём отличие вынужденных колебаний от свободных?
14,	В чём заключается явление резонанса?
15.	Что надо сделать, чтобы при резонансе напряжений получить возмож-
но большие напряжения на катушке и на конденсаторе?
64
16.	Можно ли получить резонанс напряжений в контуре, не включая в него
непосредственно генератор переменной эдс?
17.	Что показывает кривая резонанса?
18.	В контуре наблюдается резонанс напряжений. Данные контура: xL =
= хс = 800 ол«, г = 40 ом. Напряжение генератора U = 10 в. Найти ток в
контуре и напряжения на L и на С.
19.	Подсчитать сопротивление контура для генератора в случае резонанса
токов, если данные контура следующие: L= 150 мкгн, С = 200 яфиг=25щи.
10.	В каком случае контуры называют связанными?
21.	Почему в катушках высокочастотных контуров применяют сердечники
из магнитодиэлектриков, а не из стали?
22.	Какая связь двух контуров называется критической?
23.	Какие особенности имеют кривые резонанса связанных контуров?
24.	Почему экраны на катушках увеличивают активное сопротивление кон-
туров?
25.	Можно ли для устранения паразитной ёмкостной связи поместить меж-
ду катушками трансформатора высокой частоты сплошной медный экран?
26.	Как изменится частота собственных колебаний контура, если увеличить
число витков катушки?
27.	Что надо сделать, чтобы резонанс в контуре был более острым?
28.	Как нужно изменить индуктивность контура, чтобы длина волны его
увеличилась в 4 раза?
29.	Почему индуктивная связь будет наименьшая, если витки катушек
первичного и вторичного контуров расположены под прямым углом друг к
ДРУГУ?
30.	Как определить из кривой резонанса контура его полосу пропускания?
31.	Как можно объяснить уменьшение индуктивности катушки под влияни-
ем экрана?
32.	Как влияет на величину индуктивности катушки сердечник из магни-
тодиэлектрика?
33.	Для чего применяются в контурах подстроечные конденсаторы?
34.	Как осуществить индуктивную связь между контурами, у которых ка-
тушки находятся на значительном расстоянии друг от друга? Нарисовать схему.
35.	Какую полосу пропускания должен иметь колебательный контур для
различных видов радиопередачи?
36.	Один контур настроен на волну 300 м, а другой—на волну 6 м. Ка-
чество у обоих контуров равно 50. Найти полосу пропускания каждого контура.
37.	Как влияет сопротивление, шунтирующее контур, на качество контура
и его резонансные свойства?
38.	Как влияет внутреннее сопротивление генератора, питающего парал-
лельный контур, на резонансные свойства этого контура?
39.	Что такое вносимое сопротивление?
ГЛАВА III
АНТЕННЫЕ УСТРОЙСТВА И РАСПРОСТРАНЕНИЕ
РАДИОВОЛН
§ 19.	ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
Если по проводу проходит переменный ток высокой частоты,
то вокруг провода возникают переменные электрическое и маг-
нитное поля, образующие вместе электромагнитное поле, распро-
страняющееся со скоростью около 300000 километров в секунду.
Электромагнитное поле, движущееся в пространстве, иначе
называется электромагнитной волной. Радиоволны являются
именно такими электромагнитными волнами.
Раздельно друг от друга переменные электрическое и магнит-
ное поля существовать не могут. Всякое изменение электрического
поля вызывает появление магнитного поля, и наоборот, всякое из-
менение магнитного поля вызывает появление электрического
поля.
Нельзя называть электромагнитным полем постоянные элек-
трическое и магнитное поля, существующие в каком-либо месте
пространства. В этом случае оба поля действуют самостоятель-
но и не имеют никакого взаимодействия между собой. А элек-
тромагнитное поле всегда является сочетанием равноправных
переменных электрического и магнитного полей, взаимодействую-
щих друг с другом, как бы поддерживающих друг друга.
Взаимная связь между переменными электрическим и магнит-
ным полями объясняет причину движения электромагнитного
поля в пространстве. Изменения электрического поля создают в
окружающем пространстве магнитное поле, которое не остаётся
постоянным, а меняется, так как меняется создавшее его элек-
трическое поле. Но изменяющееся магнитное поле, в свою очередь,
создаёт вокруг себя новое электрическое поле, которое тоже из-
меняется и создаёт опять новое магнитное поле и т. д. Таким
€6
образом, электромагнитное поле представляет собой колебатель-
ный процесс, захватывающий всё новые и новые части простран-
ства.
При своём распространении электромагнитное поле теряет
связь с проводом, вокруг которого оно первоначально создалось.
Можно выключить ток в проводе, но электромагнитная волна
будет продолжать своё движение в пространстве.
Электромагнитные волны несут с собой энергию, полученную
от тока в проводе. Радиоволны распространяются от провода с
переменным током во все стороны подобно лучам света, которые
также являются одним из видов электромагнитных волн. Поэтому
принято говорить, что провод с переменным током излучает элек-
тромагнитные волны в пространство. ЧехМ больше мощность пере-
менного тока в проводе, тем больше энергия излучаемых волн.
Ещё сильнее зависит эта энергия от частоты. При повышении час-
тоты в 2, 3, 4 и т. д. раза энергия излучаемых волн возрастает соот-
ветственно в 4, 9, 16 и т. д. раз.
Токи низкой частоты дают ничтожное излучение электромаг-
нитных волн по сравнению с токами высокой частоты. Для полу-
чения мощного излучения и передачи электромагнитных волн на
большие расстояния необходимо применять токи высокой частоты
порядка сотен тысяч и миллионов герц.
Электромагнитные волны свободно распространяются в без-
воздушном пространстве. Но было бы неправильно считать, что
электромагнитные волны есть движение энергии в пустоте.
В природе нет пустоты и нет энергии без материи. В свете по-
следних достижений науки можно утверждать, что электромаг-
нитные волны представляют собой движущуюся материю.
В прошлом некоторые учёные предполагали, что всё безвоз-
душное пространство и все промежутки между частицами обыч-
ных веществ заполнены особым видом материи — «мировььм эфи-
ром», а электромагнитные волны являются колебательным про-
цессом в этом мировом эфире. Современная физика отвергла
существование мирового эфира, однако, до сих пор иногда услов-
но говорят, что радиостанция излучает волны «в эфир», что радио-
волны распространяются «в эфире» и т. д.
§ 20.	АНТЕННА (ОТКРЫТЫЙ КОНТУР)
Антенной называется система проводов, служащих для излу-
чения радиоволн на передающей станции и для улавливания ра-
диоволн на приёмной станции. Иначе говоря, антенна осуществ-
ляет преобразование энергии тока высокой частоты в энергию
радиоволн или, наоборот, преобразует энергию радиоволн в энер-
гию тока высокой частоты.
Впервые в мире антенну применил А. С. Попов. В дальнейшем
в теорию и технику антенных устройств большой вклад внесли
67
советские учёные М. В. Шулейкин, А. А. Пистолькорс, М. А. Бонч-
Бруевич, А. Л. Минц, Г. 3. Айзенберг и другие. В Советском
Союзе были разработаны и осуществлены многие оригинальные
типы антенн.
Рассмотрим устройство антенн и принципы их работы.
Замкнутый колебательный контур, имеющий малые размеры
по сравнению с длиной волны, очень плохо излучает электромаг-
нитные волны. Это можно объяснить следующим образом.
Электромагнитные волны излучаются проводником, по кото-
рому проходит ток высокой частоты. Если такой провод согнуть
в виде петли (рис. 32 а), то в двух его половинках токи будут
направлены в противоположные стороны.
Рис. 32. Противоположные направления токов в эле-
ментах колебательного контура
Волны, создаваемые половинками провода, также противопо-
ложны по фазе и, если расстояние между проводами d мало по
сравнению с длиной волны, то эти волны будут в пространстве
взаимно уничтожаться.
Таким образом, провод в виде петли почти не излучает элек-
тромагнитные волны. То же можно сказать и о проводе в виде
прямоугольного или круглого витка (рис. 32 б и в), имеющего
размеры много меньше длины волны. Токи в противоположных
сторонах квадратного витка направлены в разные стороны и по-
этому волны, создаваемые этими токами, имеют противополож-
ные фазы. В направлении, перпендикулярном к плоскости витка,
эти волны полностью взаимно уничтожаются. А в направлении
вдоль плоскости витка сдвиг фаз между этими волнами немного
отличается от 180°, так как одна из волн проходит лишний путь,
равный стороне витка d, и за счёт этого несколько запаздывает
по фазе. Но если сторона витка'много меньше длины волны, то
такое запаздывание совершенно ничтожно и практически можно
считать, что волны, идущие в этих направлениях, также взаимно
уничтожаются.
У круглого витка малого диаметра каждому данному элемен-
ту провода, например элементу А на рис. 32 в, соответствует дру-
гой диаметрально противоположный элемент (Б на рис. 32 в),
причём в этих элементах токи направлены в разные стороны. Оче-
68
видно, что волны, создаваемые этими элементами, имеют противо-
положные фазы и практически взаимно уничтожаются.
Если бы размер витка d составлял заметную часть длины
волны X, то волны, идущие в направлении вдоль плоскости витка
от его противоположных сторон, имели бы сдвиг фаз, значительно
отличающийся от 180°, так как одна из волн уже заметно запаз-
дывала бы и поэтому взаимного уничтожения волн не получалось
бы. Только в направлении, перпендикулярном витку, по-прежне-
му волны шли бы путями одинаковой длины и взаимно уничтожа-
ли бы друг друга.
В радиотехнических колебательных контурах, работающих на
средних и коротких волнах, витки катушек имеют обычно диаметр
порядка нескольких сантиметров, а длина волны измеряется де-
сятками и сотнями метров. При таком соотношении практически
можно считать, что каждый виток в отдельности не излучает, а
следовательно, и вся катушка в целом также не будет излучать.
Весь контур на этих волнах можно себе представить как один
виток, в противоположных элементах которого токи протекают в
разных направлениях. Из рис. 32 г видно, что в соединительных
проводах АБ и ВГ токи имеют противоположные направления. То
же можно сказать и о токах в участках АВ и БГ, т. е. в катушке
и в конденсаторе. Так как геометрические размеры контура обыч-
но малы по сравнению с длиной волны, то можно считать, что
подобный контур практически излучает очень слабо.
Однако возможно изменить устройство колебательного конту-
ра так, что в отдельных его элементах токи будут иметь одина-
ковое направление в пространстве, т. е. колебания в отдельных
элементах контура будут совпадать по фазе. Тогда волны, созда-
ваемые этими элементами,
не будут взаимно уничто-
жаться и получится значи-
тельное излучение. Это до-
стигается превращением
замкнутого контура
(рис. 33 а) в открытый
контур, называемый антен-
ной.
Если раздвинуть об-
кладки конденсатора и
развернуть провода, соеди-
няющие катушку с конден-
сатором, в одну прямую
линию (рис. 336), то на-
правления токов в этих
проводах станут одинаковыми. Но этот контур излучает волны всё
же ещё недостаточно, так как по-прежнему практически отсутст-
вует излучение катушкой, и токи, протекающие по самим обклад-
69
Рис. 33. Превращение замкнутого контура
в открытый
кам конденсатора, направлены в противоположные стороны и под
прямым углом к токам в соединительных проводах.
Дальнейшее значительное увеличение излучения волн полу-
чится, если вытянуть провод катушки в одну прямую линию и
вместо обкладок для создания необходимой ёмкости также при-
менить прямые провода достаточной длины (рис. 33 в). Тогда
направление токов во всех элементах провода будет одно и то же,
т. е. колебания во всех частях провода будут совершаться в одина-
ковых фазах, и излучение волн станет наибольшим.
Таким образом, открытый контур в простейшем случае пред*
ставляет собой прямолинейный провод. Практически в нём всё
же обычно оставляют небольшую катушку Lce для связи с гене-
ратором (рис. 33 г).
Всякий провод обладает некоторой собственной индуктив-
ностью и собственной ёмкостью, распределёнными по его длине,
а поэтому он является своеобразным колебательным контуром,
имеющим вполне определённую собственную частоту. Как и в
любом колебательном контуре, в проводе можно получить сво-
бодные электрические колебания. На схеме рис. 34 а в положе-
Рис. 34. Схема для возбуждения свободных колебаний в открытом контуре
и колебательный процесс в нём
нии 1 переключателя П обе половины провода заряжаются раз-
ноимёнными зарядами от батареи Б. Если перевести переключа-
тель в положение 2, то электроны будут двигаться вдоль провода
в направлении от нижней его половины к верхней, а затем в об-
ратном направлении, т. е. в проводе возникнут свободные затуха-
ющие колебания. Как и в замкнутом контуре, эти колебания будут
существовать за счёт наличия у провода индуктивности и ёмкости.
Отдельные фазы колебательного процесса в проводе показаны
на рис. 34 б. В верхней части рисунка показано распределение
70
электрического и магнитного полей, а в нижней части — график
изменения тока и напряжения в антенне.
Напряжением в какой-либо точке антенны принято называть
разность потенциалов между данной точкой и симметрично ей
расположенной точкой на второй половине провода.
Следует иметь в виду, что график тока показывает также из-
менение во времени напряжённости магнитного поля, а график
напряжения — изменение напряжённости электрического поля.
На рис. 34 б график напряжения и соответствующее ему электри-
ческое поле изображены штриховой линией, а график тока и соот-
ветствующее ему магнитное поле — сплошной линией.
В начальный момент (0 на рис. 34 б) провод обладает потен-
циальной энергией электрического поля зарядов, сосредоточенных
на верхней и нижней половинах провода. Тока ещё нет, а раз-
ность потенциалов имеет максимальную величину. При возникно-
вении движения электронов вдоль провода ток возрастает, а на-
пряжение уменьшается. Энергия электрического поля постепенно
переходит в кинетическую энергию магнитного поля, создаваемо-
го током. Через четверть периода электрическое поле заменяется
магнитным полем. В этот момент (/ на рис. 34 б) ток максимален,
а напряжение равно нулю. Затем ток и магнитное поле начинают
уменьшаться. Возникает эдс самоиндукции, которая поддерживает
движение электронов и поэтому провод перезаряжается. Энергия
переходит из магнитного поля в электрическое. К концу второй
четверти периода (момент 2) снова вся энергия сосредоточена
в электрическом поле, но только направление поля изменилось
на обратное. В течение следующей половины периода весь процесс
повторяется в обратном направлении и восстанавливается первона-
чальное состояние. В промежуточные моменты, не изображённые
на верхнем чертеже, будут одновременно существовать электри-
ческое и магнитное поля, так как энергия колебания распределена
между обоими полями. Как видно из рис. 34 б, и электрическое и
магнитное поля имеются вдоль всего прово-
да, причём наиболее сильным магнитное
поле будет в середине провода, где ток до-
стигает наибольшей величины, а на концах
провода ток равен нулю и магнитное поле
отсутствует.
Открытый контур, представляющий со-
бой прямолинейный провод, в котором мо-
ТЪнератор
токов 8 v
Рис. 35. Индуктивная
связь открытого кон-
тура с генератором
гут происходить свободные электрические
колебания, называют симметричным вибра-
тором или, короче, просто вибратором, или
диполем. Для получения в нём незатухаю-
щих колебаний его связывают с генерато-
ром, например, при помощи индуктивной связи (рис. 35).
Практически антенное устройство передающей радиостанции
на длинных, средних, а иногда и коротких волнах может быть
71
выполнено следующим образом. По
возможности выше над зем-
лёй подвешивается сама
Земли
антенна,	т. е. система проводов, играю-
щая роль одной обкладки
w	конденсатора. Второй об-
Днтенна	кладкой является земля
или второй провод, назы-
ваемый противовесом и
подвешенный невысоко
над землёй, изолированно
ОТ	от неё. Такие антенные
устройства представляют
Земля	собой примеры несиммет-
ричных антенн. Ёмкость
v	Сд между антенной и зем-
лёй (или противовесом)
V	доходит до нескольких де-
нтенно	сятксв или даже сотен пи-
кофарад. Схематически
?	антенные устройства с за-
ч	землением и с противове-
сом показаны на рис. 36а
и б.
противовес На этих же рисунках
м	даны условные обозначе-
ния антенны, земли и про-
Рис. 36. Антенное устройство с заземлени-
ем (а) и с противовесом (б)
тивовеса, применяемые в
радиотехнических схемах.
§ 21.	РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В АНТЕННЕ
Важной особенностью открытого контура, отличающей его от
замкнутого контура, является неравномерное распределение тока
вдоль провода. На концах провода ток равен нулю, так как там
электронам некуда и неоткуда двигаться. По мере удаления от
конца провода ток возрастает и достигает максимальной вели-
чины в середине провода, где включена катушка для связи антен-
ны с генератором. Распределение тока в антенне принято изобра-
жать графически, как показано сплошной кривой / на рис. 37.
В таком изображении ток в любой точке антенны определяется
расстоянием от этой точки до кривой /.
Точки, в которых ток равен нулю (в данном случае концы ан-
тенны), называют узлами тока, а точки, где ток максимален (сере-
дина провода), называются пучностями тока.
Так же неравномерно распределено по антенне и напряжение.
На рис. 37 штриховой линией показано распределение напря-
жения в антенне, причём положительное значение напряжения
изображается кривой с одной стороны провода, а отрицательное—
72
с другой стороны.. Максимальное напряжение, т. е. пучность на-
пряжения, всегда бывает на концах провода, ia в средней точке,
где включена катушка связи, напряжение равно нулю (узел на-
пряжения). Пучности напряжения полу-
чаются там, где находятся узлы тока, и,
наоборот, узел напряжения всегда соот-
ветствует той точке, в которой имеется
пучность тока. Вдоль провода укла-
Рис. 37. Распреде-
ление тока и напря-
жения в открытом
контуре (в диполе)
Рис. 38. Распределен!!? тока и напряжения в
открытом контуре в различные моменты времени
дывается половина длины волны, причём кривые распределения
тока и напряжения сдвинуты друг относительно друга на чет-
верть длины волны.
Рассмотрим подробнее процесс колебаний в антенне. Макси-
мум напряжения соответствует максимуму потенциальной энер-
гии электрических зарядов. Наибольшую величину эти заряды
имеют на концах провода. Когда электроны начинают двигаться,
энергия зарядов уменьшается, возрастает ток и увеличивается
кинетическая энергия тока. Максимум этой энергии (максимум
тока) будет не там, где были сосредоточены заряды, а в том месте
провода, где движется наибольшее количество электронов —
в середине.
Вследствие этого максимум тока и максимум напряжения не
совпадают друг с другом и по времени. Между напряжением и
током в антенне имеется сдвиг фаз на четверть периода »
как и в замкнутом контуре. Рисунок 37 показывает распределе-
ние тока и напряжения в какой-то момент времени, а на рис. 38
даны графики распределения тока и напряжения в проводе в раз-
личные моменты времени в течение одной половины периода.
В начале колебания (рис. 38а) тока в антенне ещё нет и на-
пряжение имеет наибольшее значение. За время 1/8 Т от начала
колебания напряжение уменьшилось и в проводе возник ток
(рис. 38 б). Через четверть периода от начала колебания ток до-
стигает наибольшей величины, а напряжение равно нулю
(рис. 38в). Затем ток уменьшается и снова появляется напряже-
73
кие, но уже противоположного знака, так как половины провода
перезаряжаются (рис. 38г). Когда пройдёт полпериода от начала
колебания, ток уменьшится до нуля, и напряжение возрастёт до
максимума (рис. 38д). После этого процесс снова повторяется в
обратном направлении.
Явления, происходящие в антеннах, можно также объяснять,
рассматривая распространение электромагнитных волн вдоль про-
вода. Если к генератору переменного тока высокой частоты при-
соединить одно- или двухпроводную линию, то в ней со скоростью
около 300 000 км/сек распространяется так называемая бегущая
волна тока и напряжения. Эта волна представляет собой электро-
магнитную волну, так как вокруг провода с током и напряжением
будут созданы магнитное и электрическое поля. Ток и напряжение
в любой точке провода при бегущей волне непрерывно меняются.
Поэтому графически можно показать распределение тока и напря-
жения вдоль провода только для какого-либо отдельного момента
времени. На рис. 39 а показано распределение тока и напряжения
при бегущей волне для трёх различных моментов времени, сле-
дующих один за другим.
D) 12 3
Рис. 39. Графическое изображение бегущей и стоячей волн в проводе
для нескольких различных моментов времени
Стоячая волна тона
Бегущую волну можно наглядно получить на опыте с длинной
верёвкой. Если один конец её привязать, а другой встряхнуть,
то по верёвке «пробежит» волна.
Когда бегущая волна тока и напряжения доходит до какого-
либо препятствия, например до диэлектрика (изолятор на конце
провода), то происходит отражение волны, и отражённая волна
будет распространяться в обратном направлении навстречу пря-
мой (падающей) волне. Эти две волны складываются вместе и в
результате получается совершенно особое распределение тока и
напряжения, носящее название стоячей волны. Стоячую волну
можно также получить на опыте с верёвкой, если один её конец
непрерывно качать и посылать к закреплённому концу бегущие
волны, которые будут отражаться.
При стоячей волне амплитуды тока и напряжения в разных
точках провода различны, но распределение амплитуд тока и
74
напряжения по длине провода не меняется со временем, а остает-
ся неизменным. Изменяются только мгновенные значения тока и
напряжения. Поэтому для различных моментов времени распреде-
ление тока в стоячей волне можно изобразить так, как это сдела-
но на рис. 39 б. Именно для стоячей волны характерно наличие
узлов и пучностей, о которых уже говорилось выше. Взаимное
расположение этих узлов и пучностей для тока и напряжения было
уже показано на рис. 37, а изменение тока и напряжения во
времени у диполя было изображено на графиках рис. 38.
Открытый контур в отличие от замкнутого имеет не одну соб-
ственную частоту колебаний, а может также возбуждаться на
гармониках. Это значит, что если возбуждать в антенне колеба-
ния при помощи генератора и менять частоту последнего, то
резонанс будет наблюдаться не только на основной частоте, но и
на высших гармониках, частота которых в целое число раз боль-
ше основной.
Такое свойство характерно для всех колебательных систем
с распределёнными параметрами в отличие от колебательных си-
стем с сосредоточенными параметрами. Например, у струны, име-
ющей массу и упругость, распределённые по всей её длине, мож-
но возбуждать колебания на основной частоте и на гармониках,
но это невозможно у. маятника.
§ 22.	СОБСТВЕННЫЕ ЧАСТОТА И ДЛИНА ВОЛНЫ АНТЕННЫ
Частота свободных колебаний открытого контура зависит от
его ёмкости и индуктивности. Эти величины могут быть грубо
определены, если известна полная длина провода антенны. Каж-
дый метр длины провода имеет ёмкость около 5 пф и индуктив-
ность около 2 мкгн. Например, если полная длина антенны 40 м,
то её ёмкость СА = 5.40 = 200 пф и индуктивность LA =2.40 =
= 80 мкгн. Приведённый расчёт относится к заземлённой антенне
из одного провода.
Чем длиннее провод, тем больше индуктивность и ёмкость ан-
тенны, а следовательно, меньше частота (и больше длина волны),
соответствующая собственным свободным колебаниям антенны.
Если учесть, что скорость распространения тока вдоль провода
равна 300 000 км/сек, то можно получить формулы для расчёта
собственной длины волны или частоты антенны.
Ток проходит в одном направлении вдоль провода антенны за
время полупериода. Значит, длина провода открытого контура I
равна —, что уже известно нам из рассмотрения распределения
тока и напряжения в проводе антенны. Отсюда следует формула
Х = 2/.
75
Таким образом, длина волны собственных колебаний изолиро-
ванной от земли антенны равна удвоенной длине провода.
Заменяя длину волны частотой по формуле
'	300 000
где f выражено в килогерцах, получаем
300 000 о,
или
f 150 000
1(кгц) ~~	/
1(м)
Например, если длина провода антенны будет / = 30 м, то
собственная частота равна / = ———= 5000 кгц, а собственная
длина волны К = 2 <30 = 60 м.
Необходимо заметить, что практически вследствие влияния
земли и других местных предметов собственная длина волны по-
лучается несколько больше удвоенной длины провода.
Для максимального излучения волн нужно получить в антенне
наиболее сильные колебания. Если антенна питается от генера-
тора, то в ней получаются вынужденные колебания. Их амплитуда
максимальна в случае резонанса, когда частота генератора равна
собственной частоте антенны. При индуктивной связи с генерато-
ром антенна является вторичным контуром и в ней может быть
только резонанс напряжений.
Так как передатчик должен иметь возможность работать на
различных волнах, необходимо настраивать антенну, т. е. изме-
нять её собственную частоту. Для этого можно изменять длину
провода антенны, но в большинстве случаев такой метод непри-
годен. Практически антенну, как и замкнутый колебательный кон-
тур, настраивают при помощи переменных конденсаторов или
вариометров.
Для удлинения собственной волны антенны в неё последова-
тельно включают катушку, что равносильно увеличению длины
провода. Например, можно включить вариометр, который будет
также служить для плавной настройки (рис. 40 а). Последователь-
ное включение в антенну конденсатора вызывает укорочение соб-
ственной длины волны антенны (рис. 40 6), так как этот конден-
сатор включён последовательно с ёмкостью самой антенны С
в результате чего общая ёмкость антенного контура уменьшается.
Чтобы перекрыть более широкий диапазон, иногда в антенну
включают и удлинительную катушку, и укорачивающий конден-
сатор.
76
В случае заземленной антенны на конце провода, соединён-
ном с землёй, не может быть пучности напряжения, так как
земля всегда имеет нулевой потенциал. Следовательно, у земли
всегда получается узел напряжения и пучность тока. Поэтому
Рис 40. Удлинение и укорочение длины волны антенны
Рис. 41.
Распределение
тока и напряже-
ния в заземлён-
ной антенне
при возбуждении колебаний на основной волне (на 1-й гармони-
ке) в заземлённой антенне вдоль неё укладывается !/4 Распре-
деление тока и напряжения для этого случая показано на
рис. 41. Таким образом, зависимость собственной длины волны
от длины провода у заземлённой антенны можно выразить мате-
матически так:
I = — или X = 4Z (для основной волны).
4
Однако вследствие влияния земли и местных
предметов собственная длина волны получается
обычно больше, чем рассчитанная по данной фор-
муле. Практически считают, что
X = (5-нб)/.
§ 23.	ПРИЁМНЫЕ АНТЕННЫ
Антенны разделяются на приёмные и передаю-
щие. Принципиальной разницы в их устройстве в
большинстве случаев нет: приёмные ia-нтенны
можно использов1ать как передающие и наоборот.
Приём радиоволн основан на том, что они воздействуют на
всякий проводник, находящийся на их пути, и наводят в нём эдс.
Электромагнитное поле радиоволны приводит в колебание элект-
77
роны, находящиеся в таком проводнике, и создаёт в нём ток с ча-
стотой, равной частоте тока в антенне передатчика.
Приёмные антенны, как правило, не настраиваются на частоту
принимаемых сигналов, и поэтому длина провода у них не имеет
важного значения. Напряжение в приёмных антеннах ничтожно
мало, поэтому изоляция их может быть осуществлена сравни-
тельно просто.
В любой антенне, как и во всякой электрической цепи, имеют-
ся потери энергии. Наличие значительных потерь в приёмной
антенне для современных приёмников, дающих огромное усиле-
ние сигналов, не играет особой роли. Эти приёмники дают хоро-
ший приём даже с плохими антеннами. Только для простых
приёмников, имеющих малое усиление, желательно применять
хорошие антенны, в которых потери энергии невелики.
Наилучшие результаты приёма дают наружные антенны.
Средняя высота антенны должна быть в сельской местности при-
мерно 6—10 м от земли, а в городах с большими домами 3—5л<
от крыши. Провод применяется голый медный или специальный
канатик диаметром 1—2 мм. В крайнем случае можно использо-
вать стальной провод. Изолированный провод также пригоден,
так как изоляция не является препятствием для радиоволн.
Для радиовещательного приёма используются следующие
типы антенн.
Однопроводная Г-образная антенна (рис. 42) делается из од-
ного провода и по форме напоми-
нает букву Г. На концах горизон-
тальной части должны быть изо-
ляторы, предотвращающие утечку
тока антенны в землю через от-
тяжки и шесты. Благодаря этому
ток идёт в приёмник по сниже-
нию, которое также хорошо изоли-
руется.
Однопроводная Т-образная ан-
тенна устанавливается обычно в
том случае, если приёмник распо-
ложен посредине между двумя удобными высокими точками
подвеса. Снижение берётся от середины горизонтальной части
антенны.
Вертикальная или наклонная антенна делается без горизон-
тальной части и имеет лишь один вертикальный или наклонный
провод. В городе на больших зданиях иногда устанавливают одну
центральную мачту, от которой в разные стороны идут наклонные
антенны. Присоединять к одной антенне несколько приёмников
нельзя, так как они будут мешать друг другу.
Антенны с сосредоточенной ёмкостью отличаются от предыду-
щей тем, что на верхнем конце их имеется проводник в виде спи-
78
Около 90°
Изоляторы
Горизонтальная часть
вертикальная часть
(снижение или отвод)
Рис. 42. Однопроводная
Г-образная антенна
рали или пучка проволок («метёлка»), увеличивающий ёмкость.
Эти антенны не имеют особых преимуществ перед простыми вер-
тикальными.
Кдмнатные и суррогатные антенны применяются в том слу-
чае, когда невозможна установка нормальной наружной ан-
тенны. С ними приём получается хуже и в городских усло-
виях обычно сопровождается значительно большими помехами,
чем приём на наружную антенну. Чем выше расположена ком-
ната, тем лучше работает комнатная антенна. Железобетонные
стены сильно поглощают радиоволны и делают комнатную ан-
тенну мало пригодной.
Суррогатной антенной может быть какой-либо проводник,
служащий совсем для других целей, например, осветительная
сеть. В приёмник включается один её провод через разделитель-
ный конденсатор ёмкостью 50—100 пф (точная величина ёмкости
значения не имеет) и предохранитель на ток не больше чем 0,25 а
(рис. 43). Конденсатор практически не пропускает переменный
ток сети вследствие малой частоты его, а токи высокой частоты,
возникающие в проводах сети под влиянием радиоволн, свободно
проходят через конденсатор в приёмник. Однако использование
в качестве антенны осветительной сети при неосторожном обра-
щении может быть причиной порчи приёмника и аварии электро-
освещения; кроме того, через сеть в при-
ёмник легко проникают всевозможные
электрические помехи. •
Современные многоламповые приём-
ники имеют высокую чувствительность и
могут давать приём весьма удалённых
станций на антенну в виде куска провода
длиной в несколько десятков сантимет-
ров, но всё же приём на наружную антен-
ну всегда значительно лучше.
Поле электромагнитной волны, воз-
действующей на приёмную антенну, оце-
нивают величиной напряоюённбсти элект-
рического поля этой волны, которая равна
разности потенциалов, приходящейся на
рических силовых линий. Дальние радиостанции создают
в месте . приёма напряжённость поля, измеряющуюся всего
лишь несколькими микровольтами на метр (жяв/Ои). Если
напряжённость поля какой-либо радиостанции составляет
10 мкв/м, то это равносильно напряжённости поля в конденсаторе,
имеющем обкладки на расстоянии 1 м друг от друга и заряжён-
ном до напряжения в 10 мкв. Более сильные поля радиоволн из-
меряются в милливольтах на метр (мв/м).
Электродвижущая сила, наводимая в антенне радиоволнами,
зависит от напряжённости поля волны, высоты приёмной антенны
79
| штепсельная
розетка сети
50-ЮОпф
tyedoxpawmw Приёмник
-.-Ц------OJ
«а 0,25 а
Рис. 43. Приём на осве-
тительную сеть вместо
антенны
1 м длины элект-
и её конструктивных особенностей. Для сравнения качества антенн
различной высоты и формы введено понятие о действующей высоте
антенны, которая обычно меньше геометрической высоты.
Если обозначить действующую высоту антенны через hdy а
напряжённость поля через Е, то эдс £л, возникающая в антенне
под действием радиоволны, может быть рассчитана по простой
формуле
EA = Ehd.
Например, если hd = 8 м и Е <= 50 мкв/м, то ЕА = 400 мкв
Вертикальная антенна, работающая на собственной волне,
имеет действующую высоту, равную примерно 0,64 геометриче-
ской высоты h. Если же эта антенна работает со значительным
удлинением, то Л убудет около 0,5 h. При наличии горизонтальней
части h д может достилать величины 0,8 h и даже 0,9 Л.
§ 24.	РАМОЧНАЯ И МАГНИТНАЯ АНТЕННЫ
Интересным типом антенны является рамочная антенна,
коротко называемая рамкой. Она представляет собой катушку
индуктивности большого размера и обладает свойством направ-
ленного приёма. Рамка лучше всего принимает волны, направ-
ленные вдоль её плоскости; волны, перпендикулярные к этой
плоскости, рамка совсем не принимает. Поворачивая рамку,
можно получить наилучшую слышимость нужной станции и изба-
виться от помех некоторых других станций.
Направленное действие рамки объясняется следующим обра-
зом. Если рамка расположена под прямым углом к направлению
приходящих радиоволн (рис. 44 а), то в обеих половинках каж-
дого её витка возникают две равные эдс Е} и Е2, направленные
навстречу друг другу. В результате эдс во всей рамке равна
нулю. А если рамка расположена вдоль движения волны
(рис. 44 6), то эдс и Е2 уже не равны, так как фазы их неоди-
наковы, поскольку волна раньше доходит до одной половины
витков. В рамке возникает некоторая разностная эдс, которая
тем больше, чем больше размеры рамки и число её витков, а
также чем короче волна.
-Направленное действие рамочной антенны характеризуется
очень резким минимумом приёма, а максимум всегда бывает
расплывчатым. Действующая высота рамки обычно составляет
лишь десятые доли метра, и поэтому эдс в рамке получается ма-
лой. Чтобы усилить приём, рамку включают в состав первого
(входного) контура приёмника, который настраивают на частоту
принимаемых сигналов. Тогда за счёт резонанса получается уси-
ление напряжения в десятки раз. Величина этого усиления равна
добротности контура, в который входит рамка.
80
В последнее время успешно применяется магнитная антенна,
представляющая собой разновидность рамочной антенны. Она
выполняется в виде катушки на ферромагнитном сердечнике,
наиболее подходящим материалом для которого является
Е1~Е2;Е06щ Ег О	Е^Е2; Ед^Е^г^0
Рис. 44. Направленное действие рамки
феррит. Благодаря высокой магнитной проницаемости феррита
(порядка нескольких сотен) под действием магнитного поля
электромагнитной волны в катушке получается значительно
более сильный магнитный поток, нежели при отсутствии сердеч-
ника. Поэтому даже при малых размерах катушки в магнитной
антенне возникает такая же эдс, как и в рамочной антенне
гораздо больших размеров.
Практически сердечник магнитной антенны имеет длину по-
рядка 15—30 см и площадь поперечного сечения 1—2 см2. На-
правленное действие у магнитной антенны такое же, как у рамоч-
ной. Магнитная антенна обычно монтируется внутри самого при-
ёмника. Для использования её направленных свойств приходится
либо поворачивать весь приёмник, либо устраивать вращение
антенны с помощью специальной ручки. Последнее делают в ста-
ционарных приёмниках, имеющих достаточно большие размеры
ящика.
Рамочную и магнитную антенны целесообразно применять
главным образом тогда, когда нужно уменьшить помехи от дру-
гих радиостанций, имеющих волну, близкую к волне принимае-
мой станции, но расположенных в ином направлении.
Важным применением рамки является определение местона-
хождения радиостанции, называемое радиопеленгацией или
радиопеленгированием (рис. 45). Во время приёма сигналов неиз-
вестной радиостанции рамочные антенны на пеленгаторных стан-
циях А и В поворачиваются до момента пропадания или умень-
шения до минимума слышимости и измеряются углы между па-
81
чение на карте
приближением
Рис. 45. Определение расположе-
ния неизвестной радиостанции
правлениями на пеленгируемую станцию и прямой ДВ. Пересе-
направлений АС и ВС в точке С даёт с некоторым
место расположения радиостанции. Радиопелен-
гация позволяет кораблям или са-
молётам довольно точно опреде-
лять своё местонахождение в ту-
мане. в облаках или ночью, при-
нимая на рамочную антенну сигна-
лы известных радиостанций.
Рамочные антенны большого
размера применяются и как пере-
дающие для направленного излу-
чения на радиомаяках, дающих
правильный курс самолётам и ко-
раблям, и в других случаях.
§ 25.	ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ПРОТИВОВЕС
Земля в радиоприёмных устройствах играет двоякую роль.
Вместе с антенной она служит для приёма радиоволн, образуя
одну из проводящих обкладок ёмкости антенна — земля. Кроме
того, земля служит для предохранения радиоприёмников от
разрядов атмосферного электричества.^
В первом случае земля может быть заменена специальным
проводником — противовесом. Вторую задачу может выполнить
только земля. На антенне нередко накопляются большие электри-
ческие заряды. Это бывает при прохождении заряженной грозо-
вой тучи над антенной или при близком ударе молнии. Иногда
зимой сухой наэлектризованный снег или летом пыль, поднятая
ветром, могут зарядить антенну до значительного потенциала.
Если антенна изолирована от земли, то накопившийся в ней
заряд может перейти в виде искры в землю й при этом повре-
дить приёмник или вызвать пожар.
Поэтому у приёмных радиостанций с наружными антеннами
надо обязательно заземлять антенну при приближении грозы
и после окончания приёма.
Для быстрого отключения антенны от приёмника и соедине-
ния её с землёй служит грозовой переключатель, представляю-
щий собой ползунок с двумя контактами, или рубильник
(рис. 46). Устанавливать его следует на оконной раме или на
стене около окна, чтобы вводы антенны и заземления шли
кратчайшим путём к переключателю.
Дополнением к грозовому переключателю является грозо-
вой предохранитель в виде искрового промежутка примерно в
0,5 мм между двумя остриями или зубчатыми пластинками,
присоединяемыми к антенне и земле. Тогда, если антенна не
82
заземлена, заряд с неё может уходить в землю в виде искр через
грозовой предохранитель.
Антенна вовсе не «притягивает» молнию, как думают многие.
Молния ударяет не всегда в самый высокий предмет, так как
Рис. 46. Способы включения грозового переключателя и грозового
предохранителя
она распространяется не по прямой линии, а по линии наимень-
шей электрической прочности воздуха, которая обычно изви-
листа и непрямолинейна. Заранее предвидеть, куда молния уда-
рит, — невозможно. Всё зависит от состояния воздуха в данный
момент. Удары молнии в антенну весьма редки и в большин-
стве случаев при заземлённой антенне они менее разрушитель-
ны, чем удар молнии в здание, не имеющее такой антенны или
молниеотвода.
В городе для заземления можно использовать трубы водо-
провода. Если делается специальное заземление, то закапывают
в яму какой-либо металлический предмет или забивают в землю
кусок водопроводной трубы с припаянной проволокой.
Заземление иногда может быть не пригодно для приёма. На-
пример, заземление, сделанное в сухой почве, имеет очень боль-
шое сопротивление. В городских условиях заземление может слу-
жить источником помех от «блуждающих токов», причиной кото-
рых является главным образом трамвай, у которого ток проходит
не только через рельсы, но и кратчайшим путём к электростанции
через землю. Когда условия не позволяют устроить хорошее
заземление, то к приёмнику вместо заземления присоединяют про-
тивовес, который делается в виде провода, подвешиваемого под
антенной изолированно от земли. Противовесом всегда поль-
зуются на передвижных радиостанциях, для которых постоянное
хорошее заземление сделать невозможно, так как местоположе-
ние станции меняется.
На самолётах противовесом обычно служит корпус самолёта.
Антенна может висеть под самолётом с грузиком на конце. Она
83
выпускается после взлёта, а при посадке убирается. Кроме вы-
пускной антенны, делается часто постоянная (жёсткая) антенна
в виде провода, натянутого сверху вдоль корпуса. На морских
и речных судах в качестве заземления служит вода.
§ 26.	ПЕРЕДАЮЩИЕ АНТЕННЫ
Передающие антенны важно сконструировать и построить так,
чтобы потери энергии в них были минимальны, так как уменьше-
ние полезной мощности приводит к уменьшению дальности дейст-
вия передатчика и ухудшению его слышимости. Все потери энер-
гии в антенне (в активном сопротивлении провода, изоляторах
и т. д.) можно условно считать происходящими в некотором
сопротивлении, называемом сопротивлением потерь. Величина его
у различных антенн бывает от единиц до десятков ом Расход
энергии на излучение обычно рассматривают как полезную поте-
рю энергии в условном сопротивлении, называемом сопротивле-
нием излучения, которое при включении в пучность тока
даёт потери на нагревание, равные потерям антенны на излу-
чение.
Зная сопротивление излучения Яизл и ток в пучности антенны
1а , можно подсчитать мощность излучаемых волн по формуле:
Ризл—^А'Кизл- Вибратор (диполь), работающий на основной
волне, имеет %иэл = 73 ом.
Чтобы мощность излучаемых волн была наибольшей, пере-
дающие антенны всегда настраиваются на частоту передатчика.
Поэтому длина провода этих антенн обычно определяется диапа-
зоном волн передатчика. Кроме того, чем больше мощность пере-
датчика, тем выше напряжение в антенне и тем лучше она должна
быть изолирована от земли.
Передающие антенны для мощных передатчиков представля-
ют собой огромные сооружения. Они делаются большой высоты и
часто специально конструируются для направленной передачи,
т. е. для излучения волн преимущественно в одном направлении.
Из рассмотренных выше антенн для радиопередатчиков приме-
няются Г-образная, Т-образная и вертикальная или наклонные
антенны. Размеры антенны зависят от диапазона волн передат-
чика. Для коротких волн антенны имеют сравнительно небольшие
размеры, а для длинных волн ёмкость передающей антенны
должна быть значительной и антенну следует делать как можно
выше. На длинных волнах для увеличения ёмкости антенны гори-
зонтальную часть выполняют из нескольких проводов. Иногда их
располагают в виде цилиндра. Такая антенна часто встречается
на кораблях. Для передающих антенн заземление из-за значи-
тельных потёрь не применяется, а используются противовесы раз-
личных систем.
84
Рассмотрим несколько специальных типов антенн для пере-
датчиков малой и средней мощности, работающих на коротких
и ультракоротких волнах. Все эти антенны успешно используются
и в качестве приёмных.
Рис. 47. Штыревая антенна и распределение
тока в ней
Штыревая и вертикаль-
ная антенны. Переносные
и передвижные радиостан-
ции для работы на не-
большие расстояния поль-
зуются штыревой антен-
ной, представляющей со-
бой металлический верти-
кальный стержень, состав-
ленный из нескольких час-
тей (колен) и установлен-
ный обычно на самой ра-
диостанции (рис. 47я).
Высота штыря может быть
до 4 м. Для увеличения
дальности действия на
верхушке штыря насажи-
вается звёздочка или
метёлка, которая несколько увеличивает ёмкость антенны
и изменяет распределение тока в штыре. Без звёздочки на верх-
нем конце штыря будет
узел тока (7=0), т. е.
отсутствие излучения, а
при наличии звёздочки
узел тока сместится на
концы её лучей и, сле-
довательно, на конце
штыря ток и излучение
не будут равны нулю
(рис. 476). Противове-
сом для штыревой ан-
тенны обычно служит
металлический корпус
радиостанции.
Большую дальность
действия даёт верти-
кальная антенна в виде
металлической мачты
(большой штырь) высо-
той от 6 м и выше или
в виде вертикального
Провода, подвешенного	Рис- 48' Вертикальная антенна
на деревянной мачте (рис. 48). Противовес для вертикальной ан-
тенны обычно делается из нескольких проводов, расположенных
85
невысоко над землёй. Штыревая и вертикальная антенны не обла-
дают направленным действием.
Антенна типа «диполь». Эта антенна у переносных радиостан-
ций малой мощности представляет собой два провода одинако-’
вой длины, растянутые в одну линию (рис. 49). Низко располо-
Рис. 49. Антенна типа «диполь»
женный диполь даёт наибольшее излучение и наилучший приём
в направлении, в котором растянуты лучи, а наименьшее излуче-
ние и наихудший приём в направлении, перпендикулярном лучам.
При работе на малых расстояниях лучи диполя, если они сделаны
из изолированного провода, могут даже быть растянуты на земле.
Для повышения дальности действия луч, включённый в качестве
антенны, поднимают в наклонное положение, и тогда максималь-
ное излучение будет направлено в сторону противовеса.
Для работы на большие расстояния диполь подвешивают
высоко над землёй, а колебания высокой частоты от передатчика
подводят при помощи специальных проволочных линий, не излу-
чающих волны и называемых фидерами. Фидеры со стоячими
волнами всегда делаются двухпроводными и имеют распределе-
ние тока и напряжения с узлами и пучностями, как в антенне.
Они не излучают потому, что токи в их проводах имеют проти-
воположные направления ( сдвинуты по фазе на 180°) и магнит-
ные поля этих токов взаимно уничтожаются, если провода распо-
ложены достаточно близко друг к другу. Практически расстояние
между проводами берётся порядка 10—20 см и поддерживается
постоянным по всей длине фидера при помощи изолирующих рас-
порок, чтобы ёмкость фидера не изменялась. На ультракоротких
волнах для фидеров обычно применяют коаксиальный кабель,
представляющий собой гибкий провод в виде трубки, внутри
которой изолированно от неё проходит второй провод.
Недостаток фидера со стоячей волной заключается в том,
что он должен иметь определённую длину в зависимости от длины
волны. При изменении длины волны необходимо менять длину
фидера. В некоторых пределах можно настраивать фидер на раз-
ные волны при помощи укорачивающих конденсаторов или удли-
нительных катушек, но это усложняет (антенну. Кроме того,
фидер со стоячей волной даёт большие потери энергии, и поэтому
его нежелательно делать длиннее 20—30 м. На рис. 50 показана
антенна с фидером стоячей волны.
86
Второй тип фидера с бегущей волной благодаря своим преи-
муществам почти совершенно вытеснил фидеры со стоячей вол-
ной. Фидер с бегущей волной может
быть как двухпроводный, так и однопро-
водный. В нём нет стоячих волн, т. е. не
получаются узлы и пучности тока и на-
пряжения. Длина фидера с бегущей вол-
ной произвольна, и так как потери в
нём невелики, то она может быть зна-
чительно больше, чем у фидера со стоя-
чей волной (до 100—200 м).
Антенны с однопроводным и двух-
проводным фидерами бегущей волны
показаны на рис. 51. Данные антенн
для р-аботы на основной волне при-
ведены на рисунках. Можно возбуж-
дать эти антенны и на некоторых гар-
мониках.
Полуволновый вибратор во всех
Радио-
станция

этих антеннах поднят высоко над зем-
лёй. Его направленное действие не та-
кое, как у диполя, расположенного у
земли. Наибольшее излучение полу-
Рис. 50. Антенна «диполь» с
фидером стоячей волны
чается в направлении, перпендикулярном к проводу вибратора.
Для остронаправленной передачи в одну определённую сто-
рону устраивают сложные антенны, состоящие из многих диполей,
и, кроме того, применяют так называемые зеркала. Они для ко-
Рис. 51. Антенна «диполь» с однопроводным и двухпроводным
фидерами бегущей волны
ротких и ультракоротких волн представляют собой дополнитель-
ные диполи, расположенные на определённом расстоянии от излу-
чающего вибратора, а для дециметровых и сантиметровых волн
часто делаются в виде кривых поверхностей из металлической
сетки, напоминающих зеркало прожектора или автомобильной
87
фары. В так называемом фокусе подобного зеркала помещается
излучающий диполь, который для ультракоротких волн имеет
очень небольшие размеры. Волны от такого зеркала идут узким
пучком в одну определённую сторону, подобно лучу про-
жектора.
§ 27.	РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
Для рассмотрения сложных особенностей распространения
радиоволн необходимо сначала ознакомиться со строением зем-
ной атмосферы. Воздух, окружающий землю, состоит из азота,
кислорода, водорода и некоторых других пазов. Наибольшую
плотность воздух имеет у поверхности земли и здесь он является
хорошим диэлектриком. При удалении от поверхности земли
плотность воздуха уменьшается и он становится весьма разрежён-
ным; однако граница атмосферы находится на очень большой
высоте, примерно 1000 км и даже более.
В нижнем слое атмосферы, расположенном до высоты
10—14 км и называемом тропосферой, все пазы хорошо переме-
шаны, и поэтому воздух имеет здесь постоянный состав. На высо-
тах порядка сотен километров различные газы, входящие в со-
став воздуха, располагаются друг над другом слоями, более
тяжёлые — ниже, более лёгкие — выше. Таким образом, атмос-
фера на этих высотах неоднородна по составу.
Под влиянием лучей Солнца, космических лучей и других
факторов воздух ионизируется, т. е. часть атомов газов, входя-
щих в состав воздуха, распадается на свободные электроны
................Л
220- 500нн ‘	Слой F^
180-220НН'---..............\ —
Слой Е
90-130кн1 -- ' - - - - - - - -/л:
Рис. 52. Ионизированные слои атмосферы
и положительные ионы.
Ионизированный воздух
оказывает сильное влия-
ние на распространение
радиоволн.
Вследствие указанного
выше неоднородного со-
става верхних слоёв ат-
мосферы для различных
газов максимум иониза-
ции получается на разной
высоте. На основании
м ногол етн и х	исс л е д о в а -
ний считают, что ионизи-
рованный слой атмосферы, т. е. ионосфера, состоит из несколь-
ких слоёв (рис. 52). На высоте около 60—80 км находится слой D,
существующий только днём. Следующий слой Е располагается
на высоте 90—130 км. Ещё выше находится слой F2, имеющий
ночью высоту 250—350 км, а днём разделяющийся на два слоя:
Fi—<на высоте порядка 180—220 км и F2—на высоте 220—500 км.
88
Проведённые в последнее время в СССР с помощью геофизи-
ческих ракет исследования показали, что над максимумом иони-
зации в слое Е следует область, в которой ионизация меняется
сравнительно медленно и плавно переходит к максимуму иониза-
ции в слое F, а затем медленно убывает.
Конечно, между ионосферой и остальными частями атмос-
феры нет резких границ. Высота, толщина и проводимость иони-
зированных слоёв различны в различное время суток и года вслед-
ствие изменения ионизирующего действия солнечных лучей. Кроме
того, свойства ионосферы меняются из года в год, повторяясь
через каждые 11 лет, что также связано с изменением деятель-
ности Солнца. Чем больше ионизирующее действие солнечных
лучей, тем больше проводимость и толщина ионизированных слоёв
и тем ниже они располагаются. Днём проводимость и толщина
их больше, а высота над землёй меньше, чем ночью. Летом про-
водимость и толщина ионосферных слоёв больше, а высота мень-
ше, чем зимой1). Через каждые И лет на солнце повторяется
максимум солнечных пятен, являющихся мощными источниками
ионизирующих излучений, и в это время проводимость и тол-
щина ионизированных слоёв достигает максимума и они распола-
гаются ниже. Таким образом, свойства земной атмосферы, влияю-
щие на распространение радиоволн, изменяются по весьма слож-
ным законам. Происходят также ещё изменения случайного ха-
рактера, которые предусмотреть вообще невозможно.
Например, иногда в течение нескольких часов или суток
наблюдаются магнитные бури. Они состоят в том, что на Солнце
происходят мощные извержения потоков электронов, достигаю-
щие земной атмосферы и сильно влияющие на ионосферные слои.
Наиболее сильно в этом случае изменяется слой F2. Его прово-
димость уменьшается, высота возрастает, он расщепляется на
отдельные электронные облака или даже совершенно разрушается.
При вторжении в атмосферу метеорных потоков на высоте слоя Е
(порядка 100 км) иногда возникает так называемый спорадиче-
ский слой Е с сильной ионизацией, имеющий обычно про-
тяжённость не более тысячи километров и существующий несколь-
ко часов. В атмосфере (непрерывно происходят также беспо-
рядочные изменения ионизации (флуктуации). Они сильнее в
более высоких слоях, особенно в слое F2. Указанные изменения
в ионосфере нарушают нормальное распространение радиоволн
и иногда приводят даже к прекращению радиосвязи. Наиболь-
шее влияние такие явления оказывают на распространение ко-
ротких волн.
Всё это создаёт большие трудности для выяснения законов
распространения радиоволн и расчёта радиосвязи.
Важные работы по созданию современной теории распростра-
нения радиоволн и методов расчёта радиосвязи провели наши
9 Только в слое F2 зимой проводимость больше, чем летом.
89
учёные: М. В. Шулейкин, Л. И. Мандельштам, Н. Д. Папалекси,
Б. А. Введенский, В. А. Фок, А. Н. Щукин, А. Г. Аренберг и мно-
гие другие.
При распространении радиоволн над земной поверхностью в
атмосфере наблюдаются следующие явления.
Рассеяние энергии волн. Волны идут от антенны передатчика
во все стороны, и по мере удаления их энергия распределяется
на всё большее и большее пространство. Величина энергии в каж-
дой точке пространства становится всё меньше.
Единственным средством, снижающим такое рассеяние энер-
гии, является направленное излучение, при котором радиоволны
посылаются только в одну сторону узким пучком подобно лучу
прожектора. При этом увеличивается дальность действия и во
многих случаях уничтожается возможность подслушивания. На-
правленное излучение волн используется также в радиомаяках,
играющих важную роль в авиации и морском транспорте, в радио-
локации, позволяющей определять местонахождение различных
объектов, и т. д.
Поглощение волн. При прохождении радиоволн через различ-
ные вещества наблюдается поглощение энергии волн этими веще-
ствами. Оно отсутствует только в безвоздушном пространстве.
Очень мало поглощение в неионизированном воздухе. В твёрдых
диэлектриках, полупроводниках и проводниках поглощение радио-
волн значительно. Если радиоволна встречает какой-либо провод-
ник, то большая часть её' энергии поглощается им. Объясняется
это тем, что волна приводит в движение электроны проводника
и создаёт в нём ток высокой частоты. На образование его и рас-
ходуется энергия волны. В этом именно состоит приём радиоволн
антенной. Если же волна движется вдоль проводника, то погло-
щение энергии будет гораздо меньше. Поэтому над проводящей
поверхностью, например, над морем, вдоль рек, железных дорог
и проводных линий, радиоволны распространяются дальше, чем
над сухой почвой.
Диэлектрики также поглощают энергию волн. Поле волны
создаёт в молекулах диэлектриков смещение электронов — ток
смещения. Он является переменным током высокой частоты, т. е.
представляет собой колебание электронов с высокой частотой вну-
три молекул. Токи смещения вызывают нагревание диэлектрика,
на что расходуется энергия. Полупроводники объединяют в себе
свойства проводников и диэлектриков. В них возникают и токи
проводимости и токи смещения. Поэтому ионизиров!анные слои
атмосферы, являющиеся полупроводниками, заметно поглощают
энергию проходящих волн.
При движении радиоволн над земной поверхностью происхо-
дит поглощение их энергии самой почвой и различными местными
предметами и препятствиями в виде гор, холмов, лесов, городских
зданий, проводных линий и т. д. Особенно сильное поглощение
90
создают металлические крыши, железобетонные сооружения, про-
вода, горы с металлическими рудами или влажными пластами
земли, сырые каменные дома, леса.
Отражение и преломление волн, В однородной среде вольта
распространяется прямолинейно, а в местах перехода волны из од-
ной среды в другую наблюдаются отражение её и преломление.
Эти явления всегда возникают на границе двух сред, имеющих
различные диэлектрические проницаемости и е2.
Отражение заключается в том, что волна, дойдя до границы
между средами, поворачивает под некоторым углом обратно
(рис. 53а). Волна, пришедшая под прямым углом к плоской
поверхности, отражается обратно также под прямым углом. Если
Рис. 53. Отражение (а), преломление (б) и дифракция (в) волн
к такой поверхности пришли волны параллельным пучком, то
они после отражения все пойдут также параллельно. В случае
неровной поверхности отражённые волны пойдут в разных на-
правлениях. Лучше всего радиоволны отражаются от проводни-
ков. Физический смысл отражения радиоволн заключается в
том, что падающая волна создаёт в поверхностном слое отража-
ющего тела токи, которые дают излучение новых электромагнит-
ных волн, т. е. отражённых волн.
При переходе волн из одного диэлектрика в другой наблю-
дается их преломление (рефракция), т. е. изменение направле-
ния движения волны (рис. 530. Чем больше разница между
диэлектрическими проницаемостями ei и е2 и чем длиннее
волна, тем сильнее преломление. Преломление волн объясняется
тем, что в различных веществах скорость распространения волн
различна.
Таким образом, радиоволна, встречая проводник, частично
поглощается и частично отраж-ается. При встрече радиоволны с
диэлектриком или полупроводником она поглощается, отражает-
ся и преломляется.
91
Дифракция волн. Этим термином называют огибание волна-
ми различных препятствий. Например, если радиоволны встре-
чают какое-нибудь препятствие в виде горы, большого здания
и т. д., то они способны обогнуть его, искривляя свой путь
(рис. 53 в). Чем длиннее волна, тем лучше она огибает препят-
ствия. Конечно, волна не может повернуть очень круто. Поэтому
иногда за крутыми горами или металлическими сооружениями,
сквозь которые радиоволны пройти не могут, образуются «зоны
молчания». В них совершенно не слышны некоторые радиостан-
ции, но уже несколько дальше, благодаря дифракции, слыши-
мость снова восстанавливается.
Интерференция волн. Интерференция волн есть сложение в
даннохМ месте пространства двух или нескольких волн. Интерфе-
рировать, т. е. складываться, могут волны различных передаю-
щих радиостанций, и тогда возникают помехи в виде писка, воя,
свиста, гудения, хрипения. Если же интерференция наблюдается
между волнами одной и той же станции, пришедшими к месту
приёма разными путями, то благодаря разнице в их ф|азах полу-
чается либо усиление, либо ослабление волны.
Волны, излучаемые горизонтально и распространяющиеся
вдоль земной поверхности в нижнем слое атмосферы, называют-
ся поверхностными (или земными) волнами. При своём распро-
странении они испытывают поглощение землёй и различными
местными предметами, которое тем больше, чем выше частота.
В зависимости от частоты эти волны в большей или меньшей
степени огибают кривизну земного шара благодаря дифракции.
Волны, излучаемые наклонно под различными углами к по-
верхности земли, называются пространственными волнами. Они
Рис. 54. Пути радиоволн в атмосфере
поглощаются в слабо ио-
низированной атмосфере
весьма незначительно и
доходят до ионосферы, в
которой происходит их
преломление. Так как в
слоях ионосферы иониза-
ция и диэлектрическая
проницаемость изменяют-
ся постепенно, то путь
радиоволны представляет
собой плавную кривую.
Чем длиннее волна и чем
сильнее ионизация, тем
больше искривляет свой путь волна. На рис. 54 показаны
два слоя Е и F2, наблюдаемые ночью. Луч 1, соответствующий
не слишком короткой волне, сильно преломляется в слое Е и
возвращается на поверхность земли. Принято говорить, что луч 1
отражается слоем Е. Лучи 2 и 3, соответствующие более корот-
92
ким волнам, проходят слой Е насквозь, так как его ионизация
недостаточна для того, чтобы возвратить их. Ионизация слоя Г2
недостаточна, чтобы вернуть на землю луч 3. Причина этого либо
в том, что волна 3 очень коротка, либо в том, что луч 3 входит
в слой Е почти под прямым углом и, проходя до середины слоя,
где ионизация максимальна, не поворачивается настолько, чтобы
вернуться на поверхность земли. Такой луч уходит в межпланет-
ное пространство и для земной радиосвязи является потерянным.
Точка возвращения на землю луча 2 отстоит от передатчика зна-
чительно дальше, чем луча 1.
В ионизированных слоях волны испытывают не только пре-
ломление, но и поглощение, которое возрастает при уменьшении
частоты. Так как высота и степень ионизации слоёв ионосферы
меняются, то пути пространственных волн в атмосфере тоже ме-
няются. Этим объясняется значительное изменение слыши-
мости различных радиостанций в течение суток и в течение года,
а также явление замирания сигналов. Причина замирания боль-
шей частью заключается в том, что в приёмную антенну приходят
радиоволны от одного и того же передатчика несколькими путями
различной длины. Например, в пункт А (рис. 54) попадают по-
верхностная волна и пространственная волна, отражённая сло-
ем Е. Благодаря изменениям, происходящим в ионосфере, длина
пути пространственных лучей всё время меняется и поэтому меня-
ются их фазы. В результате сложения (интерференции) волн
наблюдаются непрерывные колебания слышимости, которая то
усиливается, когда фазы волн совпадают, то ослабляется, если
фазы волн противоположны.
Бороться с замирвнием довольно трудно. Наиболее эффектив-
ным средством является приём на 2—3 антенны, находящиеся на
расстоянии 200—300 м друг от друга. Антенны соединяются ли-
ниями с приёмником, имеющим отдельные усилители высокой ча-
стоты и детекторы для каждой антенны, но общий усилитель
низкой частоты. Этот метод основан на том, что замирание не про-
исходит одновременно .в разных местах. В то время, как в одной
антенне сигналы замирают, в другой антенне, наоборот, полу-
чается усиление, и, таким образом, слышимость в приёмнике мало
изменяется. Некоторое уменьшение колебаний слышимости дают
также автоматические регуляторы усиления (см. гл. IX).
Рассмотрим особенности распространения различных волн.
Длинные волны. Поверхностные волны длиной 3000—30 000 м
распространяются, огибая кривизну земного шара и некоторые
препятствия благодаря своей способности к значительной диф-
ракции. Поверхность земли и различные препятствия на ней силь-
но поглощают энергию этих волн. Пространственные волны этого
диапазона отражаются от ионосферы (днём от слоя D и ночью
от слоя Е), возвращаются на землю, отражаются от её поверх-
ности, снова поднимаются вверх, повторно отражаются от ионо-
93
сферы и т. д. При этих отражениях происходит довольно сильное
поглощение энергии волн и поэтому для передачи на большие
расстояния длинными волнами нужны передатчики значительной
мощности. Явление замирания при длинных волнах совершенно
не наблюдается. Зимой и ночью слышимость на длинных волнах
несколько лучше, чем летом и днём, что объясняется меньшим
поглощением волн, так как воздух зимой и ночью менее ионизи-
рован. Различные другие изменения в ионосфере и тропосфере
практически не влияют на распространение длинных волн. По
сравнению с другими волнами длинные волны отличаются наи-
большим постоянством условий распространения.
Средние волны. Распространение средних волн (200—3000 м)
представляет большой интерес, так как они используются для
радиовещания. На этом диапазоне пространственные волны днём
очень сильно поглощаются в ионосфере и практически не могут
быть использованы для радиосвязи. Поверхностные волны также
сильно поглощаются в земле, причём это поглощение тем боль-
ше, чем короче волна и чем хуже проводимость поверхностного
слоя земли. Наименьшее поглощение создаёт морская водг, наи-
большее — сухая почва. Таким образом, средние волны днём
распространяются на сравнительно небольшое расстояние, а с
наступлением темноты дальность связи резко возрастает, так как
резко уменьшается поглощение этих волн при отражении от ионо-
сферы. Увеличение дальности связи за счёт уменьшения поглоще-
ния в ионосфере происходит также зимой.
Вследствие интерференции поверхностных и пространствен-
ных лучей или пространственных лучей, пришедших различными
путями, в ночное время при приёме средних волн иногда наблю-
даются глубокие замирания. Что же касается различных других
изменений в ионосфере, то они практически не влияют на распро-
странение средних волн. Для приёма средних волн характерно
наличие значительных атмосферных помех, создаваемых различ-
ными электрическими разрядами в атмосфере. Эти помехи осо-
бенно сильны летом.
Следует иметь в виду, что при переходе от одного диапазона
волн к другому условия распространения изменяются не резко,
а постепенно. Поэтому волны 2000—3000 м по своим свойствам
приближаются к длинным, а указанные выше особенности сред-
них волн наиболее резко выражены у волн 200—600 м.
Короткие и промежуточные волны (10—200 м). Вследствие
высоких частот поглощение этих волн землёй и местными предме-
тами велико. Поэтому поверхностный луч имеет небольшую даль-
ность действия, обычно не более нескольких десятков километ-
ров. Чем меньше мощность и чем короче волна, тем меньше это
расстояние. За зоной слышимости поверхностной волны для волн
короче 80 м существует зона молчания, где никакой слышимости
нет (рис. 55). Эта зона для разных волн и для различного време-
94
ни суток и года имеет протяжение от сотен до тысяч километров.
Чем короче волна, тем больше зона молчания. Кроме того, она
ночью больше, чем днём, а зимой больше, чем летом. За зоной
Рис. 55. Зона молчания на коротких волнах
молчания начинается снова зона слышимости, образованная про-
странственными лучами, вернувшимися на земную поверхность
после преломления в ионосфере. В этой зоне слышимость обычно
хорошая, но наблюдаются замирания. Они на коротких волнах
бывают почти всегда и иногда проявляются весьма резко
и часто.
Для волн 80—200 л зоны молчания, как правило, не бывает.
На волнах 50—80 м зона молчания наблюдается иногда только
ночью. Волны 35—70 л (и более длинные) применяются главным
образом для дальней ночной связи и называются ночными вол-
нами. Для связи на малые расстояния (поверхностным лучом)
они используются и днём.
Пространственные лучи коротких волн обычно отражаются
слоем F2 и испытывают поглощение в слое Е, который они про-
ходят дважды. При дальней связи днём ночные волны дают ела
бую слышимость, так как они сильно поглощаются в слое Е.
Ночью же, когда поглощение в слое Е уменьшается, эти волны
на дальних связях дают хорошую слышимость.
Для волн 10—25 м поглощение в слое Е невелико. Поэтому
они применяются для дневной связи и называются дневными
волнами. Зона молчания на этих волнах получается значительно
больше, особенно ночью. Волны 10—25 м для ночной работы мало
пригодны, так как ночью ионизация слоя F2 недостаточна для
того, чтобы вернуть их обратно на землю, а волны 25—35 м ис-
пользуются как днём, так и ночью для связи на большие расстоя-
ния. Например, радиовещательные коротковолновые станции ра-
ботают днём преимущественно на волнах 10—35 м, а ночью пе-
реходят на волны 25—70 м.
Изменения высоты и проводимости слоёв ионосферы в тече-
ние суток, в различное время года и в течение 11-летнего периода
деятельности Солнца создают непостоянство связи на коротких
95
волнах и меняют границы зоны молчания. Днём и ночью, ле-
том и зимой для связи приходится применять различные волны.
Но громадным достоинством коротких волн является большая
дальность связи: на расстояния в тысячи килом етров при мощ-
ности передатчиков порядка нескольких десятков ватт. Возможна
связь с антиподами, т. е. на расстояние, равное половине окруж-
ности земли (20 000 км).
Различные возмущения в ионосфере (например, магнитные бу-
ри) сильно влияют на распространение коротких волн и иногда
даже совершенно нарушают связь на этих волнах. Такие нару-
шения наиболее сильно проявляются в областях, близких к маг-
нитным полюсам земли, так ка-к именно к ним направляются по-
токи электрически заряженных частиц, попадающих в земную
атмосферу от Солнца. Длительность нарушений связи обычно не
превышает нескольких часов. В такие периоды связь приходится
осуществлять на более длинных волнах или через промежуточные
(ретрансляционные) станции, расположенные дальше от магнит-
ных полюсов. В настоящее время удаётся довольно точно пред-
сказывать ионосферные возмущения, так как они связаны с пе-
риодическими изменениями деятельности Солнца и, в частности,
с его вращением вокруг своей оси. Сведения о предстоящих ионо-
сферных возмущениях и характере изменений в условиях распро-
странения коротких волн публикуются в так называемых радио-
прогнозах. Помимо таких явлений, наблюдаются ионосферные
возмущения непериодического характера, которые заранее пред-
сказать невозможно.
На коротких волнах наблюдается также весьма интересное
явление радиоэхо, когда сигналы от передатчика приходят к
приёмнику двумя путями: по кратчайшему расстоянию, например,
2000 км, и по второму пути кругом земного шара, т. е. в нашем
примере через расстояние 38 000 км. Сигнал по второму пути
приходит, конечно, с некоторым опозданием, в данном случае,
равным примерно ’/7 сек. Прохождение коротких волн вокруг
земного шара объясняется их многократным отражением от ионо-
сферы и поверхности земли. Таким путём волна может даже
2 раза обойти кругом земли, что наблюдалось при исследованиях
явления радиоэхо.
Большое преимущество коротких волн — это меньшее влия-
ние на них атмосферных и многих промышленных помех, вызы-
ваемых электрическим транспортом, электросваркой и т. д. Чем
короче волна, тем меньше чувствуются эти помехи1).
Метровые, дециметровые и сантиметровые волны. Волны ко-
роче 10 м, как правило, не отражаются ионосферой, а пронизы-
вают её насквозь и уходят в межпланетное пространство. Наблю-
1) Некоторые виды помех, например, от электрического зажигания авто-
машин, на более коротких волнах сильнее. Подробнее о помехах см. гл. IX.
£6
дались случаи отражения их от луны. Практически для надёж-
ной связи могут быть использованы только поверхностные лучи.
Но они сильно поглощаются местными предметами и почти не
обладают свойством дифракции. Поэтому важно, чтобы между
передающей и приёмной антеннами по прямой линии не было
препятствий. Для передачи на расстояния в десятки километров,
когда уже сказывается кривизна земного шара, антенны подни-
мают на значительную высоту». При невысоких антеннах удаётся
связь лишь на небольших расстояниях порядка нескольких кило-
метров (в пределах видимости). Различные местные предметы
(здания, леса и т. д.) являются серьёзными препятствиями для
связи. Телевизионные передачи на укв при антеннах, поднятых
на большую высоту, удаётся осуществить на расстояния
до 100 км, а иногда и больше.
Таким образом, метровые, дециметровые и сантиметровые
волны используются главным образом для связи на небольшие
расстояния. Важным их преимуществом является сравнительно
небольшое замирание и малвя зависимость распространения от
времени суток «и времени года. Это объясняется тем, что ионосфера
не влияет на распространение укв. Кроме того, на этих волнах
легче всего осуществить направленную передачу. Почти полное
отсутствие помех также является большим достоинством волн
короче 10 м.
Практически связь на укв можно осуществить на расстояниях,
несколько превышающих расстояние прямой видимости, при по-
мощи волн, огибающих кривизну земного шара отчасти благодаря
дифракции, а главным образом за счёт преломления в тропосфе-
ре. Такое преломление волн (рефракция) объясняется тем, что в
разных слоях воздух имеет различные плотность, температуру и
количество водяных паров, а следовательно, меняется и его ди-
электрическая проницаемость. Вследствие постоянных изменений
состояния воздуха вблизи поверхности земли преломление укв всё
время меняется и связь получается недостаточно устойчивой. Глав-
ное преимущество связи на укв — устойчивость приёма — полу-
чается обычно только при связи в пределах прямой видимости.
В связи с развитием телевидения и любительской связи на укв
в последнее время наблюдается много случаев приёма ультрако-
ротковолновых передатчиков на расстояниях в сотни и тысячи
километров. Такой приём обычно бывает весьма нерегулярным и
сопровождается сильным замиранием. Имеется несколько причин
сверхдальнего распространения укв. Прежде всего в годы наи-
большей солнечной активности в дневное время от ионосферы
иногда отражаются волны с длиной, начиная от 6—7 м. Кроме
того, наблюдается отражение даже ещё более коротких волн
(до 3 ж) от возникающих на непродолжительное время (спора-
дических) сильно ионизированных областей ионосферы — элек-
тронных облаков. Изменение температуры и содержания влаги в
97
тропосфере в некоторых случаях приводит к усиленной атмос-
ферной рефракции ультракоротких волн. В результате получает-
ся возможность распространения этих волн путём многократного
отражения их от некоторого слоя тропосферы и от земли. Нако-
нец, наблюдается рассеянное отражение укв от неоднородностей,
существующих на разной высоте в тропосфере.
Следует отметить значительное поглощение сантиметровых
волн в атмосфере. Например, волны короче 5 см поглощаются
различными капельными образованиями в атмосфере — дождём,
туманом, снегом. Волна 1,3 см поглощается водяными парами.
Это создаёт затруднения в использовании укв.
§ 28.	ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1.	Почему открытый контур излучает электромагнитные волны гораздо
лучше, нежели замкнутый?
2.	Зачем настраивают в резонанс антенну радиопередатчика?
3.	Однолучевая Г-образная антенна имеет длину горизонтальной части
30 м и снижение длиной 5 м. Определить её индуктивность и ёмкость.
4.	Незаземлённая антенна имеет полную длину провода 20 м. Опреде-
лить её собственную частоту и собственную длину волны.
5.	Как можно укоротить или удлинить собственную волну антенны?
6.	Какими свойствами обладает рамочная антенна?
7.	Если заряженный конденсатор находится между полюсами магнита,
то в нём будет и электрическое поле и магнитное поле. Можно ли назвать
в этом случае поле внутри конденсатора электромагнитным?
8.	В каких единицах измеряют напряжённость поля радиоволн?
9.	Правильна ли установка антенны на чердаке под железной крышей?
10.	Почему ионизированные слои атмосферы ночью находятся на боль-
шей высоте и имеют меньшую ионизацию, чем днём?
11.	Что такое дифракция радиоволн?
12.	Каковы особенности распространения ультракоротких волн?
13.	Если в одном доме находятся в разных его концах два приёмника,
то можно подвесить на крыше две Г-образные антенны на двух мачтах
вместо четырёх. Как это сделать?
14.	Составьте схему для заземления антенны с помощью обычного вы-
ключателя, если нет специального грозового предохранителя.
15.	Какое значение имеет для передающей антенны наличие горизон-
тальной части?
ГЛАВА IV
ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ
§29. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВУХЭЛЕКТРОДНОЙ ЛАМПЫ
Электронные лампы являются важнейшими деталями радио-
передатчиков, радиоприёмников, усилителей и выпрямителей. С
помощью электронных ламп осуществляются генерация (возбуж-
дение) , усиление и выпрямление переменных токов любой час-
стоты. Кроме того, они получили широкое применение в самых
различных областях современной науки и техники.
Первые радиолампы в России были изготовлены в 1909—
1910 гг. В. И. Коваленковым, применившим их для усиления то-
ков звуковой частоты. Затем в 1914—1915 гг. ряд ламп был сде-
лан М. А. Бонч-Бруевичем, который в 1919 г. опубликовал тео-
рию трёхэлектродной лампы. Значительную роль в создании со-
ветских радиоламп сыграл завод «Светлана».
В электронных лампах используются потоки свободных элек-
тронов в вакууме. Поэтому в каждой электронной лампе необхо-
димо получить в достаточном количестве свободные электроны.
Явление выделения свободных электронов с поверхности тех или
иных веществ называют электронной эмиссией.
Испускание электронов под влиянием тепла называют термо-
электронной эмиссией. К другим видам эмиссии относятся: элек-
тростатическая или автоэлектронная эмиссия — вырывание элек-
тронов действием сильного внешнего электрического поля, вто-
ричная электронная эмиссия — выбивание электронов ударами
быстро движущихся электронов, электронная эмиссия под удара-
ми ионов, фотоэлектронная эмиссия — выделение электронов под
действием лучей света.
Работа большинства электронных ламп основана на исполь-
зовании термоэлектронной эмиссии, которая состоит в том, что
всякий накалённый до высокой температуры проводник выделяет
99
в окружающее пространство свободные электроны. Это объяс-
няется тем, что внутри проводника имеются беспорядочно дви-
жущиеся «полусвободные» электроны, скорость которых при на-
гревании увеличивается. При высокой температуре они движут-
ся так быстро, что неко-
Рис. 56. Принцип устройства и схематиче-
ское изображение диода
торые из них вылетают за
пределы проводника.
Простейшей элект-
ронной лампой является
двухэлектродная лампа
или диод. Она представ-
ляет собой стеклянный
или металлический бал-
лон, в котором находятся
два электрода (рис. 56а).
Одним электродом лампы
служит нить накала, называемая катодом, другим электродом
является металлическая пластинка, называемая анодом. Диод
изображают условно, как показано на рис. 56 б. Нить нарисована
в виде дуги или ломаной линии, анод — в виде чёрточки. От нити
идут два провода, от анода — один.
Катод служит для эмиссии электронов. Количество электронов,
выделяемое катодом за каждую секунду, называют током эмис-
сии или просто эмиссией и выражают обычно в миллиамперах.
При малых температурах эмиссии практически нет, а при уве-
личении температуры она растёт сначала медленно, потом всё
быстрее и быстрее, достигая значительной величины при темпе-
ратурах порядка нескольких сотен градусов и выше. Чрезмерно
повышать температуру с целью увеличения эмиссии нельзя, так
как в конце концов нить перекалится и расплавится, что обычно
не совсем правильно называют перегоранием.
Итак, чем больше температура катода, тем больше эмиссия.
При увеличении поверхности катода эмиссия также становит-
ся больше. На величину эмиссии большое влияние оказывает ма-
териал катода.
Анод служит для того, чтобы притягивать к себе электроны,
выделяемые катодом, и создавать внутри лампы поток свободных
электронов.
Чтобы анод мог притягивать электроны, он должен быть за-
ряжен положительно. Притяжение электронов к положительно
заряженному аноду объясняется тем, что между анодом и като-
дом образуется электрическое поле. Свободные электроны, выле-
тевшие из раскалённого катода, под действием этого поля дви-
жутся к аноду (рис. 57).
Баллон -служит для того, чтобы внутри лампы можно было
создать вакуум, т. е. пространство, из которого удалён почти
весь воздух. Вакуум необходим для свободного движения элек-
100
тронов к аноду. Для нормальной работы электронной лампы ва-
куум должен быть очень высоким. Наличие воздуха в лампе
недопустимо и потому, что накалённый катод сгорит, так как
металл его при высокой температуре вступит в химическое соеди-
нение с кислородом воздуха. Если вакуум недостаточен, то элек-
троны при полёте от катода к аноду, налетая на молекулы возду-
ха, ионизируют их. Это значит, что из молекул будет выбита
часть электронов, и молекулы превратятся в положительные ионы.
Ионы, отталкиваемые анодом, двига-
ются к катоду и создают так называе-
мый ионный ток, нарушающий пра-
вильную работу лампы. Лампа с ос-
татками воздуха («с газом») не мо-
жет быть полноценной !). В хорошей
лампе после откачки остаётся не более
одной миллиардной доли воздуха,
бывшего вначале.
Получить высокий вакуум довольно
сложно. Воздух выкачивают сначала
насосами предварительного разреже-
ния (форвакуумными насосами), а
затем высоковакуумными, но этого
всё же недостаточно. Поэтому в лампу
заранее помещают кусочек металла
магния или бария, называемый погло-
тителем или геттером. После откачки
Рис. 57. Действие электри-
ческого поля анода на элек-
троны в диоде
воздуха насосом лампу разогревают,
геттер испаряется и при охлаждении оседает главным образом на
стекле баллона, покрывая его с внутренней стороны характерным
зеркальным (магний) или коричневато-чёрным (барий) налётом.
Этот слой металла поглощает ос-
татки воздуха и газы, выделяю-
щиеся из электродов лампы при
нагревании их во время работы,
т. е. поддерживает высокий ва-
куум.
Для удобного включения лам-
пы баллон укрепляют на цоколе
из изолирующего материала, в
который впрессованы металличе-
ские контактные штырьки. К
штырькам припаяны . выводные
Рис. 58. Конструкция электродов
диода
проволочки от электродов лампы.
Во многих лампах штырьки укреплены непосредственно в
стекле баллона. В цилиндрической конструкции электродов
(рис. 58 а) анод выполняется в виде цилиндра (трубочки), а ка-
х) Существуют ионные или газоразрядные приборы, в которых используется
явление ионизации (см. §§ 53, 60).
101
тод делается прямым или согнутым в виде буквы Л. В прямо-
угольной конструкции анод имеет форму коробочки, а катод сде-
лан в виде буквы Л или М (рис. 58 6). Бывают и иные формы
электродов. Материалом для анода служит обычно какой-либо
тугоплавкий металл, например никель, молибден, тантал, >а иногда
и уголь. Катод делается из вольфрама, а также из некоторых
других металлов.
§ 30. ЦЕПИ ДИОДА
На рис. 59 изображены схематически цепи диода.
Батарея, накаливающая катод, называется батареей нака-
ла Бн. Цепь, образованная этой батареей и нитью, называется
цепью накала.
a) J1- б)
Рис. 59. Различные способы изображения цепей диода на схемах
Для обозначения нити применяется буква н, а для катода —
буква к. Ток накала, проходящий через нить, обозначают 1Н, а
напряжение накала, т. е. напряжение на концах нити, UH . Для
контроля величины UH параллельно нити включают вольтметр,
а для регулировки накала последовательно включают реостат
накала. Однако эти приборы не обязательны.
Напряжение накала всегда является низким и у маломощных
ламп обычно не превышает нескольких вольт. Ток накала у таких
ламп имеет величину в несколько десятков или сотен миллиам-
пер. При применении нескольких ламп их нити накала соединяют
параллельно, если напряжение батареи Бн примерно равно нор-
мальному напряжению накала, а если источник накала даёт зна-
чительно большее напряжение, то нити соединяют последователь-
но (при одинаковом токе накала) или смешанно. Для поглоще-
ния избытка напряжения в цепь накала вместо реостата или по-
мимо него включают некоторое постоянное сопротивление.
Батарея, включённая между катодом и анодом, называется
батареей анода или анодной батареей Б а. Цепь, составленная
102
из этой батареи и пространства между анодом и катодом внутри
лампы, называется анодной цепью. Для обозначения всех вели-
чин, относящихся к этой цепи, принята буква а.
Ток в анодной цепи называют анодным током или током анода
и обозначают I а. Он представляет собой поток электронов, ле-
тящих от катода к аноду внутри лампы.
В электротехнике принято обратное движению электронов ус-
ловное направление тока, от плюса источника тока по внешней
цепи к минусу источника. Оно показано на рис. 59 стрелками. Но
при изучении электронных ламп целесообразно рассматривать
истинное движение электронов от минуса источника к его плюсу.
Анодный ток является главным током электронной лампы.
Электроны его движутся в направлении от минуса Ба на катод,
внутри лампы они летят с катода к аноду, далее они движутся в
направлении от (анода к плюсу Ба и внутри анодной батареи
от её плюса к минусу. Как правило, анодный ток может быть
только при условии, если катод имеет достаточный накал, анод
имеет положительный потенциал по отношению к катоду и анод-
ная цепь замкнута.
Разность потенциалов между анодом и катодом . называют
анодным напряжением или напряжением на аноде и обознача-
ют U а . Эта величина является очень важной. Для схемы рис. 59
она равна напряжению анодной батареи.
Вообще при рассмотрении процессов в любых электронных
приборах потенциал катода считают нулевым и потенциал всех
электродов указывают относительно катода.
Следует помнить, что именно анодное напряжение создаёт
анодный ток. Назначение цепи накала — обеспечить необходи-
мый нагрев катода. Назначение анодной цепи — при наличии тер-
моэлектронной эмиссии катода создать анодный ток.
На схеме рис. 59 а к одному концу катода присоединены
минус Ба и минус Б н . Эта точка называется общим минусом и
обычно соединяется с металлическим корпусом аппарата и с зем-
лёй. Её считают точкой нулевого потенциала и все напряжения в
схемах измеряют относительно этой точки. Соединение Ба и Бн
часто делается у выводов батарей или на зажимах, служащих
для присоединения батарей к радиоаппаратуре. Тогда по проводу
общего минуса идут вместе ток накала и анодный ток.
Схемы с электронными лампами можно изображать по-раз-
ному. На рис. 59 а изображены батарея накала и батарея анода,
а на рис. 59 б показаны лишь зажимы для этих батарей. Цепь
накала для упрощения обычно полностью не показывают, а от
нити ведут лишь один провод к минусу батареи анода (рис. 59 в),
т. е. к общему минусу. Иногда показывают только один плюсовой
зажим анодной батареи, подразумевая, что её минус включается
на корпус. В дальнейшем мы будем изображать источник анод-
103
него напряжения по-разному, поскольку им может служить не
только батарея, но и какой-либо другой источник, например вы-
прямитель переменного тока.
Анодное напряжение ламп небольшой мощности может иметь
величину до нескольких сотен вольт. Анодный ток всегда значи-
тельно меньше тока накала и у маломощных ламп составляет
несколько миллиампер или десятков миллиампер. Для измерения
анодного тока в анодную цепь включают миллиамперметр, а для
измерения анодного напряжения — вольтметр (рис. 60 а). На
Рис. 60. Измерение анодного тока и анодного напряжения:
о) правильное включение приборов, б) неправильное
рис. 60 б изображена неправильная схема включения измеритель-
ных приборов. В ней миллиамперметр будет показывать сумму
анодного тока и тока, потребляемого вольтметром.
Основным свойством диода является его способность прово-
дить ток только в одном направлении. Электроны м«гут двигаться
только от катода к аноду и только тогда, когда анод имеет по-
ложительный потенциал относительно катода. Когда на аноде
минус, а на катоде плюс — диод заперт для тока; он размыкает
цепь, так как отрицательно заряжённый инод отталкивает элек-
троны. Сам же анод не испускает электроны, которые могли бы
притягиваться к положительно заряженному катоду.
Итак, диод имеет одностороннюю проводимость. Он является
вентилем, т. е. прибором, пропускающим ток только в одну
сторону.
Благодаря такому свойству диод применяется для выпрямле-
ния переменного тока, т. е. преобразования переменного тока в
ток одного направления. Основная схема выпрямления с по-
мощью диода (рис. 61 а) состоит из последовательно включённых
генератора переменного тока Г, диода Д и нагрузочного сопро-
тивления R. Генератор даёт переменную эдс Е (рис. 61 б), а ток в
цепи и напряжение на сопротивлении /? будут пульсирующими
(рис. 61 в). Отрицательные полуволны тока, соответствующие от-
104
рицательному напряжению на аноде диода, не проходят через
него. Если учесть направление движения электронов через сопро-
тивление R, то станет ясно, что конец сопротивления R, соединён-
ный с катодом диода, всегда будет иметь положительный потен-
Рис. 61. Схема и графическое изображение выпрямления
переменного тока с помощью диода
циал,. Рассмотренная основная схема выпрямления в различных
случаях несколько видоизменяется, но принцип её остаётся во
всех схемах применения диода.
§ 31. ТИПЫ КАТОДОВ
Основным материалом для катодов многих ламп служит туго-
плавкий металл вольфрам, имеющий температуру плавления око-
ло 3400°. Сначала все лампы делали с чисто вольфрамовыми ка-
тодами, но они очень неэкономичны, так как их нужно накали-
вать до высокой температуры, на что приходится затрачивать
большую энергию. В дальнейшем были изобретены активирован-
ные катоды. Они делаются из вольфрама или другого металла, на
поверхность которого наносится слой из некоторых активных ме-
таллов или окисей, обладающих способностью хорошо выделять
электроны при сравнительно низких температурах. Вследствие
этого для накала активированных катодов требуется гораздо
меньше энергии. Все современные радиолампы для радиоприём-
ников имеют активированные катоды. Только некоторые мощные
электронные лампы для передатчиков изготовляются с чисто воль-
фрамовым катодом.
При повышении температуры накала эмиссия катода возра-
стает, но уменьшается срок его службы. Поэтому катод изготов-
ляют так, чтобы эмиссия происходила при наименьшей возмож-
ной температуре накала и чтобы на накал его тратилось как
можно меньше энергии.
Рассмотрим и сравним основные типы катодов.
У вольфрамового катода эмиссия получается при температуре
порядка 2300°, что соответствует белому или светло-жёлтому
105
накалу. Она значительно меньше, чем у активированных катодов.
Зато ценным качеством вольфрамового катода является постоян-
ство его эмиссии и нечувствительность к перекалу. Это означает,
что после временного перекала эмиссия катода не уменьшается.
У активированных катодов эмиссия не так постоянна, от перекала
она легко теряется, и восстановить её уже не удаётся. Конечно, и
для вольфрамового катода значительный перекал также опасен,
так как нить может попросту расплавиться.
Потеря эмиссии у активированных катодов при перекале объ-
ясняется тем, что при повышенной температуре активный слой
испаряется. Таким образом, лампа с активированным катодом, по-
терявшим эмиссию от перекала или от долгой работы, может
иметь целую нить, но без активного слоя. Срок службы активиро-
ванных катодов определяется понижением эмиссии на 10 или 20%
вследствие истощения активного слоя. А у вольфрамовых катодов
он определяется таким же понижением эмиссии за счёт того, что
катод постепенно испаряется под действием высокой температуры
и становится всё тоньше и тоньше, уменьшая свою поверхность.
Недостатком активированных катодов является не вполне ус-
тойчивая работа их при высоких анодных напряжениях. Возни-
кающие в небольшом количестве в лампе даже при хорошем ва-
кууме положительные ионы под действием высокого анодного
напряжения с такой силой ударяют в катод, что разрушают его
активный слой. Подобная ионная бомбардировка не опасна для
вольфрамовых катодов.
Следует отметить, что для ламп с вольфрамовым катодом не
требуется применять геттер и поэтому баллон у них прозрачный.
Это объясняется тем, что испаряющиеся частички вольфрама об-
разуют на внутренней поверхности баллона слой, поглощающий
газы.
В настоящее время применяются следующие типы активиро-
ванных катодов.
Карбидированный катод изготовляется из вольфрама или
молибдена с примесями металла тория и углерода. Раньше при-
менялись тарированные катоды, не содержавшие углерода и легко
терявшие эмиссию. Карбидированные катоды имеют рабочую тем-
пературу около 1700° и более устойчивую эмиссию. Они приме-
няются в некоторых лампах средней мощности, работающих при
анодных напряжениях не свыше 1500 в.
Оксидный катод изготовляется из никелевой или платиновой
проволоки, поверхность которой покрывается окисями металлов
бария, стронция, кальция. Рабочая температура его 800°, эмиссия
значительно больше, чем у вольфрамового и карбидированного
катодов. Оксидный катод широко применяется в самых различных
лампах, но имеет непостоянную эмиссию и не пригоден для дли-
тельной непрерывной работы при высоких анодных напряжениях.
Он выдерживает кратковременный небольшой перекал, но зато
106
уменьшение накала ниже нормального может вызвать его перего-
рание 9- В последнее время оксидный катод с успехом использует-
ся для так называемой импульсной работы. При кратковремен-
ном действии высоких анодного и сеточного напряжений от него
можно получить эмиссию, во много раз большую, чем при непре-
рывной работе. Но после каждого импульса необходимо давать
катоду «отдых», чтобы в оксидном слое накопилось достаточно
большое количество полусвободных электронов, необходимое для
создания следующего импульса.
Бариевый катод изготовляется из вольфрамовой проволоки,
покрытой медью, на поверхность которой нанесён слой окиси ба-
рия и металлического бария.
Активный слой наносится после того, кай произведена откач-
ка лампы. Для этого в лампу кладут таблетку так называемого
термита бария. После откачки лампу помещают в электромагнит-
ное поле высокой частоты, она нагревается и из термита испа-
ряется барий, который оседает на катоде, создавая активный слой.
Бариевый катод используется в некоторых лампах небольшой
мощности с накалом от постоянного тока. Рабочая температура у
него около 600°, эмиссия не меньше, чем у оксидного катода.
Лампы с активированным катодом легко отличить потому, что
у них слабый накал катода. Карбидированный катод имеет жёл-
тый накал, оксидный катод — красный, а бариевой — совсем
тёмный, едва заметный на глаз. Кроме того, эти лампы имеют на
баллонах зеркальный или тёмный налёт геттера.
Нити накала, непосредственно излучающие электроны, назы-
ваются катодами прямого или непосредственного накала.
Лампы с такими катодами применяются в батарейных приёмни-
ках и в переносных радиостанциях, для которых важен эконом-
ный расход энергии источника накала. В большинстве случаев
катоды прямого накала нельзя накаливать переменным током, так
как накал нити будет меняться с частотой, равной удвоенной час-
тоте питающего тока, и эмиссия лампы будет пульсировать с такой
же частотой. Только в случае сравнительно толстой нити, которая
не будет успевать остывать при колебаниях тока, можно питать
накал переменным током.
В лампах для приёмников и усилителей с питанием от сети
переменного тока применяют специальные подогревные катоды,
называемые иначе катодами косвенного накала или эквипотен-
циальными катодами. Подогревные катоды впервые предложил
А. А. Чернышёв.
Современный подогревный катод изображён на рис. 62 а. Като-
дом является никелевая трубочка с оксидным слоем, а нить нака-
ла покрыта слоем особой теплостойкой изоляции из так называе-
мого алунда (окисел алюминия) и вставлена внутрь катода в ви-
х) Если в это время есть значительный анодный ток.
107
де прямой петли или петли, свёрнутой в спиральку. Таким обра-
зом, нить и катод отделены друг от друга. Нить служит только
для подогрева, а катод только для создания эмиссии. Ток накала
по катоду не проходит. Тепловая инерция такого катода настолько
Рис. 62. Устройство подогревных катодов и схема включения
лампы с подогревным катодом
велика, что для нагрева или охлаждения его нужны десятки се-
кунд. Поэтому при колебаниях величины переменного тока тем-
пература катода будет оставаться неизменной. Зато лампа начи-
нает работать не сразу после включения накала, а через 20—40 се-
кунд, когда весь катод прогреется.
Встречаются также катоды в виде цилиндрика с донышком,
на которое нанесён оксидный слой (рис. 62 6). Внутри такого ка-
тода находится подогреватель.
Схема включения лампы с подогревным катодом показана на
рис. 62 в. Цепь накала может быть совершенно отдельной, не сое-
динённой ни в одной точке с цепью анода (общего минуса нет).
Вывод от катода лампы присоединяют к минусу источника анод-
ного напряжения. Иногда катод соединяют с одним концом нити.
При применении ламп с подогревным катодом в различных
схемах следует иметь в виду, что изоляция между катодом и
нитью, находясь в накалённом состоянии, выдерживает без опас-
ности пробоя напряжение не свыше 100 в (редко большее).
Благодаря большим размерам катода лампы с подогревным
катодом имеют значительно большую эмиссию, чем лампы прямо-
го накала, и по своим качествам лучше. Если же сделать у ламп
прямого накала нить большого диаметра, то придётся значитель-
но увеличить ток накала, что нежелательно, так как необходимо
экономить энергию батареи накала. Лампы с катодом прямого на-
кала имеют обычно тонкую нить и потребляют на накал меньший
ток, чем лампы с подогревным катодом.
108
Для переносных радиостанций лампы с катодом прямого
накала удобнее ещё и потому, что после включения накала они
сразу же начинают работать. Если же, например, в приёмнике ра-
диостанции используются лампы с подогревным катодом, то при
двусторонней связи накал их должен оставаться включённым и
тогда, когда станция работает на передачу. Непрерывный накал
ламп в этом случае приводит к дополнительному расходу энергии,
что недопустимо для маломощных радиостанций, питаемых от
сухих батарей и аккумуляторов. Поэтому лампы с подогревным
катодом применяются лишь в радиостанциях средней и большой
мощности и в радиоаппаратуре с питанием от электросети.
В последнее время разработаны и стали применяться новые
типы катодов, обладающие высокой эмиссией и большой стой-
костью к ионной бомбардировке. Они дают очень большую эмис-
сию в импульсном режиме и имеют сравнительно простое устрой-
ство. к ним относятся бариево-вольфрамовые катоды, иначе на-
зываемые L-катодами, оксидно-ториевые катоды и другие.
Катоды всех ламп могут хорошо работать при небольшом не-
докале, давая эмиссию лишь немного меньше нормальной. Такой
режим желателен для увеличения срока службы ламп. Только для
оксидного катода, как мы уже отмечали, при наличии значитель-
ного анодного тока недокал опасен. Наоборот, даже незначитель-
ный перекал катода, не давая во многих случаях заметного улуч-
шения работы лампы, резко сокращает срок её службы.
§ 32. ХАРАКТЕРИСТИКА ДИОДА
Для лампы всегда устанавливается нормальное или несколько
пониженное напряжение накала, которое остаётся постоянным.
Анодное напряжение во время работы меняется. Например, в схе-
ме выпрямителя (рис 61) на анод лампы подаётся переменное
напряжение от генератора.
При выборе электронных ламп весьма важно знать зависи-
мость между анодным током и анодным напряжением. График
этой зависимости называется характеристикой диода.
Пример такой характеристики дан на рис. 63а. По вертикаль-
ной оси отложен анодный ток Iа в миллиамперах, а по горизон-
тальной оси — анодное напряжение Ua в вольтах.
Когда анодное напряжение равно нулю, анодный ток тоже
равен нулю, так как электроны не притягиваются анодом. Увели-
чение анодного напряжения вызывает возрастание анодного тока,
сначала медленное, а затем более быстрое. В известных пределах
анодный ток растёт равномерно, а затем его возрастание замед-
ляется и почти совсем прекращается. Дальнейшее увеличение
анодного напряжения уже не вызывает заметного увеличения
анодного тока. Это явление называют насыщением, а соответст-
вующий анодный ток — током насыщения I нас (на рис. 63а
109
Iнас =20 ма при С7Л=6О в). Насыщение объясняется следующим
образом. При малых анодных напряжениях не все электроны,
вылетающие из катода, достигают анода. Значительная часть их
возвращается на катод и образует в пространстве вокруг катода
электронное облачко, имеющее пространственный (или объёмный)
заряд (рис. 57). Этот объём-
Рис. 63. Характеристики диода
катода уменьшается. При
ный отрицательный заряд от-
талкивает вылетающие из
катода электроны и мешает
аноду притягивать их. Если
анодное напряжение мало,
то только электроны, выле-
тевшие из катода с большой
скоростью, смогут преодолеть
действие объёмного заряда.
Анодный ток в этом случае
сравнительно мал. Режим,
при котором на анод попа-
дает только часть электронов,
испускаемых катодом, назы-
вается режимом ограничения
(точнее режимом ограниче-
ния анодного тока объёмным
зарядом). Нормально лампы
работают именно в режиме
ограничения. Иногда лишь
на небольшие промежутки
времени достигается режим
насыщения.
По мере увеличения анод-
ного напряжения всё боль-
шее число электронов летит
к аноду под влиянием его
притягивающего действия, и
электронное облачко вокруг
достаточно большом анодном
напряжении уже все электроны движутся на анод, и облачко ис-
чезает. Анодный ток в данном случае и будет током насыще-
ния I наС' Очевидно, что ток насыщения диода равен току эмис-
сии I 9м, который определяется полным числом электронов, испу-
скаемых катодом каждую секунду.
Таким образом, в режиме насыщения все электроны, испускае-
мые катодом, летят на анод.
Если увеличить накал, то эмиссия возрастёт и соответственно
увеличится ток насыщения. При уменьшении накала эмиссия и
ток насыщения уменьшаются. На рис. 636 показаны для примера
характеристики диода для нескольких значений напряжения
накала UH.
110
В современных лампах режим насыщения не бывает выра-
жен резко: ток насыщения при увеличении Ua не остаётся по-
стоянным, а постепенно растёт, т. е. характеристика в области на-
сыщения имеет подъём. Причиной этого являются автоэлектрон-
ная эмиссия — вырывание электронов полем анода и дополни-
тельный нагрев катода самим анодным током. Наиболее резко вы-
ражено насыщение у вольфрамового катода, а у оксидного като-
да оно мало заметно, так как электрическое поле анода, проникая
в толщу оксидного слоя, создаёт значительную автоэлектронную
эмиссию.
Кроме того, оксидный слой имеет довольно большое сопротив-
ление, и поэтому он особенно сильно дополнительно нагревается
током анода.
Следует отметить, что в действительности при Ua= 0 анодный
ток не равен нулю, а имеет некоторую небольшую величину. Это
объясняется тем, что электроны вылетают из катода с различными
скоростями и некоторые из тих, имеющие наибольшие скорости,
могут долетать до анода, преодолевая отталкивающее действие
электронного облачка. Анодный ток уменьшается до нуля лишь
при небольшом отрицательном напряжении анода (обычно оно
бывает порядка десятых долей вольта).
Промежуток анод—катод в работающем диоде является свое-
образным проводником, так как в нём имеются свободные элект-
роны. Можно говорить о некотором сопротивлении этого промежут-
ка. Его называют внутренним сопротивлением диода и обозначают
Я,. Величина различна в зависимости от того, каков анодный
ток: постоянный или изменяющийся. Для токов, соответствующих
средней части характеристики, /?, у диодов имеет величину по-
рядка нескольких сотен
ом. А для малых токов,
соответствующих ниж-
нему начальному уча-
стку характеристики,
это сопротивление воз-
растает до тысяч и да-
же десятков тысяч см.
§ 33.	УСТРОЙСТВО
И РАБОТА ТРИОДА
Триод отличается от
диода наличием третье-
го электрода, располо-
женного между катодом
и анодом и называемого управляющей сеткой или просто сеткой.
Сетка делается из проволоки.
На рис. 64 показаны распространённые конструкции электро-
дов триода.
Ш
Действие управляющей сетки заключается в том, что она
управляет потоком электронов внутри лампы, т. е. анодным током.
Вследствие того, что между витками проволоки сетки имеются
значительные просветы, она довольно свободно пропускает элек-
троны, летящие от катода к аноду. Но зато для электрического
поля, создаваемого положительным зарядом анода, сетка являет-
ся экраном. Это поле перехватывается сеткой и лишь (незначитель-
ная часть его проникает к катоду сквозь просветы сетки.
Таким образом, сетка экранирует катод от анода, она ослаб-
ляет действие анода на электроны, вылетающие с катода.
На рис. 65 показаны для сравнения электрические поля в дио-
де и триоде. Видно,
что сетка задержива-
ет большую часть
электрического поля.
Чем гуще сетка, тем
сильнее экранирует
она катод от влияния
анода. Вследствие
этого и отчасти пото-
му, что сетка распо-
ложена ближе к ка-
тоду, чем анод, не-
большие изменения
потенциала на сетке
оказывают гораздо
более сильное дейст-
вие на анодный ток, чем значительные изменения
потенциала
на аноде.
Будем называть напряжением сетки (напряжением на сетке
или сеточным напряжением) разность потенциалов между сеткой
и катодом, т. е. потенциал сетки относительно катода (в лампах
прямого накала все напряжения отсчитываются относительно от-
рицательного конца катода, являющегося, как мы знаем, общим
минусом).
При небольшом отрицательном напряжении сетки она оттал-
кивает электроны, но часть их всё же будет пролетать в её про-
светы благодаря притяжению анодом. Однако можно увеличить
отрицательное напряжение сетки настолько, что она будет оттал-
кивать все электроны и уничтожит совершенно анодный ток. В
этом случае говорят, что лампа заперта.
Итак, отрицательное напряжение сетки уменьшает анодный
ток и даже может прекратить его.
Положительный потенциал на сетке действует совсем иначе.
Он помогает аноду притягивать электроны из электронного об-
лачка, причём большинство электронов, несмотря на притяжение
к сетке, вследствие своей большой скорости пролетает по инерции
112
в просветы сетки и дальше притягивается к аноду, так как анод-
ное напряжение обычно значительно выше сеточного. Часть элект-
ронов всё же притягивается сеткой и попадает на неё, образуя
сеточный ток. При достаточно большом положительном напряже-
нии сетки анодный ток возрастает до величины тока насыщения,
нс одновременно значительно возрастает и сеточный ток. Поэто-
му в триоде анодный ток насыщения меньше тока эмиссии катода
на величину тока сетки.
Итак, положительное напряжение сетки увеличивает анодный
ток и может довести его до насыщения, а также создаёт сеточный
то'к.
Изменяя напряжение сетки от некоторого отрицательного до
некоторого положительного оиачения, можно изменять анодный
ток от нуля до тока насыщения. В этом и заключается управляю-
щее действие сетки.
На рис. 66 показаны схематические изображения триодов с
катодом прямого накала и с подогревным катодом, а также цепи
накала, анода и сетки. Для обозначения управляющей сетки и
всех величин, относящихся к ней, принята буква с1)-В цепь сетки
(рис. 66) включена батарея сетки Бс плюсом на сетку лампы;
Рис. 66. Схемы цепей триодов с катодом прямого
накала и подогревным катодом
штриховыми стрелками показан путь электронов сеточного
тока 1С внутри лампы от катода к сетке, а в проводах внешней
части цепи сетки — в направлении к катоду. При наличии тока
сетки в проводе катода и на участке сетка —катод внутри лампы
проходит некоторый суммарный ток, называемый током катода
в 9 Иногда вместо неё применяют букву g латинского алфавита (от анг-
лийского слова grid — сетка).
113
Рассмотренные электронные процессы в триоде при различных
напряжениях сетки наглядно показаны на рис. 67. На этом ри-
сунке стрелками показаны направления движения электронов.
Лампа
заперта
Режим ограничения
Режим
насыщения
Рис. 67. Движение электронов в триоде при различных напряжениях
на сетке
§ 34.	УСИЛЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ ТРИОДА
Основным назначением триода является усиление переменных
напряжений. Переменное напряжение, которое нужно усилить,
подводится к цепи сетки, а усиленное напряжение получается в
анодной цепи. Схема усиления с одной лампой показана на рис. 68.
Она называется ступенью или каскадом усиления. Составными
частями ступени усиления являются: лампа, источники питания
Ба и Бн и нагрузочное сопротивление Ra , включённое в анод-
ную цепь. Источник перемен-
ного напряжения присоединён
к сетке и катоду лампы. Нали-
чие переменного напряжения
на сетке вызывает пульсации
анодного тока. В течение поло-
жительного полупериода на-
пряжения сетки анодный ток
возрастает, а в течение отрица-
тельного полупериода умень-
шается. Пульсирующий анод-
ный ток содержит постоянную
и переменную составляющие.
Ra анодный ток создаёт пульси-
Рис. 68. Схема ступени усиления
На нагрузочном сопротивлении
рующее падение напряжения, которое также имеет постоянную и
переменную составляющие. Если нагрузочное сопротивление Ra
достаточно большое, то Амплитуда переменного напряжения на
114
нём UmR будет значительно больше амплитуды переменного на-
пряжения, поданного на сетку Uтс. Отношение этих двух напря-
жений называется коэффициентом усиления ступени и обозна-
чается буквой к '
к— UmR
/V - --- •
Коэффициент усиления ступени показывает, во сколько раз
данная ступень усиливает переменное напряжение.
Если, например, Umc—2 вив анодном токе под влиянием это-
го напряжения появилась переменная составляющая с амплиту-
дой /^„ = 0,5 ма, то при нагрузочном сопротивлении/?а = 40 ООО ом
получим
UmR = Ima Ra = 0,0005 • 40 000 = 20 в.
Усиление напряжения в данном случае получилось в 10 раз,
т. е. коэффициент усиления ступени равен к=^=20:2=10. Если бы
при такой же величине Ima = 0,5 ма взять Ra равным 4000 ом, то
усиления не будет, так как в этом случае Um$ = 0,0005 * 4000=2 в.
При ещё меньшей величине Ra вместо усиления получится ослаб-
ление.
Показанный примерный расчёт является приближённым, так
как надо было учитывать, что при уменьшении Ra амплитуда
переменного тока несколько возрастает.
В усилительной ступени происходит усиление мощности элек-
трических колебаний, т. е. в анодной цепи получается энергия пе-
ременного тока, значительно большая, чем в цепи сетки. Эту энер-
гию доставляет анодная батарея. Энергия электрических колеба-
ний, поступающих в цепь сетки, производит лишь управление
энергией анодной цепи. Если на сетке напряжение неизменно, то
и анодный ток постоянен. Как только на сетку станет поступать
переменное напряжение, анодный ток начнёт пульсировать, т. е.
изменяться в соответствии с изменениями напряжения сетки. За
счёт энергии анодной батареи и благодаря управляющему дейст-
вию сетки в анодной цепи появляются усиленные электрические
колебания, которые и выделяют свою энергию в анодном нагру-
зочном сопротивлении Ra . Генератором переменного анодного
тока является лампа, получающая энергию от анодной ба-
тареи.
Увеличение энергии (мощности) электрических колебаний яв-
ляется основным свойством усилительной ступени; оно отличает
её от повышающего трансформатора, который повышает напря-
жение, но не энергию (мощность).
^Триод может применяться для усиления переменных напряже
ний высокой и низкой частот. На рис. 69а дана примерная схема
По
ступени усиления высокой частоты. От приёмного колебательного
контура LiCb связанного с антенной и служащего генератором,
переменное напряжение подаётся на сетку. В анодную цепь в каче-
стве нагрузочного сопротивления включён колебательный контур
L2C2f настроенный на частоту усиливаемых колебаний
(резонансный контур).
Такой контур при резо-
нансе токов имеет боль-
шое и чисто активное
сопротивление. Г опера-
тором для него являет-
ся лампа. Постоянная
составляющая анодного
тока свободно проходит
через катушку L2 кон-
тура, а переменная со-
ставляющая создаёт на
контуре переменное на-
пряжение, значительно
усиленное по сравнению
с напряжением на пер-
вом (сеточном) кон-
туре.
Рассмотренная схе-
ма представляет собой
ступень так называемо-
го резонансного усиле-
ния высокой частоты,
широко применяющего-
ся в приёмниках и пе-
редатчиках. По причи-
нам, которые будут
рассмотрены далее, в
Рис. 69. Схемы ступеней усиления напряжения
высокой частоты (а) и низкой частоты (б)
таких ступенях вместо триодов применяют более сложные лампы.
На рис. 696 показана ступень усиления колебаний низкой час-
тоты, получаемых от микрофона М. Переменное напряжение от
вторичной обмотки микрофонного трансформатора подаётся на
сетку. В качестве анодного нагрузочного сопротивления включён
телефон Т, на котором получается усиленное переменное напря-
жение. В обеих схемах усилителей анодная батарея зашунтирова-
на конденсатором С, представляющим для переменной составля-
ющей анодного тока небольшое сопротивление.
§ 35.	ТРИОД В ЛАМПОВОМ ГЕНЕРАТОРЕ
В гл. II было выяснено, что для получения в колебательном
контуре незатухающих колебаний необходимо периодически до-
116
Рис. 70. Схема лампового
генератора с обратной связью
бавлять в контур энергию с помощью какого-либо весьма быстро
действующего реле. Таким реле может быть триод, так как замы-
кание и размыкание анодной цепи изменением потенциала на сет-
ке происходит очень быстро (до мил-
лионов раз в секунду). Электромагнит-
ное реле действует гораздо медленнее Г”	------
благодаря его значительной инерции и
на высоких частотах работать не может. |-[-------1 р—-----
Электронная лампа как реле практи-
чески не обладает инерцией на частотах
не выше 100 Мгц.
Простейший ламповый генератор
незатухающих колебаний (рис. 70)
состоит из триода, источников питания,
колебательного контура LC, включён-
ного в анодную цепь, и катушки L с в
цепи сетки, связанной индуктивно с ка-
тушкой контура L. Если накалить
катод лампы и замкнуть анодную цепь, то по ней пойдёт ток,
который зарядит конденсатор контура С. Последний будет разря-
жаться на катушку, и в контуре возникнут свободные затухающие
колебания. Частота их определяется ёмкостью и индуктивностью
контура. Переменный ток, проходящий через катушку L, индукти-
рует в сеточной катушке Lc переменное напряжение, управляю-
щее (анодным током лампы. Когда на сетку попадает отрицатель-
ная полуволна напряжения, лампа запирается. Положительная
полуволна напряжения на сетке отпирает лампу, и через неё про-
ходит анодный ток. Электроны этого тока идут в направлении от
анода к верхней обкладке конденсатора С. Если на ней в данный
момент имеется отрицательный заряд, то анодный ток подзарядит
конденсатор и тем самым скомпенсирует потери энергии в конту-
ре. Описанный процесс повторяется в каждый период.
Но если при положительной полуволне напряжения на сетке
верхняя обкладка конденсатора С заряжена положительно, то
электроны анодного тока, попав на эту обкладку, уменьшают её
заряд. Колебания в контуре не будут поддерживаться и затухнут
ещё быстрее. Чтобы этого не получилось, необходимо правильно
включить концы катушек. Если незатухающие колебания не воз-
буждаются из-за неверного включения, то достаточно переклю-
чить концы у одной из катушек или, не переключая концов, по-
вернуть одну катушку на 180° по отношению к другой. Кроме то-
го, для генерации колебаний необходимо, чтобы индуктивная
связь между катушками L и Lc была достаточна, т. е. чтобы они
находились достаточно близко друг к другу.
Ламповый генератор осуществляет преобразование энергии
постоянного тока анодной батареи в энергию переменного тока.
Это преобразование получается благодаря тому, что часть энергии
117
колебаний попадает из контура в цепь сетки и управляет анодным
током, который возмещает потери энергии в контуре. Затем снова
часть энергии переходит из контура в сеточную цепь и снова с по-
мощью лампы и анодной батареи возмещаются потери энергии в
контуре и т. д.
Связь анодной цепи с сеточной через катушки L и Lj называют
обратной связью, а процесс поддержания незатухающих колеба-
ний называют самовозбуждением.
Примером генератора незатухающих колебаний могут слу-
жить часы. Маятник подобен колебательному контуру. Закру-
ченная пружина является аналогично анодной батарее источни-
ком энергии, а роль лампы (реле) выполняет механизм часов.
Энергия закрученной пружины поддерживает незатухающие ко-
лебания маятника.
Ламповые генераторы имеют широкое применение. Они могут
генерировать токи любой частоты в зависимости от величин L и
С контура. Все радиопередатчики имеют своей главной частью
ламповый генератор. В приёмниках многих типов он также
играет важную роль.
§ 36.	ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРИОДА
Рис. 71. Схема для снятия характеристики
триода
Для изучения работы электронных ламп большую помощь ока-
зывают характеристики, т. е. графики зависимости анодного тока
1а и сеточного тока 1С от сеточного напряжения Uc или анодного
напряжения Ua.
Основной характе-
ристикой триода явля-
ется сеточная характе-
ристика — график зави-
симости анодного то-
ка от напряжения сет-
ки при постоянном
анодном напряжении и
постоянном напряже-
нии накала1)-
Характеристики три-
ода можно снять, поль-
зуясь схемой рис. 71.
В ней напряжение от
сеточной и анодной ба-
тарей подаётся на лампу через потенциометры и R2, которыми
можно изменять U с и Uа от нуля до величины напряжения бата-
реи. Напряжения измеряются вольтметрами Vi и У2- Миллиам-
перметр mA измеряет анодный ток.
!) Иногда её также называют анодно-сеточной характеристикой.
118
Установим с помощью анодного потенциометра /?2 определён-
ное анодное напряжение, например 17а=100 в, и будем поддер-
живать его постоянным. Сеточным потенциометром установим
такое отрицательное напряжение сетки, чтобы лампа была запер-
та. Пусть это напряжение равно — 16 в. Затем станем уменьшать
отрицательное напряжение сетки и измерять анодный ток. После
значения UC = Q переключим полюсы сеточной батареи и вольт-
метра V] и будем подавать на сетку положительное напряжение.
Допустим, что значения анодного тока в зависимости от напря-
жения сетки получились такими, как указано в табл. 1.
Таблица 1
Uc в	—16	— 12	—8	—4	0	+4	+8	+ 12	+16	+20	+24 | 	i
fa	0	2,5	7,5	15	22,5	30	37	42,5	45	45	45
По этой таблице построена характеристика (рис. 72). Она
имеет следующие основные участки: нижний изгиб АБ, средний
прямолинейный участок БВ, верхний изгиб ВГ и область насы-
щения ГД.
Нижний изгиб обра-
зуется потому, что при не-
котором отрицательном
напряжении сетки анод-
ный ток совсем прекра-
щается.
При напряжении на
сетке, соответствующем
нижнему изгибу характе-
ристики, около катода
имеется наиболее плотное
электронное облачко, ко-
торое сильно препятствует
движению электронов к
аноду. Этим объясняется
сравнительно малое изме-
нение анодного тока в об-
ласти нижнего изгиба.
Верхний изгиб объясняет-
ся наступлением насыще-
ния, которое достигается при некотором положительном напряже-
нии сетки, в данном случае при + 16 в. Если значительно увели-
чивать положительное напряжение сетки, то анодный ток может
даже уменьшаться. Получается так называемый перенапряжён-
ный режим, который объясняется следующим образом. Суммар-
ный (катодный) ток 1К вследствие явления насыщения растёт
119
сравнительно мало. Поэтому при значительном возрастании се-
точного тока под влиянием большого положительного напряжения
сетки анодный ток уменьшается, т. е. происходит перераспреде-
ление токов в лампе.
Анодный ток представляет собой основной ток триода. Сеточ-
ный ток в большинстве случаев является бесполезным и даже
вредным. Характеристика тока сетки I с показана на том же
рис. 72. Чтобы снять её, в цепь сетки включают миллиамперметр.
Ток сетки при отрицательном потенциале сетки отсутствует; при
нуле сеточного напряжения этот ток возникает и растёт по мере
увеличения положительного напряжения сетки. На рис. 72 штри-
хом показана также характеристика тока I к, равного сумме токов
1а и Области характеристик, соответствующие верхнему изги-
бу, режиму насыщения и перенапряжённому режиму, использу-
ются редко, поэтому в справочниках для приёмных и усилитель-
ных ламп эти участки характеристик не приводятся.
В триоде благодаря вылету электронов из катода с некоторой
начальной скоростью небольшой сеточный ток наблюдается при
Uc =0, и характеристика сеточного тока начинается, от неболь-
шого отрицательного напряжения сетки (порядка десятых долей
вольта).
Пользуясь характеристикой, можно найти величину анодного
тока для любого значения напряжения сетки при данном анодном
напряжении. Например, из характеристики рис. 72 для Uc =—6 в
получаем /Л=11 ма, для Г4= + 2 в имеем 7а=26 ма и т. д. Поль-
зоваться характеристикой приходится потому, что зависимость
анодного тока от напряжения сетки, выраженная в виде форму-
лы, настолько сложна, что её редко применяют даже в инженер-
ных расчётах.
Характеристика анодного тока, приведённая на рис. 72, полу-
чается при некотором анодном напряжении, постоянном для всех
точек характеристики. Для других анодных напряжений характе-
ристики будут иные. Форма их примерно одна и та же, но распо-
ложены они различно. При более высоком анодном напряжении
для прежних значений напряжения сетки анодные токи будут
больше. Поэтому характеристика для более высокого анодного
напряжения расположится левее. При более низком анодном на-
пряжении характеристика, наоборот, сдвинется вправо, так как
лампа будет запираться при меньшем отрицательном напряжении
сетки и величины анодных токов уменьшатся.
На рис. 73 приведена группа характеристик одной и той же
лампы для различных анодных напряжений, называемая семей-
ством характеристик. Помимо характеристик анодного тока, здесь
же показано и семейство характеристик сеточного тока. Он тем
больше, чем меньше анодное напряжение. А при большем анод-
ном напряжении ток сетки уменьшается, так как большее коли-
чество электронов под действием поля анода пролетает сквозь
сетку, несмотря на её притягивающее действие.
120
l^Ma)
О
Рис. 73. Семейство сеточных характеристик
триода для различных анодных напряжений
Ua=5Od
Ua = 1000
Ua~150Q
В зависимости от конструкции электродов лампы сеточные ха-
рактеристики анодного тока могут располагаться либо в левой
части — в области отрицательных напряжений сетки, либо в пра-
вой части — в области по-
ложительных напряжений
сетки. Поэтому характери-
стики ламп, а иногда и са-
ми лампы называют соот-
ветственно левыми пли
правыми. Чем гуще сетка,
тем меньший отрицатель-
ный потенциал запиоает
лампу, т. е. характеристи-
ки получаются более пра-
выми. В случае редкой сет-
ки лампа запирается при
большем отрицатель-
ном напряжении на сетке
и характеристики получа-
ются левыми. Приёмно-
усилительные лампы чаще
а это значит, что они работают без сеточных токов.
Кроме сеточных характеристик, часто пользуются и анодными
характеристиками, показывающими зависимость анодного тока
1а и сеточного тока / с от анодного напряжения Uа при постоян-
~Uc
всего имеют левые характеристики,
Рис. 74. Семейство анодных характеристик
триода для различных напряжений на сетке
ном напряжении сетки
Uc. В качестве- приме-
ра на рис. 74 приве-
дено семейство таких
характеристик. Они ча-
сто даются только для
отрицательных напря-
жений сетки, так как
приёмные и усилитель-
ные лампы работают
преимущественно имен-
но при таких, напряже-
ниях сетки во избежа-
ние появления сеточно-
го тока.
Основная анодная
характеристика для
Uc =0 расположена так
же, как и характе-
ристика диода. Она
начинается от точки,
где напряжение анода
равно нулю. От этой же
121
точки начинаются характеристики для положительных значений
напряжения сетки, но идут они выше основной характеристики, так
как величины анодных токов при плюсе на сетке получаются боль-
ше. Характеристики для отрицательных значений напряжения сетки
расположены правее основной характеристики и начинаются от не-
которых точек, соответствующих определённому положительному
напряжению на аноде. Например, характеристика для Uc =—4 в
начинается от точки, соответствующей (7а = 80 в. Это означает,
что при анодных напряжениях меньше 80 в лампа заперта благо-
даря наличию на сетке отрицательного потенциала — 4 в. Анало-
гично характеристика для Uc = —8 в начинается от точки,
соответствующей Ua= 160 в, так как напряжение сетки — 8 в ещё
сильнее запирает лампу. Из анодных характеристик также можно
определить величину анодного тока для различных значений на-
пряжения сетки и анодного напряжения. Например, для Uc =—2в
и [/Л=120 в находим /а=1 /ма, а при увеличении анодного на-
пряжения до 160 в анодный ток возрастает до 2,2 ма. Штриховая
кривая на рис. 74 изображает характеристику тока сетки при не-
котором положительном сеточном напряжении.
Представляет интерес область характеристик при малых анод-
ных напряжениях (область перенапряжённого режима). В этом
режиме электроны, пролетевшие сетку, в промежутке сетка —
анод тормозятся и в большинстве возвращаются на сетку. Ток
сетки получается большим, а между сеткой и анодом образуется
второе электронное облачко. Увеличение анодного напряжения
вызывает рассасывание этого облачка. Электроны из него летят
к аноду. Ток анода резко возрастает, а ток сетки резко умень-
шается.
§ 37.	ПАРАМЕТРЫ ТРИОДА
Параметрами электронной лампы называют постоянные вели-
чины, определяющие её свойства. Главными параметрами триода,
характеризующими усилительные качества лампы, являются: кру-
тизна, внутреннее сопротивление и коэффициент усиления.
Величина крутизны S показывает, на сколько миллиампер из-
меняется анодный ток при изменении напряжения сетки на 1 в,
если анодное напряжение постоянно.
Таким образом, крутизна характеризует влияние потенциала
сетки на анодный ток. Крутизна обычно выражается в миллиам-
перах на вольт (ма/в). Если, например, при изменении напряже-
ния сетки на 3 в анодный ток изменился на 4,5 ма, а анодное на-
пряжение было неизменным, то крутизна
__ 4,5ма  ] 5ма
Зв	в
Это значит, что изменение напряжения сетки на 1 в вызывает
изменение анодного тока на 1,5 ма. Как видно, для определения
122
крутизны нужно разделить величину изменения анодного тока на
величину соответствующего изменения напряжения сетки при по-
стоянном анодном напряжении.
Чем больше величина крутизны, тем круче идёт сеточная ха-
рактеристика. Таким образом, параметр S является по существу
крутизной сеточной характеристики.
Изменения (приращения) той или иной величины в математи-
ке обозначают символом А (греческая буква дельта). Поэтому
для определения крутизны можно написать формулу
S = при Ua = const
Д(Л. к а
(символ «const» означает постоянство величины).
Крутизна зависит от конструкции лампы. Чем больше термо-
электронная эмиссия катода, чем ближе сетка к катоду и чем гуще
сетка, тем больше величина S. У различных ламп S лежит в пре-
делах примерно от 1 до 20 ма/в.
Величина крутизны на разных участках характеристики неоди-
накова: на прямолинейном участке крутизна наибольшая и почти
постоянная, а на нижнем и верхнем изгибах она уменьшается.
Приведённые выше значения крутизны для различных ламп со-
ответствуют среднему прямоли-
нейному участку характеристи-
ки лампы. Параметры ламп,
приводимые в справочниках,
всегда относятся к прямолиней-
ному участку характеристик,
лежащему в области отрица-
тельных сеточных напряжений
(для ламп с левыми характери-
стиками) .
Крутизну можно легко опре-
делить из характеристики лам-
пы. На рис. 75 изображены две
характеристики лампы для
анодных напряжений 200 и
240 в. Рассматривая прямоли-
нейный участок характеристи-
ки для Uа = 200 в, легко найти,
даёт изменение 1а от 9,5 до 5,5 -
Рис. 75. Сеточные характеристики
лампы
о изменение Uс от 0 до — 2 в,
I, т. е. на 4 ма. Отсюда находим
S =
4 ма_q ма
17= в
Для непрямолинейного участка характеристики найденная та-
ким способом крутизна является средней для данного участка.
Можно считать, что она довольно близко подходит к истинному
123
значению крутизны в средней точке этого участка (если только
он не имеет очень большой кривизны).
Чем больше крутизна, тем лучше лампа будет работать как
усилитель, так как при меньших переменных напряжениях сетки
будут получаться значительные колебания анодного тока, а следо-
вательно, и большие переменные напряжения на анодном нагру-
зочном сопротивлении. Для получения большого усиления, а так-
же и по некоторым другим соображениям, излагаемым в главе об
усилителях, обычно используют для усиления прямолинейную
часть характеристики, имеющую максимальную крутизну.
Внутреннее сопротивление RL есть отношение величины изме-
нения анодного напряжения к величине соответствующего изме-
нения анодного тока при постоянном напряжении сетки
Rt = при Uc = const.
Иначе, внутреннее сопротивление есть сопротивление лампы
между анодом и катодом для переменной составляющей анодного
тока. Оно характеризует влияние анодного напряжения на анод-
ный ток при условии постоянства сеточного напряжения.
Когда триод работает в схеме усилителя или генератора, то
переменная составляющая анодного тока возникает внутри лам-
пы под действием переменного напряжения сетки на поток элект-
ронов. Лампа играет роль генератора переменного тока и, как
всякий генератор, имеет определённое внутреннее сопротивление.
Если при постоянном напряжении сетки изменение анодного
напряжения на 20 в даёт изменение анодного тока на 4 ма, то
20
= Q QQ4 =5000 ом. Если для другой лампы такое же измене-
ние анодного напряжения на 20 в даёт изменение анодного тока
только на 1 ма, то Rt =20:0,001=20000 ом. Таким образом, если
анодное напряжение меньше влияет на анодный ток, то Rt ста-
новится больше.
У триодов различных типов R t имеет значения от 1000 (иногда
даже меньше) до 100 000 ом и зависит от конструкции электро-
дов. Чем меньше эмиссия катода, чем гуще сетка и чем ближе
она к катоду, а также чем дальше анод от катода, тем больше
Hi В различных случаях желательно иметь различную вели-
чину Rt. Например, лампы для усиления колебаний высокой час-
тоты должны иметь высокое RL, чтобы они в меньшей степени
ухудшали резонансные свойства колебательного контура, вклю-
чённого в анодную цепь, а у ламп для мощных усилителей низ-
кой частоты, наоборот, желательно иметь небольшое Rt
Рассмотрим, как можно определить RL с помощью характе-
ристик (рис. 75). При постоянном напряжении сетки Uc=—2 в
изменение анодного напряжения на 40 в (от 200 до 240 в) даёт
124
изменение анодного тока примерно на 2 ма. Отсюда находим
Я, = — =20 000 ом.
'	0,002
В пределах прямолинейной части характеристик величина RL
приблизительно постоянна и имеет наименьшее значение. На ниж-
нем и верхнем изгибах Rt увеличивается.
Не следует смешивать Ri с внутренним сопротивлением лампы
постоянному току Ro, которое не является постоянным парамет-
ром лампы и изменяется даже на прямолинейном участке харак-
теристики. Величина Ro определяется также по закону Ома де-
лением анодного напряжения Ua на анодный ток 1а. Например,
по характеристикам рис. 75 находим, что для f/a = 240 в при
Uc =—3 в анодный ток равен 6 ма и Ro = 240: 0,006 = 40 000 ом,
а для того же анодного напряжения Uа = 240 в, но при Uc=0
анодный ток равен 12 ма и поэтому Ro меньше: /?о=24О : 0,012=
= 20 000 ом.
Коэффициент усиления ц показывает, во сколько раз измене-
ние напряжения сетки действует на анодный ток сильнее, чем та-
кое же изменение анодного напряжения. Например, если для из-
менения1 анодного тока на 1 ма нужно изменить анодное напря-
жение на 40 в, а для того же изменения анодного тока достаточ-
но изменить напряжение сетки всего лишь на 2 в, то ясно, что
сетка действует в 20 раз сильнее и, значит, коэффициент усиле-
ния лампы равен 20.
Сетка действует на анодный ток сильнее, чем анод, главным
образом потому, что она задерживает большую часть электриче-
ского поля, созданного положительным зарядом анода, и тем
самым ослабляет его действие. Анод притягивает электроны, вы-
летающие из катода, благодаря электрическому полю, которое
образуется между анодом и катодом, если анод имеет положи-
тельный потенциал относительно катода. Сетка является препят-
ствием (экраном) для этого поля. Чем гуще сетка, тем большую
часть электрического поля анода она задерживает и тем слабее
действие анода на электроны. А электрические заряды самой сет-
ки действуют на электроны, вылетающие из катода, без всякого
ослабления, так как никаких препятствий для электрического поля
между сеткой и катодом нет.
Силу электрического поля можно условно характеризовать чис-
лом силовых линий. Если управляющая сетка задерживает 9/10,
т. е. 90%, электрических силовых линий, идущих от анода, а 1/10,
т. е. 10%, их пропускает через свои просветы на катод, то можно
оказать, что сетка ослабляет действие анода в 10 раз. Анод дей-
ствует в 10 раз слабее, чем сетка, и коэффициент усиления лам-
пы^равен 10. Если сетка будет гуще и задержит 95% силовых ли-
ний, а пропустит только 5% или 1/20 их, то коэффициент усиления
(1=20, так как анод действует в 20 раз слабее на анодный ток,
чем сетка. Величина коэффициента усиления лампы зависит глав-
125
ным образом от густоты сетки: чем гуще сетка, тем больше вели-
чина коэффициента усиления рь.
Коэффициент усиления является величиной, характеризую-
щей усиление переменного напряжения лампой. Пусть, например,
имеется усилитель с лампой, обладающей коэффициентом усиле-
ния |1 = 10. Предположим, что при подведении к сетке перемен-
ного напряжения с амплитудой Umc =2 в в анодной цепи полу-
чается переменная составляющая тока с амплитудой 1та = 2 ма,
т. е., иначе говоря, изменение напряжения на управляющей сетке
на 2 в создаёт изменение анодного тока на 2 ма. Если генератор
с переменной эдс 2 в включить непосредственно в анодную цепь,
то переменная составляющая анодного тока будет иметь ампли-
туду в 10 раз меньше, т. е. 0,2 ма. Чтобы получить в этом случае
переменный анодный ток /тл = 2 ма, нужно включить в анодную
цепь генератор с переменной эдс не 2 в, а 20 в Но ведь такой пе-
ременный анодный ток I та= 2 ма получается, если на сетку по-
дать переменное напряжение, равное только 2 в. Значит, подача
переменного напряжения на сетку создаёт в анодной цепи пере-
менный ток такой величины, как и от генератора с переменной
эдс в 10 раз большей величины, включённого в анодную цепь.
Из данного примера видно, что действие переменного напряже-
ния с амплитудой 2 в на сетке равноценно включению в анодную
цепь генератора с переменной эдс 2* 10 = 20 в. Роль этого генера-
тора переменной эдс в анодной цепи выполняет сама лампа.
Можно считать, что при подаче на сетку переменного напря-
жения U тс лампа действует в анодной цепи как генератор с пе-
ременной эдс, в р. раз большей, т. е. равной р- Umc. Сама лампа,
работая как генератор переменного анодного тока, получает энер-
гию от анодного источника. Такое представление о лампе, как о
генераторе переменной эдс, было впервые введено М. А. Бонч-
Бруевичем, а затем независимо от него немецким учёным Г. Барк-
гаузеном.
Итак, коэффициент усиления у- лампы действительно показы-
вает, во сколько раз увеличивается переменное напряжение с по-
мощью лампы. Однако практически невозможно использовать
полностью переменную эдс, получающуюся в анодной цепи, из-за
наличия внутреннего сопротивления лампы. В анодную цепь для
получения усиленного напряжения включают нагрузочное сопро-
тивление Ra большой величины, на котором падает часть пере-
менной эдс, развиваемой лампой. Другая часть эдс неизбежно те-
ряется на внутреннем сопротивлении Rt лампы. Отношение уси-
ленного переменного напряжения UmR, получающегося на сопро-
тивлении Ra, к переменному напряжению Umc, поданному на
сетку, есть коэффициент усиления ступени к, а отношение полной
переменной эдс, действующей в анодной цепи, к переменному на-
пряжению сетки есть коэффициент усиления самой лампы. Значит,
коэффициент усиления лампы всегда больше, чем коэффициент
усиления ступени. Если бы лампа не имела внутреннего сопро-
126
тивления, то вся переменная эдс действовала бы полностью на
нагрузочном сопротивлении и тогда коэффициент усиления сту-
пени равнялся бы р. Но такой идеальный случай практически не-
возможен.
Поясним сказанное численным примером. Пусть лампа имеет
параметры у =10, Rt = 10 000 ом и нагрузочное сопротивление
Ra =40 000 ом. Если подвести к сетке напряжение Umc — 2 в, то
в анодной цепи будет действовать эдс, равная 2-10=20 в. Она
распределится между и Ra пропорционально их величинам.
Переменное напряжение на Ra будет равно Ump =16 в, т. е. со-
ставит 80% от всей эдс, так как 40000 ом составляет 80% от пол-
ного сопротивления всей анодной цепи 50 000 ом. Коэффициент
усиления ступени в данном случае равен к=16:2=8, т. е. мень-
ше р , равного 10. Конечно, чем больше Ra по сравнению с Rt,
тем большая часть переменной эдс анодной цепи будет действо-
вать на Ra и тем ближе к будет к величине р.
Рассмотрим определение коэффициента усиления из характе-
ристик. На рис. 76 приведены характеристики лампы для анодных
напряжений 150 и 200 в. Из них видно, что при постоянном на-
пряжении сетки, например Uc=0, уменьшение анодного напря-
жения на 50 в, т. е. с 200 до
150 в, вызывает уменьшение
анодного тока с 20 до 16 ма,
т. е. на 4 ма. А если оставить
анодное напряжение неизменным,
равным 200 в, то такое же умень-
шение анодного тока на 4 ма мож-
но получить, если изменить напря-
жение сетки с 0 в до — 5 в, т. е.
на 5 в. Изменение анодного на-
пряжения на 50 в даёт такой же
результат воздействия на анодный
-за -го -ю о
Рис. 76. Сеточные характеристи-
ки лампы
ток, как изменение напряжения
сетки на 5 в. Следовательно, сет-
ка действует в 10 раз сильнее, чем
анод. Коэффициент усиления ра-
вен 10 и представляет собой отно-
шение изменений анодного на-
пряжения и напряжения сетки, дающих одинаковые изменения
анодного тока: р = 50 : 5 = 10.
Формула для определения р получается следующая
где* Д£/аи Дё/С—соответственно равноценные по действию на анод-
ный ток изменения анодного и сеточного напряжений.
У различных триодов величина коэффициента усиления в за-
висимости от конструкции лежит в пределах от 4 до 100.
127
Иногда вместо коэффициента усиления р- пользуются обрат-
ной величиной —, которая называется проницаемостью и обозна-
р
чается буквой £>. Величина D показывает, какая доля электри-
ческого поля, созданного анодным напряжением, проникает
сквозь сетку на катод. Если, например, 10, то D=— , и это
1
означает, что сквозь сетку проходит только — электрического
поля, созданного зарядом анода.
Между основными параметрами 3, /?z и р. существует весьма
простая зависимость, позволяющая всегда найти один из этих
параметров, если известны два других. Её называют внутренним
уравнением лампы или формулой Баркгаузена. Она имеет сле-
дующий вид
р — Ri 3.
Крутизна характеристики в этой формуле должна быть выра-
жена в амперах на вольт. Можно также 3 выражать в миллиам-
перах на вольт, a /?z — в килоомах. В справедливости приведён-
ной формулы легко убедиться, если подставить в неё выражения
параметров через величины A Ua, MJC и А/а и сократить пра-
вую часть на А/а.
Пример 1. Найти коэффициент усиления лампы, имеющей T?z = 20 000 ом
и 5 = 4 ма/е.
Решение.
р = 20 000-0,004 = 80.
Пример 2. Лампа имеет параметры р = 25 и 5 = 2 ма/в. Найти её внут-
реннее сопротивление.
Решение.
Из формулы р = /?z5 следует, что /?z = р: 5 = 25: 0,002= 12 500 ом.
Мы рассмотрели нахождение параметров триода из его сеточ-
ных характеристик. Можно определить их и из анодных харак-
теристик.
Кроме основных трёх параметров, лампы каждого типа харак-
теризуются ещё величинами нормальных питающих напряжений,
током эмиссии, сроком службы, максимально допустимой мощ-
ностью потерь на аноде и другими данными.
Максимально допустимая мощность потерь на аноде Ра макс
зависит от размеров, конструкции и материала анода. Она являет-
ся важным параметром для каждой лампы. Величина Р амакс ле-
жит в пределах от десятых долей ватта до десятков ватт и даже
до многих киловатт у мощных ламп.
Электроны анодного тока под влиянием притяжения к аноду
развивают большую скорость и со значительной силой ударяют в
анод. Скорость электронов тем выше, чем больше анодное напря-
128
жение. Например, если Ua = 100 в, то скорость электронов при
ударе об анод достигает 6000 км в секунду. В результате «элек-
тронной бомбардировки» ат од нагревается. Он может накалиться
докрасна или добела и даже расплавиться. Величина мощности
Ра, рассеиваемой на аноде, подсчитывается по формуле.
Pa = Ia Va-
Например, если Ua = 30 в, а I а =20 ма, то мощность, рассеи-
ваемая на аноде, Ра =30*0,02 = 0,6 вт.
Эта мощность является потерянной, так как нагрев анода не
нужен. Чрезмерный нагрев анода даже опасен — анод может
расплавиться или выделить газы, которые нарушат вакуум
лампы.
Чтобы при работе лампы не перегрелся анод, всегда должно
быть соблюдено условие:Ра<Рамакс> т. е. фактически рассеиваемая
на аноде мощность должна быть меньше максимально допусти-
мой. Для увеличения Р амакс увеличивают поверхность и размеры
анода, изготовляют его из более тугоплавкого металла и констру-
ируют его со специальными рёбрами для увеличения площади
охлаждения. Кроме того, для лучшего охлаждения производят
чернение анода, так как чёрная поверхность больше излучает теп-
ловые лучи, чем светлая. В мощных лампах применяют охлажде-
ние анода проточной водой, предложенное впервые М. А. Бонч-
Бруевичем, или воздухом с помощью специальных вентиляторов.
§ 38.	ПОНЯТИЕ О ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ ЛАМПЫ
Если в анодной цепи лампы имеется нагрузочное сопротивле-
ние, то режим работы лампы называется динамическим, в отличие
от статического режима при отсутствии нагрузочного сопротив-
ления. Рассмотренные выше сеточные и анодные характеристики
триода, а также его основные параметры S, /? z и pt относятся к
статическому режиму. Их следует называть статическими характе-
ристиками и статическими параметрами. Для сокращения терми-
нологии слово «статические» обычно отбрасывают. В радиоаппа-
ратуре лампы большей частью работают в динамическом режиме,
так как в их анодные цепи обычно включены нагрузочные сопро-
тивления. Только в случае, если эти сопротивления малы по срав-
нению с внутренним сопротивлением лампы, можно приближённо
считать режим статическим (например, если в анодную цепь в
качестве нагрузочного сопротивления включён только миллиам-
перметр или какой-либо другой прибор с малым сопротивле-
нием).
Работа лампы в динамическом режиме имеет ту особенность,
что при наличии переменного напряжения на сетке анодное на-
пряжение также изменяется. В статическом режиме анодное на-
129
пряжение Ua равно напряжению анодного источника Еа и остаёт-
ся постоянным при колебаниях сеточного напряжения, несмотря
на изменения анодного тока. А в динамическом режиме анодное
напряжение меньше, чем напряжение анодного источника, так как
часть последнего падает на нагрузочном сопротивлении
Ua = Ea-!aRa.
Если на сетку лампы подано переменное напряжение, анод-
ный ток пульсирует, меняется падение напряжения на нагрузоч-
ном сопротивлении, а следовательно, изменяется и напряжение на
аноде (7^. При этом изменение анодного напряжения всегда ока-
зывается в противофазе по сравнению с изменением сеточного на-
пряжения *)• Пусть, например, сеточное напряжение изменилось
в положительную сторону, т. е. увеличилось. Анодный ток воз-
растёт, и увеличится падение напряжения на нагрузочном сопро-
тивлении, а напряжение на аноде соответственно уменьшится,
т. е. изменится в обратную сторону по сравнению с сеточным на-
пряжением. Таким образом, изменение анодного напряжения про-
тиводействует изменениям сеточного напряжения. Когда под дей-
ствием сеточного, напряжения происходит увеличение анодного
тока, то уменьшение анодного напряжения создаёт некоторое
уменьшение анодного тока и наоборот. Благодаря этому анод-
ный ток в динамическом режиме изменяется в меньшей степени,
нежели в статическом режиме, когда нет такого противодейст-
вия со стороны анода, называемого иногда реакцией анода. Кру-
тизна лампы в динамическом режиме получается меньше стати-
ческой крутизны S.
Для изучения и расчёта работы ламп в динамическом режиме
пользуются динамической характеристикой, которую нетрудно
построить, если имеется семейство статических характеристик, а
также заданы напряжение анодного источника Е а и сопротивле-
ние нагрузки Ra. На рис. 77а показан пример построения сеточ-
ной динамической характеристики некоторой лампы для случая,
когда Е а =200 в и Ra =5000 ом.
Если Uc=—12 в, то лампа заперта и анодный ток равен нулю.
Поэтому начальная точка А динамической характеристики совпа-
дает с начальной точкой статической характеристики для Uа =
= 200 в. При уменьшении отрицательного напряжения сетки лам-
па отпирается, появляется анодный ток, который создаёт падение
напряжения на Ra, и анодное напряжение уменьшается. Чтобы
использовать для построения динамической характеристики имею-
щиеся статические характеристики, поступаем следующим обра-
х) Мы рассматриваем динамический режим только для случая, когда нагру-
зочное сопротивление является чисто активньа!. Если оно имеет реактивные
составляющие, то появляются дополнительные фазовые сдвиги. Такой случай
более сложен и практически встречается редко.
130
зом. При некотором анодном токе (7^ = 150 в, т. е. на Ra будет
падать напряжение 200—150 = 50 в. В этом случае анодный ток
можно найти по закону Ома
= Ea—Ua = _50_ = 0 01 а = ю
а Ra 5 000
Рис. 77. П остроение сеточной (а) и анодной (б) динамических характеристик
триода
Ему соответствует точка Б. Переход в эту точку осуществляет-
ся уменьшением отрицательного сеточного напряжения с —12
до —5 в.
Для U а =100 в подобным же образом найдём точку В, кото-
рой соответствует ток 1а=	=0,02 а=20 ма. При Ua =50 в
получаем точку Г, для которой имеем
Л =	= 0,03 а = 30 ма.
а 5 000
Соединив все эти точки плавной кривой, получим сеточную
динамическую характеристику, которая показывает изменения
анодного тока и анодного напряжения в зависимости от сеточного
напряжения, а также разницу между статическим и динамическим
режимами. В статическом режиме всегда Ua = Еа =200 в и поэто-
му изменение сеточного напряжения с —12 до —5 в даёт измене-
ние анодного тока на 25 ма, А в динамическом режиме анодный
ток нарастает только на 10 ма (от точки А до точки 5), так как
происходит уменьшение анодного напряжения на 50 в. Как видно,
крутизна динамической характеристики значительно меньше, чем
статической характеристики. Чем больше нагрузочное сопротив-
ление Ra, тем сильнее изменение анодного напряжения и тем мень-
ше изменение анодного тока, т. е. динамическая крутизна стано-
вится меньше и сама динамическая характеристика проходит
ниже.
131
Изучая работу тех или иных ламп в динамическом режиме,
мы будем пользоваться динамической характеристикой, изобра-
жая её без семейства статических характеристик.
Динамическая характеристика может быть также построена и
в семействе анодных статических характеристик. В этом случае
построение оказывается более простым, так как анодная динами-
ческая характеристика является прямой линией. Пусть имеется
семейство анодных статических характеристик (рис. 776) и необ-
ходимо * построить динамическую характеристику при заданных
значениях Еа и Ra. Чтобы можно было сделать сравнение, на
рис. 776 изображены анодные характеристики той же лампы, для
которой были показаны на рис. 77а сеточные характеристики, и
взяты прежние величины Еа=200 в и Ra = 5 ком.
Построение делается с помощью уравнения Ua — Ea—Ia Ra.
Это уравнение первой степени относительно Ua и 1а и, следова-
тельно, в системе координат Ia, Uа оно изображается прямой ли-
нией, которая и является анодной динамической характеристикой
(её иногда также называют линией нагрузки). Такую характери-
стику можно построить по двум точкам, в качестве которых удоб-
но взять точки её пересечения с осями координат. Если в приве-
дённом выше уравнении принять 1а =0, то получим Ua — Ea
(точка Л). В этом случае лампа заперта значительным отрица-
тельным напряжением на сетке. Точка А соответствует началь-
ной точке А сеточной динамической характеристики (рис. 77а).
Вторая точка определяется из того же уравнения, если принять
Е
Ua =0. Тогда, решая уравнение относительно /а, найдём 1 а — —'.
Ra
п	т	200 л л гл
В нашем случае 1а = — =40 ма. Отложив эту величину на оси
5
ординат, получим точку М. Прямая линия, проведённая через точ-
ки А и М, и есть анодная динамическая характеристика.
В отличие от точки А, соответствующей реальному режиму ра-
боты лампы (её запиранию), точка М не соответствует какому-
либо действительному режиму, так как при Uа =0 анодный ток
не может иметь наибольшее значение, а должен быть равен нулю.
Таким образом, точка М нужна лишь для построения динамиче-
ской характеристики, но и она, и участок линии AM около этой
точки не соответствуют действительной динамической характери-
стике (очевидно точка М соответствует случаю, когда анод и ка-
тод лампы замкнуты накоротко).
Анодная динамическая характеристика наглядно показывает,
что при изменении сеточного напряжения в положительную сто-
рону анодный ток растёт, но вместе с тем уменьшается анодное
напряжение, так как возрастает падение напряжения на сопро-
тивлении нагрузки. Имея анодную динамическую характеристику,
можно найти анодный ток, анодное напряжение и падение напря-
жения на нагрузочном сопротивлении U R при любом напряжении 132
132
на сетке. Например, если Uc =—4 в, то режим лампы определяет-
ся точкой Д. Для этой точки из графика получаем /д = 12 ма,
Ua — 140 в и U R =60 в. При токе 1а = 12 ма действительно должно
быть UR = Ia Ra =12.5 = 60 в и Ua=Ea—^=200—60=140 в.
В статическом режиме, когда сопротивление нагрузки Ra от-
сутствует, напряжение на аноде всегда равно 200 в. Тогда при
Uc— — 4 в ток равен 30 ма. Уменьшение тока в динамическом ре-
жиме до 12 ма вызвано понижением анодного напряжения с 200 в
до 140 в.
Чем больше сопротивление Ra, тем меньше ток в лампе при
всех прочих равных условиях и тем ниже проходит динамическая
характеристика (точка М расположена ниже). Однако точка за-
пирания А остаётся на месте, так как она определяется только на-
пряжением источника Еа.
Вследствие того, что анодная, динамическая характеристика
строится очень просто и позволяет удобно определять величины Uа и
UR, её часто используют для различных расчётов с электронными
лампами.
§ 39. ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНЫЕ ТРИОДЫ
Триоды, используемые для генераторов и передатчиков, опи-
сываются в гл. VIII. Рассмотрим типы триодов, применяемых в
приёмниках и усилителях.
Лампы имеют сокращённые обозначения (марки), состоящие
из букв и цифр. Обозначения по старой системе, встречающиеся
у некоторых стеклянных ламп, расшифровываются следующим
образом. Первая буква означает область применения лампы:
У — усилительная, П — приёмная, Т — трансляционная, т. е. уси-
лительная для трансляционных узлов, С — специальная, имеющая
особую конструкцию и специальное назначение. Вторая буква ука-
зывает тип катода: О — оксидный, Б — бариевый. Число, стоя-
щее за буквами, означает номер заводской разработки. Например,
СБ-242 означает: «специальная с бариевым катодом, заводская
разработка № 242».
В обозначениях приёмно-усилительных ламп по новой системе
первым стоит напряжение накала, округлённое до целого числа
вольт. Следующая буква указывает тип и применение лампы. Для
триодов принята буква С. Далее ставится число, которое различно
для ламп, имеющих остальные буквы и цифры одинаковыми, но
отличающихся по характеристикам и параметрам. В конце стоит
буква, характеризующая конструкцию лампы:. С — стеклянная
лампа нормального размера, П — стеклянная лампа малого раз-
мера («пальчиковая»), Ж — стеклянная лампа специально для
укв типа «жёлудь», имеющая малые размеры, Л — лампа с так
называемым замковым цоколем, при котором она более прочно
держится в своём гнезде, Б — миниатюрная лампа с диаметром
баллона 10 мм, А — миниатюрная лампа с диаметром баллона
133
6 мм, Д — лампа для сверхвысоких частот с так называемыми
дисковыми впаями электродов. Отсутствие последней буквы обо-
значает металлическую лампу. Например, 6С5 — металлический
триод с напряжением накала 6,3 в; 6С1Ж—стеклянный триод
типа «жёлудь» с напряжением накала 6,3 в.
Стеклянные лампы старого типа имели четырёхштырьковый
цоколь (рис. 78а) с несимметричным расположением штырьков.
Рис. 78. Цоколёвка стеклянных
триодов старого типа
Наиболее удалённый штырёк
соединён с анодом, против него
находится штырёк управляю-
щей сетки. Если лампа с подо-
гревным катодом, то катод сое-
диняется с дополнительным
штырьком, расположенным в
центре (рис. 786).
Современные 4 стеклянные и
металлические лампы имеют
8-штырьковый цоколь (рис. 79).
Штырьки расположены в виде
правильного восьмиугольника,
а в центре имеется более длин-
ный и толстый направляющий
штырёк — ключ — из изоляционного материала с выступом,
обеспечивающим правильную постановку лампы в гнёздах.
Штырьки принято нумеровать, как показано на рис. 79. Нить
накала у ряда ламп соединена со штырьками 2 и 7, катод — со
штырьком 3. Штырёк 1 соединён с металлическим баллоном или
с металлическим слоем на
стеклянных баллонах некото-
рых ламп. Анод часто соеди-
нён со штырьком 3. Однако у
многих ламп электроды сое-
динены со штырьками в ином
порядке и поэтому в каждом
отдельнохм случае надо руко-
водствоваться схемой цоко-
лёвки, приводимой в спра-
вочниках по лампам. Ненуж-
ные штырьки на цоколе от-
сутствуют. На рис. 79 пока-
Рис. 79. Расположение штырьков на
восьмиштырьковом цоколе и пример
цоколёвки (триод 6С5)
подогревным катодом. Металл и-
>ко с подогревным катодом. По
зана цоколевка металличе-
ского триода 6С5. Имеющие-
ся штырьки аачернены.
Триоды делятся на лам-
пы с катодом прямого накала и
ческие лампы выпускаются тол:
своему назначению триоды делятся на маломощные с большим р,
134
маломощные со средней величиной
|i и мощные с малой вели-
чиной |Л.
Рассмотрим кратко конструкцию современных ламп. Разме-
ры баллона зависят от мощности лампы. В более мощных
лампах электроды имеют боль-
шие размеры и могут излучать
большее количество тепла. Эти
тепловые лучи нагревают бал-
лон. Чтобы его температура не
стала недопустимо высокой,
приходится увеличивать поверх-
ность баллона.
Электроды стеклянных ламп
укрепляются на ножке, которая
представляет собой стеклянную
трубку, сплющенную на одном
конце. В неё впаяны проволоч-
ки из платинита (сплав железа
с никелем, расширяющийся при
Рис. 80. «Ножка» для монтажа
электродов и внешний вид стеклянной
лампы
нагревании так же, как и стек-
ло) для присоединения выводов
от электродов. Эти проволочки
верхними концами приварены к более толстым проволокам, слу-
жащим для крепления электродов и называемым траверсами
(рис. 80а). Нижние концы платинитовых проволочек спаяны с
медными проводничкамц, идущими к контактным штырькам цо-
коля. Через ножку лампы проходит также стеклянная трубочка
для откачки воздуха из баллона (штенгель), которая после от-
качки запаивается. В некоторых лампах откачку производят че-
рез «сосок» на баллоне. Траверсы крепятся выше и ниже электро-
дов в слюдяных пластинках, благодаря чему сохраняется опреде-
лённое расстояние между электродами. Слюдяные пластинки
плотно входят в баллон (рис. 806) и обеспечивают неизменное и
прочное расположение электродов. Такая конструкция даёт ма-
лое отклонение параметров от нормальных величин.
Металлические лампы по сравнению со стеклянными имеют
следующие преимущества: меньшие размеры, большую прочность,
большее постоянство параметров и меньшее отклонение их от
норм, хорошую экранировку электродов от влияния внешних элект-
рических и магнитных полей, так как экраном является сам баллон.
Недостатком металлических ламп является худшая теплоотдача.
Даже у ламп средней мощности баллон сильно нагревается
(можно обжечь руки). В металлических лампах имеется больше
путей для проникновения воздуха в баллон. Поэтому металличе-
скими сейчас делают только некоторые маломощные лампы.
Баллон металлических ламп делается из стали. В старых лам-
пах к нижней части баллона приваривался диск из металла «фер-
135
нико» (сплав железа с «никелем вроде платинита) с отверстиями
(рис. 81 а), в которые были впаяны капли стекла. Через эти капли
были пропущены выводы (траверсы) электродов в виде прово-
лочек из «фернико». Металлическая трубочка для откачки нахо-
дилась внутри -ключа цоколя. В дальнейшем стали делать сплош-
К электродам^ 7 Стекло
Фернико
штенгель
/Г шггНлрЬкам цоколя
у металлической лампы
Рис. 81. Выводы от электродов
ное стеклянное донышко, впаянное в кольцо из «фернико», кото-
рое, в свою очередь, сварено с баллоном. Через стекло проходят
выводы (рис. 81 б). Если имеется вывод наверху баллона, то его
также делают в стекле, впаянном в отверстие баллона.
Специально для ультракоротких волн (для работы на часто-
тах до 300—600 МгЦ)делаются лампы типа «жёлудь» (рис. 82 а).
Их электроды имеют весьма малые размеры, так как на укв
важно уменьшить междуэлектродные ёмкости. Расстояние между
электродами также сделано возможно меньшим, чтобы уменьшить
время полёта электронов в лампе. Последнее должно быть мень-
ше, чем период колебаний, который на укв очень мал. Выводы от
электродов сделаны через стекло баллона короткими прямыми
проводничками.
Пальчиковые лампы (рис. 82 б) представляют собой миниа-
тюрные стеклянные лампы без цоколя, предназначенные для ра-
боты на частотах до 200 Мгц. Через утолщённое стеклянное ос-
нование лампы сделаны выводы от ^электродов в виде семи или
девяти заострённых проводничков. Эти лампы более удобны, чем
«жёлуди». Сейчас они выпускаются с катодом прямого накала на
UH=\,2 в и с подогревным катодом на напряжение нака-
ла 6,3 в.
Наиболее распространёнными являются маломощные триоды
6Ф5, 6С5 и 6С2С, а также триод типа «жёлудь» 6С1Ж и пальчи-
ковые триоды 6С1П и 6С2П. В малогабаритной серии на напря-
жение накала 2 в выпускались маломощные триоды УБ-240 и
2Ф2М. Мощными оконечными триодами являются лампы: УО-186
с напряжением накала 4 в, 6С4С и 2С4С.
В последнее время выпускаются миниатюрные бесцокольные
лампы (рис. 82 в) с подогревным катодом на напряжение накала
136
6,3 в, например триод 6С6Б и другие. У этих ламп выводы от элек-
тродов сделаны лужёным проводом толщиной 0,4 мм. Они распо-
ложены в ряд вдоль стеклянной ножки. На баллон наклеена бу-
мажная этикетка с названием лампы и указанием расположения
выводов. Кроме того, у одного края ножки лампы имеется цвет-
Рис. 82. Внешний вид лампы типа «жёлудь» (а), пальчиковой
лампы (6) и миниатюрной бесцокольной (в)
ная метка, от которой ведётся отсчёт расположения выводов. При
применении таких ламп в высокочастотных ступенях укв аппара-
туры выводы от электродов обрезаются до минимально возмож-
ной длины, достаточной для впайки их в схему.
§ 40.	НЕДОСТАТКИ ТРИОДА
Триоды имеют два существенных недостатка. Первый из
Них — это недостаточный коэффициент усиления, так как сетка
недостаточно экранирует катод от действия анода и значительная
часть электрического поля анода всё же проникает через прос-
веты сетки. Если в триоде сделать очень густую сетку, то электро-
ны почти не смогут пролетать к аноду, анодный ток будет очень
мал. Лампа будет легко запираться при сравнительно малом от-
рицательном сеточном напряжении и почти вся её характеристика
будет располагаться в области положительных значений напря-
жения сетки, при которых сеточный ток чрезмерно велик, что не-
желательно. Триод с высоким р- всегда имеет «правую» харак-
теристику. Практически триоды могут иметь .наибольшую вели-
чину |х до 100.
Второй недостаток триода — значительная ёмкость между ано-
дом и сеткой. Между любыми электродами лампы, как между ме-
137
Рис. 83. Ёмкость анод—сетка в ступени усиле-
ния высокой частоты

таллическими проводниками, разделёнными друг от друга ди-
электриком (вакуумом), имеются ёмкости. Их величина состав-
ляет всего лишь несколько пикофарад, но они оказывают сущест-
венное влияние на работу лампы.
ёмкость анод — сетка Сас, называемая проходной, особенно
вредно влияет в ступени усиления высокой частоты (рис. 83).
При наличии этой ём-
кости между анодной и
сеточной цепями полу-
чается ёмкостная обрат-
ная связь, которая вред-
на для усилителя. Её
называют паразитной
обратной связью. Она
может превратить уси-
литель в генератор с
самовозбуждением. Ес-
ли в усилителе высокой
частоты возникает ге-
нер ация	собствен н ых
колебаний («паразитная генерация»), то правильная работа уси-
лителя нарушается, так как он должен только усиливать прини-
маемые сигналы. Кроме того, генерирующий усилитель высокой
частоты приёмника излучает через антенну мешающие другим
приёмникам волны, что также недопустимо.
Таким образом, триод не пригоден для усиления высокой ча-
стоты в приёмниках. В ступенях усиления низкой частоты ёмкость
Сас не оказывает такого вредного влияния, так как её ёмкостное
сопротивление при низкой частоте велико и обратная связь через
эту ёмкость будет очень слабая.
Следует отметить, что триод имеет ещё две междуэлектрод-
ные ёмкости, которые также иногда оказывают вредное влияние
на работу лампы, ёмкость между сеткой и катодом Сск называет-
ся входной. Она бесполезно нагружает источник усиливаемого
переменного напряжения, подключённый к сетке лампы. На низ-
ких частотах сопротивление входной ёмкости очень велико и она
практически не влияет на работу лампы. Но с повышением час-
тоты её сопротивление уменьшается и возрастает протекающий
через неё ёмкостный переменный ток. Он создаёт потерю напряже-
ния на внутреннем сопротивлении источника усиливаемого на-
пряжение, и тогда полезное переменное напряжение на сетке
уменьшается. Чем выше частота и чем больше внутреннее сопро-
тивление источника, тем сильнее сказывается это явление.
Выходной ёмкостью называется ёмкость между анодом и като-
дом Сак. Она шунтирует анодное нагрузочное сопротивление. Ре-
зультирующее сопротивление нагрузки уменьшается и усиление
снижается. Это шунтирующее влияние практически незаметно на
138
низких частотах^ но оно становится сильнее с повышением часто-
ты, когда сопротивление ёмкости С ак уменьшается.,
Указанное вредное влияние ёмкостей Сск и С ак не имеет ме-
ста, если в сеточной и анодной цепях включены резонансные кон-
туры, как это обычно бывает в усилителях высокой частоты и гене-
раторах (рис. 69а и 70). В этом случае ёмкости Сск иСа/с только
несколько увеличивают ёмкости контуров. Всё сказанное об ём-
костях С кс и С ак остаётся в силе и для более сложных ламп.
§ 41.	УСТРОЙСТВО И РАБОТА ТЕТРОДА
Недостатки триода в значительной степени уменьшаются вве-
дением в лампу четвёртого электрода в виде сетки, расположен-
ной между анодом и управляющей сеткой и называемой экрани-
рующей сеткой. Такая четырёхэлектродная лампа называется
тетродом.
Экранирующая сетка вместе с управляющей сеткой экрани-
руют катод от электрического поля анода, в результате чего зна-
чительно возрастает коэффициент усиления ч, а паразитная ём-
кость анод — управляющая сетка становится весьма малой.
Поясним это следующим примером. Пусть коэффициент уси-
ления триода равен 20, а Сас=10 пф. Введём экранирующую сет-
ку, которая пропускает через свои просветы только 1/50 долю
электрического поля, созданного анодом. Число силовых линий,
доходящих до управляющей сетки, станет в 50 раз меньше. Управ-
ляющая сетка пропустит только V20 часть силовых линий и до
катода дойдёт лишь 1/20 от 1/50, т. е. 1/1000 часть силовых линий.
Действие анода ослабляется в 1000 раз и, следовательно, коэф-
фициент усиления лампы равен 1000. Таким образом коэффици-
ент усиления увеличился в 50 раз, а ёмкость анод — управляю-
щая сетка уменьшилась в 50 раз и будет составлять всего лишь
0,2 пф. Чтобы получить в триоде р- =1000, нужно иметь густую
сетку, которая пропускала бы только 1/1000 силовых линий. Но
такая густая сетка почти не будет пропускать анодный ток. А в
тетроде обе сетки не являются чрезмерно густыми, и электроны
пролетают через них сравнительно свободно. Обычно экранирую-
щая сетка делается гуще управляющей.
Некоторые силовые линии могут проходить от анода к управ-
ляющей сетке не через экранирующую сетку, а обходным путём,
и в результате паразитная ёмкость анод — управляющая сетка
не получается достаточно малой. Поэтому в тетроде делаются ещё
металлические экраны, преграждающие силовым линиям обход-
ный путь. На рис. 84 показаны конструкция электродов (анод для
наглядности разрезан) и схематическое изображение тетрода.
Вредная паразитная ёмкость создаётся также между вывода-
ми анода и управляющей сетки, а-также между проводами анод-
139
ной и сеточной цепей в самой схеме. Для её уменьшения выводы
анода и управляющей сетки в тетродах, предназначен-
ных для усиления высокой частоты, разносят возможно дальше
друг от друга или помещают между ними дополнительные экраны.
Экранирование анодных проводов от сеточных производят и вне
лампы. Провод управ-
сетки
Рис. 84. Конструкция электродов и схематиче-
ское изображение тетрода
ляющей сетки заключа-
ют в экранирующую
оболочку и ставят экра-
ны, разделяющие дета-
ли анодной и сеточной
цепей. Стеклянные лам-
пы иногда помещают в
металлический экрани-
рующий чехол. Экраны
соединяются с металли-
ческим корпусом при-
ёмника, который соеди-
нён с землёй и с общим
минусом схемы.
§ 42.	ВКЛЮЧЕНИЕ
ТЕТРОДА
Экранирующую сет-
ку нельзя соединять с
катодом (с общим
минусом), так как на
промежутке катод —
экранирующая сетка внутри лампы не будет разности потенциа-
лов, необходимой для движения электронов к аноду. Сам анод
слабо притягивает электроны, вылетающие из катода, так как его
поле действует через две сетки. В результате анодный ток будет
очень мал. Чтобы этого не произошло, на экранирующую сетку
подают положительное напряжение Uc2, составляющее обычно
от 20 до 50% анодного напряжения. По цепи экранирующей сет-
ки течёт ток 1с2, образуемый электронами, которые притягивают-
ся к этой сетке. Имеются три основных способа подачи напряже-
ния на экранирующую сетку.
Самый простой способ — подача напряжения от части анод-
ной батареи (рис. 85 а). Однако у анодной батареи может не
быть нужных отводов и поэтому такой способ применяется редко.
Наиболее распространена подача напряжения на экранирующую
сетку через понижающее сопротивление Rc2 (рис. 85 б) в несколь-
ко десятков тысяч или даже сотен тысяч ом (для маломощных
тетродов). Ток экранирующей сетки.12с, проходя через это сопро-
140
тивление, создаёт на нём падение напряжения, которое вычитает-
ся из напряжения анодной батареи Еа_
If)
Рис. 85. Способы подачи напряжения на экранирую-
щую сетку тетрода
U(Я ~~ Еа	1с2 Rtf’
Если известен ток экранирующей сетки /с2 , соответствующий
данному режиму лампы (его можно определить из характеристик
или таблиц), то понижающее сопротивление R& можно опреде-
лить по формуле
п ___	^С2
' •
1С2
Например, если £а=160 в, Uc2 =60 в и 1с2 =0,5 ма, то
D 160 — 60	100 ПАП АПЛ
Rr2 = ---------=---------- = 200 000 ом.
с 0,0005	0,0005
Третий способ питания экранирующей сетки — через делитель-
напряжения — также применяется довольно часто (рис. 85 в).
В этом случае анодная батарея замкнута на делитель напряже-
ния, состоящий из двух сопротивлений и соединённых по-
следовательно. Через эти сопротивления, имеющие величину не-
141
скольких десятков тысяч или сотен тысяч ом, проходит ток дели-
теля 1д. Напряжение, создаваемое этим током на сопротивле-
нии подаётся на экранирующую сетку.
Этот способ менее экономичен, так как на питание делителя
бесполезно расходуется энергия анодной батареи (ток 1д ). По-
этому в батарейных приёмниках делители напряжения приме-
няются редко. Однако при питании через понижающее сопротив-
ление изменения величины тока 1с2, вызываемые, например, из-
менениями напряжений накала или анода, создают резкие из-
менения величины Uc2. При делителе такие изменения значитель-
но меньше. Это объясняется тем, что распределение напряжений
на сопротивлениях делителя /?1 и R2 зависит не только от тока
экранирующей сетки 1с2, но и от тока делителя I д, который почти
не зависит от режима работы лампы. Чем больше ток Iд по срав-
нению с током I с2, тем стабильнее напряжение Uc2, но зато боль-
ше бесполезный расход энергии анодной батареи на нагрев дели-
теля. Обычно ток Iд составляет несколько миллиампер.
Расчёт величины сопротивлений Ri и R2 можно сделать по за-
кону Ома, если известны величины Еа, Uc2t 1д и 1с2
R^^ и R2 = Ea~Uc*-.
Id	Id + Ict
Пример. Требуется рассчитать делитель для подачи напряжения на экра-
нирующую сетку Uc2 = 40 в от анодной батареи с напряжением Еа— 120 в,
если ток экранирующей сетки 1С2 = 1 ма, а ток делителя Id — 3 ма.
Решение
40	120 — 40	80
Я1=-----= 13 300 ом; R2 = ——   f	= 20 000 ом.
1	0,003	2	0,003 + 0,001	0,004
Чтобы экранирующая сетка устраняла паразитную ёмкость
между анодом и управляющей сеткой, её необходимо соединять
с общим минусом (катодом) через конденсатор достаточно боль-
шой ёмкости. Он должен представлять малое сопротивление, т. е.
практически быть коротким замыканием, для переменного тока.
Для токов высокой частоты он обычно имеет ёмкость в несколь-
ко тысяч или десятков тысяч пикофарад. Этот конденсатор Сс2
показан на всех схемах включения тетрода (рис. 85). Если его не
будет, то переменный ток сможет проходить из анодной цепи в
цепь управляющей сетки через две последовательно вклю-
чённые междуэлектродные ёмкости анод — экранирующая сет-
ка Сас2 и экранирующая сетка — управляющая сетка Сс2с1
(рис. 86).
Паразитная обратная связь между анодной и сеточной це-
пями не будет устранена.
При наличии конденсатора Сс2 переменный ток высокой час-
тоты от анодного колебательного контура пройдёт через ёмкость
анод — экранирующая сетка Сас2 , затем через конденсатор Сс2,
142
имеющий малое сопротивление, и через конденсатор С вернётся
в контур L2C2, т. е. не попадёт в цепь управляющей сетки.
Рис. 86. Паразитная обратная связь при отсутствии конденса-
тора в цепи экранирующей сетки
Конденсатор С с2 выполняет ещё и следующую роль. При ра-
боте тетрода в усилителе ток экранирующей сетки пульсирует
так же, как и анодный ток. Если переменная составляющая тока
экранирующей сетки проходит через сопротивление Rc2> то паде-
ние напряжения на нём пульсирует, а следовательно, непо-
стоянно и напряжение экранирующей сетки. Конденсатор Сс2 от-
водит переменную составляющую тока экранирующей сетки на
катод мимо сопротивления R с2 и благодаря этому напряжение Uc2
постоянно, что важно для правильной работы тетрода.
§ 43.	СЕТОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ТЕТРОДА
На рис. 87 показаны сеточные характеристики тетрода для раз-
личных анодных напряжений и различных напряжений на экра-
нирующей сетке. Каждая пара характеристик анодного тока, рас-
положенных очень близко одна к другой, соответствует опреде-
лённому напряжению на экранирующей сетке. Изменение анод-
ного напряжения с 200 до 150 в, т. е. на 50 в, сдвигает характе-
ристику незначительно, вследствие того, что из-за экранирую-
щего действия двух сеток анод действует на анодный ток очень
слабо. Зато изменение напряжения Uc2 на 50 в (со 100 до 50 в)
даёт резкий сдвиг характеристик, так как действие экранирующей
сетки ослабляется только одной сравнительно негустой управля-
ющей сеткой.
Штриховыми линиями показаны характеристики тока экрани-
рующей сетки при 1/с2 = 50 в и анодных напряжениях 150 и 200 в.
Как видно, при меньшем анодном напряжении ток экранирующей
сетки возрастает, так как экранирующая сетка притягивает к себе
143
Рис. 87. Сеточные характеристики тетрода
(или пентода)
Сеточные характеристики тетрода
больше электронов. Характеристики анодного тока и тока экрани-
рующей сетки начинаются в одном месте, т. е. лампа запирается
одновременно по обоим токам. Действительно, если лампа запер-
та, то нет ни анодного тока, ни тока экранирующей сетки. А если
некоторое количество электронов пролетает сквозь управляющую
сетку, то неизбежно часть
их попадает на экраниру-
ющую сетку, а остальная
часть пролетает в её про-
светы и притягивается к
аноду.
Несмотря на большой
коэффициент усиления, ха-
рактеристики тетрода по-
лучаются «левыми», так
как положительное напря-
жение экранирующей сет-
ки действует сквозь срав-
нительно редкую управля-
ющую сетку и для запи-
рания лампы необходимо
подать на эту сетку зна-
чительный отрицательный
потенциал.
для различных анодных
напряжений идут расходящимся пучком. Это объясняется сле-
дующим образом. Изменение анодного напряжения мало сказы-
вается на суммарном (катодном) токе, так как анод действует
через две сетки. Зато при изменении анодного напряжения про-
исходит перераспределение общего электронного потока. Напри-
мер, при увеличении Ua ток экранирующей сетки несколько
уменьшается, а анодный ток соответственно возрастает. Предпо-
ложим, что повышение Ua со 150 до 200 в даёт увеличение анод-
ного тока на 10%. Тогда при анодном токе в 1 ма это увеличение
составит 0,1 ма, а при токе в 10 ма оно будет равно 1 ма. Ток
экранирующей сетки при этом настолько же уменьшается. Таким
образом, действительно, при возрастании анодного тока расхож-
дение между характеристиками увеличивается. Вследствие того,
что характеристики для различных анодных напряжений идут
близко друг от друга, динамическая характеристика мало отли-
чается от статических характеристик и имеет крутизну лишь не-
много меньше статической крутизны.
Параметры тетродов имеют следующие особенности. Крутиз-
на находится в тех же пределах, что у триодов (1-^20 ма/в).
Зато коэффициент усиления р- имеет величину до нескольких
сотен. Внутреннее сопротивление также больше, чем у триодов,
и доходит до сотен тысяч ом.
144
Характеристики у тетродов более криволинейны, чем у трио-
дов. Поэтому, а также за счёт того, что они идут расходящимся
пучком, параметры у тетрода менее постоянны, нежели у триода.
§ 44.	ДИНАТРОННЫЙ ЭФФЕКТ В ТЕТРОДЕ
Существенным недостатком тетрода является возникновение
тока вторичной эмиссии. Электроны, ударяя в анод, выбивают из
него вторичные электроны. Каждый первичный электрон может
выбить даже несколько вторичных электронов. Это явление носит
название вторичной эмиссии и наблюдается во всех лампах, но
в диоде и триоде оно незаметно, так как вторичные электроны
имеют небольшую скорость и, отлетев недалеко от анода, возвра-
щаются обратно, притягиваясь его положительным зарядом.
В тетроде вторичная эмиссия также не проявляет себя, если
напряжение экранирующей сетки меньше, чем напряжение на
аноде, так как при этом все вторичные электроны возвращаются
на анод. Если же тетрод работает при больших амплитудах ко-
лебаний, то напряжение анода сильно меняется, так как увеличе-
ние напряжения на сопротивлении анодной нагрузки (при воз-
растании анодного тока) вызывает уменьшение анодного напря-
жения и наоборот. В результате в некоторые моменты «напряже-
ние на аноде становится меньше, чем постоянное напряжение на
экранирующей сетке, и тогда вторичные электроны, вылетев с
анода, уже не возвращаются на него, а притягиваются к экрани-
рующей сетке. Возникает ток вторичных электронов, имеющий
направление, обратное направлению анодного тока, образованно-
го движением первичных электронов. Общий анодный ток при
этом уменьшается. Это явле-
ние называют динатронным
эффектом. Не следует сме-
шивать ток вторичной эмис-
сии с явлением вторичной
эмиссии. Наличие вторичной
эмиссии необходимо для
возникновения динатронного
эффекта, но этот эффект
возникает только тогда, ког-
да напряжение на аноде
меньше, чем на экранирую-
щей сетке.
Появление динатронного
эффекта наглядно показы-
вает анодная характеристика
тетрода (рис. 88). При уве-
личении анодного напряжения
Рис. 88. Диодные характеристики
тетрода
анодный ток сначала возрастает,
так как при малой скорости первичных электронов они не выби-
вают вторичных электронов. Затем появляется вторичная эмис-
145
сия, и анодный ток уменьшается. При дальнейшем увеличении
анодного напряжения ток вторичной эмиссии уменьшается, а
анодный ток снова возрастает. Когда анодное напряжение станет
больше напряжения на экранирующей сетке, явление вторичной
эмиссии не прекращается, но оно уже не обнаруживается, так как
вторичные электроны, выбитые с анода, теперь не летят на экра-
нирующую сетку, а возвращаются на анод. В этом случае наблю-
дается попадание на анод вторичных электронов, выбитых с экра-
нирующей сетки, за счёт которых анодный ток дополнительно
возрастает, а ток экранной сетки несколько уменьшается.
Таким образом, характеристика анодного тока получается с
«провалом». Она имеет «падающий» участок, в пределах кото-
рого анодный ток при увеличении анодного напряжения не уве-
личивается, а уменьшается.
Изменение тока экранирующей сетки имеет обратный харак-
тер. Уменьшению анодного тока соответствует увеличение тока
1с2 и наоборот. Штриховыми линиями на рис. 88 показан ход ха-
рактеристик при отсутствии вторичной эмиссии и характеристика
суммарного (катодного) тока, который при увеличении анодного
напряжения возрастает незначительно вследствие малого влия-
ния анода.
Динатронный эффект нарушает правильную работу лампы
при усилении колебаний. Он препятствует усилению колебаний с
большими амплитудами1)- Чтобы динатронный эффект не мог
возникнуть, напряжение экранирующей сетки в тетродах всегда
должно быть значительно меньше анодного напряжения. Это не-
обходимо ещё и для того, чтобы ток экранирующей сетки, являю-
щийся бесполезным, не был чрезмерно велик.
§ 45.	УСТРОЙСТВО И РАБОТА ПЕНТОДОВ
Для устранения вредного динатронного эффекта в тетрод бы-
ла введена ещё одна сетка, расположенная между анодом и экра-
нирующей сеткой и называемая защитой. Иногда её называют
противодинатронной сеткой, а также антидинатронной или пен-
тодной, или просто третьей. Пятиэлектродные лампы с тремя сет-
ками называются пентодами и широко применяются в радиоаппа-
ратуре.
Защитная сетка соединяется с катодом и, таким образом,
имеет относительно него нулевой потенциал; относительно анода
потенциал её отрицателен. Благодаря этому она отталкивает
вторичные электроны и препятствует их движению к экранирую-
щей-сетке, даже если напряжение этой последней и выше, чем на
1) Существуют и полезные применения динатронного эффекта (см. § 86).
146
аноде. Введение защитной сетки полностью уничтожает возмож-
ность возникновения динатронного эффекта.
Защитная сетка делается довольно редкой, но всё же она до-
полнительно ослабляет действие анода. Во многих пентодах сое-
динение защитной сетки с катодом сделано внутри лампы и от-
дельного вывода от этой сетки на цоколе нет. Если же вывод име-
ется, то он соединяется с катодом при монтаже самого усилителя
или генератора (рис. 89).
Рис. 89. Схематические изображения пентода и его анодные характеристики
По своим параметрам пентоды отличаются от тетродов тем,
что имеют ещё более высокий коэффициент усиления доходя-
щий у некоторых ламп до нескольких тысяч. Это объясняется тем,
что защитная сетка представляет собой дополнительное (третье)
препятствие для электрического поля анода. Следовательно, у
пентода действие анода ещё слабее (по сравнению с действием
управляющей сетки), чем у тетрода.
Благодаря дополнительному экранированию, которое создаёт
защитная сетка, паразитная ёмкость Сас1 в пентоде также мень-
ше, чем в тетроде. Крутизна у пентодов такого же порядка, как
у триодов и тетродов. Внутреннее сопротивление у пентодов
весьма большое и доходит до сотен тысяч и даже миллио-
нов ом.
В пентодах, предназначенных для работы на высоких часто-
тах, экранирующую сетку делают более густой. Вследствие этого
они имеют высокий коэффициент усиления (до нескольких тысяч),
большое внутреннее сопротивление (до нескольких мегом) и ма-
лую ёмкость анод — сетка. Пентоды для низких частот имеют не
такую густую экранирующую сетку. Поэтому коэффициент уси-
147
ления и внутреннее сопротивление у них получаются меньше и
емкость анод — сетка не снижается так значительно.
Сеточные характеристики пентода имеют примерно такой же
вид, как у тетрода (рис. 87), причём для различных анодных на-
пряжений они идут ещё ближе друг к другу, так как анод в пен-
тоде действует ещё слабее, чем в тетроде.
На рис. 89 показаны анодные характеристики пентода для
различных напряжений на управляющей сетке при постоянном
напряжении на экранирующей сетке. Сначала характеристики
идут круто вверх, т. е. получается резкое возрастание анодного
тока при небольших изменениях анодного напряжения
Объясняется это следующим. При нулевом анодном напряже-
нии электроны под действием высокого положительного потен-
циала экранирующей сетки пролетают в её просветы, затем дви-
жение электронов замедляется, так как их притягивает к себе
экранирующая сетка, они останавливаются и возвращаются на
неё. Между экранирующей сеткой и защитной сеткой образуется
скопление электронов — второе электронное облачко.
Анод действует на электроны этого облачка через редкую за-
щитную сетку; поэтому незначительное увеличение анодного на-
пряжения даёт быстрый рост анодного тока. По мере увеличения
Uа электронное облачко рассасывается и рост анодного тока за-
медляется. Наконец, все электроны, пролетевшие сквозь экрани-
рующую сетку, притягиваются к аноду, имеющему уже довольно
высокий потенциал, и электронное облачко исчезает. При даль-
нейшем повышении анодного напряжения рост анодного тока
идёт главным образом за счёт увеличения числа электронов, при-
тягиваемых анодом из электронного облачка, находящегося око-
ло катода. В этом случае анод действует через три сетки и дей-
ствие его ослабляется в сотни и даже в тысячи раз, вследствие
чего значительное увеличение напряжения на аноде вызывает
весьма малое изменение анодного тока. Характеристики становят-
ся весьма пологими, почти горизонтальными. Именно эти участки
характеристик используются для работы, так как на них пентод
имеет высокий коэффициент усиления и большое внутреннее со-
противление, а в начальных круто восходящих участках характе-
ристик коэффициент усиления, крутизна и внутреннее сопротив-
ление имеют сравнительно небольшие значения (такого порядка,
как в триодах) .
Чем больше отрицательное напряжение на управляющей сетке,
тем меньше анодный ток и тем ниже проходит характеристика.
Особенностью анодных характеристик пентода является то, что
при увеличении отрицательного напряжения на управляющей сет-
ке характеристики идут более пдлого и ближе друг к другу. Это
соответствует увеличению внутреннего сопротивления и уменьше-
нию крутизны при большем отрицательном напряжении сетки.
На рис. 89 штрихом показана характеристика тока экранной сет-
ки при одном значении напряжения на управляющей сетке. По
148
приведённым характеристикам можно убедиться в отсутствии ди-
натронного эффекта у пентода.
Пологий участок характеристики анодного тока пентода (или
тетрода) не следует смешивать с режимом насыщения. Увеличе-
нием анодного напряжения ток насыщения в этих лампах вообще
практически невозможно получить из-за большого ослабления
действия анода всеми сетками. Режим насыщения может быть до-
стигнут только при значительном положительном напряжении
управляющей сетки.
Показанное семейство анодных характеристик соответствует
определённому напряжению экранирующей сетки. При его уве-
личении токи анода и экранирующей сетки возрастают и их ха-
рактеристики располагаются выше. Однако, если напряжение эк-
ранирующей сетки станет значительно выше анодного, то про-
изойдёт перераспределение токов. Резко увеличится ток экрани-
рующей сетки, а ток анода уменьшится.
Определение параметров пентода по его характеристикам име-
ет некоторые особенности. Сеточные характеристики расположены
так близко друг к другу, что по ним практически можно найти
только крутизну. Поэтому параметры находят по анодным харак-
теристикам, которые приводятся в справочниках. Для примера
на рис. 89 показано определение параметров для точки А, соот-
ветствующей t7a = 160 в и Uс1= —2 в. Крутизну следует вычис-
лять, определяя приращения анодного тока и сеточного напря-
жения между точками Б и В. В данном случае получаем
^8ма и =4 в и, следовательно, S^8 : 4 = 2 ма/в. Внутреннее
сопротивление определяется по приращениям анодного напряже-
ния и анодного тока между точками Г и Д. Они равны A Ua =
= 160 в и AIa = 1 ма и тогда =160 : 1 = 160 ком. Коэффициент
усиления вычисляется по формуле ^=S7?Z =2 • 160 = 320.
Включение пентода в усилитель принципиально не отличается
от включения тетрода. Защитная сетка соединена с катодом
внутри лампы или снаружи её. Способы питания экранирующей
сетки такие же, как у тетрода. Напряжение на экранирующей сет-
ке при применении пентода в маломощных усилителях устанав-
ливается порядка 20—50% анодного напряжения, так как при
усилении слабых колебаний не требуется значительного анодно-
го тока. При усилении мощных колебаний анодный ток должен
быть большим, и поэтому напряжение экранирующей сетки для
более мощных пентодов берут до 100% анодного напряжения и
даже более. Пентоды, предназначенные для генераторов, рабо-
тают при напряжении экранирующей сетки, составляющем от 20
до 80,% анодного напряжения. В тех случаях, когда напряжение
экранирующей сетки должно быть равно анодному напряжению,
эту сетку соединяют непосредственно с плюсом анодного источ-
ника (без понижающего сопротивления или делителя). Конден-
сатор Сс2 в усилителях низкой частоты должен иметь значитель-
ную ёмкость порядка десятых долей микрофарады и более, чтобы
149
его сопротивление для токов низкой частоты было малым. Всё, что
было сказано о необходимости экранирования тетрода, полностью
относится и к пентоду, работающему в усилителе высокой
частоты.
Как указывалось выше, напряжение на защитной сетке обыч-
но рав<но нулю. Однако в пентодах, предназначенных для работы
в генераторах, часто дают на защитную сетку небольшое положи-
тельное или отрицательное напряжение. При этом защитная сетка
выполняет свою основную роль по-прежнему, так как напряжение
на ней всегда получается значительно ниже, чем на аноде. Поло-
жительное напряжение на защитной сетке пентода, работающего
в генераторе, позволяет увеличить полезную мощность. Отрица-
тельное напряжение на защитную сетку подаётся в случае,
если эта сетка используется для модуляции колебаний высо-
кой частоты, создаваемых генератором, в котором работает
данный пентод.
Иногда пентод используют в качестве триода. В этом случае
вывод экранирующей сетки соединяют с выводом анода, и тогда
эти два электрода работают как один анод. Если защитная сетка
имеет вывод, то и её соединяют с анодом. При триодном вклю-
чении пентода характеристики и параметры соответственно изме-
няются: внутреннее сопротивление и коэффициент усиления зна-
чительно уменьшаются, а крутизна остаётся примерно прежней.
Пентоды являются одними из наиболее универсальных и ши-
роко распространённых ламп. Они применяются почти во всех
радиотехнических устройствах.
§ 46.	ЛУЧЕВЫЕ ТЕТРОДЫ
Помимо пентодов, получили распространение так называемые
лучевые тетроды, в которых динатронный эффект устранён не с
помощью добавочной сетки, а иным путём.
Лучевой тетрод имеет следующие особенности конструкции.
Увеличено расстояние между экранирующей сеткой и анодом.
Управляющая и экранирующая сетки имеют одинаковое число
витков, причём их витки находятся друг против друга (рис. 90а).
Благодаря этому электроны летят от катода к аноду лучами, как
показано на рис. 90. Чтобы они не летели в направлении траверс—
проводов, к которым крепятся витки сеток, — имеются специаль-
ные экраны 51 и Э2 (рис. 906). Они соединены с катодом (имеют
нулевой потенциал) и поэтому электроны двигаются только по
направлениям, указанным на рисунках1). Схематическое изобра-
жение лучевого тетрода показано на рис. 90в; кроме того, их час-
то изображают в виде обычных тетродов.
Если в лучевом тетроде напряжение на экранирующей сетке
!) В современных лучевых тетродах не покрывают также оксидным слоем
части поверхности катода, обращённые к траверсам сеток.
150
больше напряжения на аноде, то в промежутке анод — экрани-
рующая сетка первичные электроны, испытывая тормозящее дей-
ствие, замедляют своё движение и в некотором месте образуется
скопление этих электронов, т. е. значительный отрицательный
объёмный заряд, который тормозит вылетающие из анода вторич-
ные электроны и возвращает их обратно на анод.
Рис. 90. Устройство электродов лучевого тетрода, его схематиче-
ское изображение и анодные характеристики
Таким образом, объёмный заряд, образованный самими элект-
ронами, играет роль защитной сетки. В обычных тетродах элект-
ронный поток рассеивается траверсами сеток и витками экрани-
рующей сетки, которая делается более густой, чем управляющая
сетка. Поэтому электроны не могут лететь к аноду сгущёнными
потоками («лучами») и в промежутке анод — экранирующая
сетка не образуется достаточно плотного объёмного заряда, спо-
собного отталкивать обратйо на анод вторичные электроны. До-
стоинством лучевого тетрода следует считать также небольшую
величину тока экранирующей сетки. Это объясняется тем, что
электроны летят, главным образом через просветы экранирующей
сетки и почти не задерживаются ею.
Лучевые тетроды применяются для мощного усиления коле-
баний низкой частоты, а также в передатчиках. Характеристики
лучевых тетродов весьма похожи на характеристики пентодов.
На рис. 90а показано семейство анодных характеристик лучевого
тетрода. По сравнению с характеристиками пентода они имеют
более резкий переход от крутых участков к пологим. Это связано
с тем, что второе электронное облачко в лучевом тетроде пол-
ностью рассасывается при небольшом анодном напряжении, а в
пентоде защитная сетка ослабляет действие анода (экранирует
облачко от анода) и затрудняет рассасывание облачка. В лучевых
тетродах динатронный эффект всё' же полностью не устранён. Он
наблюдается при малых анодных токах, т. е. при значительных
отрицательных напряжениях сетки, когда объёмный заряд, тор-
мозящий вторичные электроны, имеет недостаточную величину.
В этом случае характеристики имеют провал. Но эта область ха-
151
рактеристик практически не используется. Параметры лучевых
тетродов определяются по характеристикам так же, как и для
пентодов. Иногда встречается триодное включение лучевых тетро-
дов, при котором экранирующая сетка соединяется с анодом.
Примерные величины параметров лучевых тетродов следующие:
крутизна, как у других ламп, бывает в пределах 1—20 ма/в,
внутреннее сопротивление от десятков тысяч до сотен тысяч ом, ко-
эффициент усиления от десятков до сотен.
§ 47.	ЛАМПЫ С УДЛИНЕННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ
Высокий коэффициент усиления пентодов, работающих в уси-
лителях высокой частоты, полезен только при приёме слабых сиг-
налов, а для приёма сильных сигналов, например от местных ра-
диостанций, при таком большом усилении создаются сильные ис-
кажения.
Для осуществления удобной регулировки величины усиления в
зависимости от силы принимаемых сигналов пентоды, предназ-
наченные для усиления высокой частоты, делают со специальной
формой характеристики, показанной на рис. 91а. У неё нижний
изгиб сильно вытянут (он носит название «хвоста»). Это дости-
гается тем, что управляющую сетку делают с переменной густо-
той: среднюю часть — редкой, а крайние части — густыми
(рис. 916). В результате в одном баллоне имеются как бы две
лампы: одна с редкой сеткой, а другая — с густой. Как известно,
чем гуще сетка, тем меньшее нужно отрицательное напряжение
на ней, чтобы запереть лампу. При значительных отрицательных
потенциалах сетки лампа на участках густой сетки запирается и
продолжает работать только на
участке редкой сетки, что даёт
характеристику с малой крутиз-
ной S и малым коэффициентом
усиления ц , т. е. лампа рабо-
тает на нижней (левой) части
характеристики. При неболь-
ших отрицательных напряжени-
ях сетки работают все её участ-
ки, причём участок редкой сет-
ки уже играет второстепенную
роль, а главное действие на
анодный ток оказывают участки
густой сетки, дающие характе-
ристику с большой крутизной и
большим р- ’).
1а (ма)
Рис. 91. Удлинённая характеристи-
ка лампы и устройство управляющей
сетки такой лампы
1) Для получения нужной формы характеристики, обеспечивающей усиле-
ние с малыми искажениями, в современных лампах с удлинённой характери-
стикой делают изменение густоты сетки на различных её участках по более
сложному закону, нежели показано на рис. 91 б.
152
Такая лампа называется лампой с удлинённой характеристи-
кой (а также лампой с переменной крутизной или лампой «ва-
римю»). Приём слабых сигналов происходит на крутом участке
характеристики, а приём сильных сигналов — на участке с малой
крутизной (на «хвосте»), т. е. с малым усилением, что допускает
приём без искажений весьма сильных сигналов. Лампы с удли-
нённой характеристикой изображаются на схемах так же, как и
обычные лампы. Более подробно об их применении рассказано
в гл. IX (§ 116).
§ 48. ПРИЁМНО-УСИЛИТЕЛЬНЫЕ ТЕТРОДЫ И ПЕНТОДЫ1)
Лучевые тетроды предназначены для оконечных ступеней уси-
лителей низкой частоты. Наиболее распространёнными являются
лучевые тетроды с катодом прямого накала 2П1П, 2П2П и с по-
догревным катодом 6П1П, 6ПЗС, 6П6С, 6П7С, 6П13С, 30П1С.
Лампа 30П1С имеет нормальное анодное напряжение НО в и
предназначена для приёмников и усилителей с питанием от вы-
прямителя без повышающего трансформатора. Буква П в системе
названий ламп обозначает мощные пентоды и лучевые тетроды
для усиления низкой частоты.
Пентоды делятся на два типа: маломощные для усиления вы-
сокой часто'ты и более мощные для усиления низкой частоты.
Высокочастотные пентоды с нормальной характеристикой
имеют в обозначении после первой цифры букву Ж (например
6Ж7), а пентоды с удлинённой характеристикой — букву К (на-
пример 6К7).
Высокочастотные пентоды старых конструкций имеют вывод
управляющей сетки на верху баллона, а вывод анода — на цоко-
ле. Такая конструкция обеспечивает значительное уменьшение
паразитной ёмкости анод — сетка, но неудобна для монтажа, так
как для присоединения управляющей сетки к схеме приходится
применять специальные экранированные проводнички, присоеди-
няемые к выводу на баллоне лампы. Более удобными являются
одноцокольные лампы, в которых все электроды имеют выводы
на цоколе. При этом анод и управляющая сетка присоединены к
диаметрально противоположным штырькам, а внутри цоколя и в
его ключе имеется металлический экран, соединённый с корпусом
(рис. 92а). В этих лампах ёмкость анод — сетка получается так-
же весьма малой.
В настоящее время наиболее часто применяются следующие
высокочастотные пентоды.
Пальчиковые: 2Ж27П, 1К1П, 1К2П (с катодом прямого
9' Тетроды и пентоды для генераторов рассмотрены в гл. VIII.
153
накала) , 6Ж1П, 6Ж2П, 6ЖЗП, 6Ж4П, 6Ж5П, 6К1П, 6К4П (с по-
догревным катодом).
С выводом управляющей сетки на верху баллона: 6Ж7, 6Ж6С,
6К7, 6К9С (все с подогревным катодом)*
Рис. 92. Выводы от электродов в одноцокольной
высокочастотной лампе (а) и внешний вид лампы
с замковым цоколем (б)
Одноцокольные металлические: 6ЖЗ, 6Ж4, 6Ж8, 6КЗ, 6К4,
12Ж8, 12КЗ, 12К4 (все с подогревным катодом).
С замковым цоколем: 2Ж27Л (с катодом прямого накала),
4Ж1Л и 12Ж1Л (с подогревным катодом).
Миниатюрные с подогревным катодом: 6Ж1Б и 6Ж2Б.
«Жёлуди» с подогревным катодом: 6Ж1Ж и 6К1Ж.
Малогабаритные с катодом прямого накала: 2Ж2М и 2К2М.
Пентоды с замковым цоколем (рис. 926) имеют стеклянный
баллон, в большинстве случаев заключённый в сплошной метал-
лический экран. Все выводы от электродов сделаны в виде восьми
штырьков, впаянных в утолщённое стеклянное основание балло-
на. Штырьки проходят через отверстия в нижнем донышке экра-
на. Направляющий металлический ключ представляет собой одно
целое с экраном. На этом «ключе сделан замок (канавка). Когда
лампа вставляется в гнездо, специальные пружины заскакивают
в замок и прочно удерживают её, не давая вывалиться при сот-
рясениях. Металлический ключ служит также экраном для умень-
шения ёмкости между выводами анода и управляющей сетки.
Чтобы удобнее было вставлять лампу в гнездо и вынимать её, в
верхней части лампы имеется специальная ручка.
Малогабаритные пентоды 2Ж2М и 2К2М относятся к числу
ламп старого типа. У них на баллоне имеется слой металла,
играющий роль экрана и соединённый со штырьком 1 цоколя. Он
154
устраняет паразитные ёмкостные связи между электродами лам-
пы и внешними деталями схемы.
Все высокочастотные пентоды успешно применяются и для
усиления низкой частоты.
Низкочастотные пентоды выпускаются для оконечных усили-
телей и отличаются тем, что не имеют вывода сетки на верху бал-
лона, а все их электроды выведены на цоколь без особой экра-
нировки, так как наличие небольшой ёмкости Сас на работу уси-
лителей низкой частоты не оказывает особого влияния. К пенто-
дам этого типа относятся 1П2Б, 1ПЗБ, 1П4Б, 6П9, 6П15П,
6П18П и 6Ф6С (последний является устаревшим). Встречаются
и выпускавшиеся раньше малогабаритные пентоды с катодом
прямого накала СБ-244 (или СО-244) и СБ-258 (или СО-258).
Для усиления напряжения низкой частоты предназначены пен-
тоды 06Ж6Б и 06П2Б.
§ 49.	СЛОЖНЫЕ ЛАМПЫ
Помимо пентодов, в радиоэлектронной аппаратуре широко
применяются многосеточные и комбинированные лампы. Особен-
ностью многосеточных ламп является наличие двух управляю-
щих сеток. На них подаются переменные напряжения различной
частоты, т. е. лампы эти имеют двойное управление анодным то-
ком. Назначение и применение таких ламп разбирается в гл. IX.
Здесь даётся лишь краткое описание их устройства.
Существуют четыре типа сложных многосеточных ламп.
1.	Гексбд. Шестиэлектродная лампа, имеющая четыре сетки
(рис. 93а). Сетки 1 и 3 — управляющие, 2 и 4 — экранирующие.
При этом сетка 4 работает, как обычная экранирующая сетка тет-
рода, т. е. служит для увеличения коэффициента усиления р. и
Рис. 93. Схематические изображения многосеточных ламп: а) гексод, б) гептод-
преобразователь старого типа, в) гептод-смеситель, г) октод, д) гептод-преоб-
разователь нового типа
уменьшения паразитной ёмкости Сас , а сетка 2 служит для
устранения паразитной ёмкости между управляющими сетками.
2.	Гептод. Семиэлектродная лампа гептод, называемая иначе
пентагридом, т. е. пятисеточной лампой, применяется для преоб-
155
разования частоты в приёмниках, о чём подробно рассказано в
гл. IX. Для обозначения частотопреобразовательных ламп с дву-
мя управляющими сетками принята буква А.
На рис. 936 показам схематически гептод-преобразователь ста-
рого типа. Сетки 1 и 2 вместе с катодом работают как триод в
схеме маломощного лампового генератора, называемого гетеро-
дином. Следовательно, сетка 1 является управляющей, а сетка 2
служит анодом гетеродина. Сетка 4 также управляющая. Сетки 3
и 5 — экранирующие, причём сетка 5 — обычная экранирующая,
как у тетрода, а сетка 3 служит для устранения ёмкостной связи
между цепями управляющих сеток. Подобный гептод-преобразо-
ватель представляет собой как бы тетрод, в который добавлены
две сетки, образующие вместе с катодом триод, и ещё одна экра-
нирующая сетка, отделяющая триодную часть от тетродной. Обе
эти части лампы имеют общий электронный поток. К таким лам-
пам относятся 6А8 (с подогревным катодом) и СБ-242 (или
СО-242). Последняя выпущена в малогабаритной серии для ба-
тарейного питания.
Сейчас выпускаются более совершенные гептоды-преобразо-
ватели с подогревным катодом 6А7, 6А10С и 6А2П и с катодом
прямого накала 1А1П и 1А2П (рис. 936). У них сетка 1 является
управляющей сеткой триода. Сетка 2 выполняет одновременно
функции экранирующей сетки и анода триода. Сетка 3 работает
как вторая управляющая. Сетка 4, соединённая с сеткой 2 внутри
лампы, — также экранирующая. И, наконец, сетка 5 — защитная.
Раньше выпускался ещё гептод-смеситель (пятисеточный смеси-
тель) типа 6Л7, у которого сетки 1 и 3 — управляющие, 2 и 4 —
экранирующие, а 5 — защитная, как у пентода, соединённая внут-
ри лампы с катодом (рис. 93в).
3.	Октод. Это восьмиэлектродная лампа с шестью сетками, по-
казанная схематически на рис. 93г. Она отличается от рассмотрен-
ного выше гептода-преобразователя (рис. 936) наличием шестой
(защитной) сетки, соединённой с катодом.
4.	Ноннод. Так называется недавно выпущенная в Западной
Европе лампа с семью сетками (девятью электродами). Иначе её
ещё называют эннеодом. Она применяется в качестве ограничи-
теля и детектора частотно-модулированных сигналов в приёмни-
ках.
Для уменьшения размеров, упрощения монтажа и экономии
питания выпускаются комбинированные лампы, у которых в однохМ
баллоне помещены две, а иногда три или четыре лампы, имеющие
свои отдельные электроды, причём выводы от нитей накала дела-
ются общие. Катоды в таких лампах выводятся либо отдельно, ли-
бо на общий штырёк. Нити накала обычно соединяются парал-
лельно. В некоторых типах ламп сам катод является общим для
отдельных частей лампы. На схематических изображениях комби-
нированных ламп для упрощения часто рисуют одну нить накала
и один катод. *
156
По существующей системе обозначений для сложных ламп при-
няты следующие буквы: X — двойной диод для детектирования,
Н — двойной триод, Г — триод с одним или несколькими диодами,
Б — пентод с одним или несколькими диодами, Ф — триод-пен-
тод, И — триод-гексод или триод-гептод. Рассмотрим кратко при-
меняющиеся у нас комбинированные лампы.
Двойной диод. Двойной диод используется в качестве детекто-
ра для приёмников. Схематическое изображение двойного диода
типа 6Х6С показано на рис. 94а. Не следует смешивать его с двух-
анодным кенотроном, который хотя и является двойным диодом,
но предназначен исключительно для выпрямления переменного то-
ка электросети. Выпускаются также двойные диоды 6Х2П и 12ХЗС.
Двойной триод. Два способа схематического изображения
двойного триода показаны на рис. 94 б и в: Наиболее распростра-
ненными двойными триодами являются следующие: с общим вы-
водом от катодов 6Н7С и 6Н15П, с отдельными выводами от като-
дов 6Н1П, 6Н2П, 6НЗП, 6Н4П, 6Н5П, 6Н5С, 6Н8С и 6Н9С, а так-
же двойной триод с катодом прямого накала 1НЗС для экономич-
ной батарейной аппаратуры. Встречается иногда и более старый
двойной триод на напряжение накала 2 в типа СО-243. Двойные
триоды используются главным образом в усилителях низкой
частоты, а также в некоторых других схемах.
Триод с диодами представляет собой комбинацию диодов, ис-
пользуемых для детектирования, и триода, обычно усиливающего
Рис. 94. Схематические изображения сложных комбинированных ламп:
а) двойной диод, бив) двойной триод, г) двойной диод-триод, д) двойной
диод-пентод, ё) триод-гексод, ж) триод-гептод, з) триод-пентод
колебания низкой частоты. Чаще всего применяются двойные
диод-триоды (рис. 94г) 6Г7, имеющие вывод управляющей сетки
на верху баллона, и одноцокольные 6Г1, 6Г2, 12Г1, 12Г2, а также
тройной диод-триод 6ГЗП.
Пентод с одним или двумя диодами (рис. 945). В этих лам-
пах диоды используются обычно для детектирования, а пентод —
для усиления низкой частоты, реже для так называемого усиления
промежуточной частоты или для каких-либо других целей.
К лампам этого типа относятся двойной диод-пентод 6Б8С и диод-
пентоды 1Б1П и 1Б2П.
Триод-гексод (рис. 94е) является лампой для преобразова-
ния частоты так же, как и гептод-преобразователь, и представ-
ляет собой комбинацию триода, работающего в гетеродине, и гек-
сода.
Триод-гептод (рис. 94яе) также применяется для преобразо-
вания частоты. В настоящее время у нас выпускается -пальчико-
вый триод-гептод 6И1П с подогревным катодом.
Триод-пентод (рис. 94з) представляет собой сочетание триода
и пентода. Выпускается один тип такой лампы 6ФШ с отдельны-
ми выводами от катодов.
Следует отметить, что пентоды иногда применяют в качестве
частотопреобразовательных ламп и тогда защитная сетка исполь-
зуется как вторая управляющая. Встречается также такое ис-
пользование пентода, когда его катод, управляющая сетка и эк-
ранирующая сетка работают как триод, а промежуток катод —
анод выполняет роль диода.
§ 50.	ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ЛАМП
На практике часто приходится, не имея лампы нужного типа,
заменять её лампой другого типа. Наиболее просто это можно
сделать, когда заменяющая лампа мало отличается по своим па-
раметрам от заменяемой лампы, имеет т^кую же цоколёвку и
такие же питающие напряжения. В более сложных случаях, на-
пример при различии в цоколёвке, прибегают к добавочным при-
способлениям или переделкам, в частности, к применению так на-
зываемых переходных панелей.
Следует иметь в виду, что слож-
а)	5)	ная лампа во многих случаях
может работать в качестве более
		__ простой, конечно, при условии, что
~ питающие напряжения имеют нор-
'_____________________мальную величину. Для этой цели
—I-----	j  необходимо сделать некоторые сое-
динения между электродами. На-
II	пример, триод может работать как
I	|	|	диод, если анод соединить с сет-
Рис. 95. Включение триода в ка- к°й (рис. 95а). Тетрод или пентод
честве диода и пентода в качестве может работать триодом, если ЭК-
тРи°Да	ранирующую сетку соединить с
анодом (рис. 956).
158
Использование более сложных ламп в качестве простых иног-
да делается в радиоаппаратуре для того, чтобы все лампы были
по возможности одного типа. Если большинство их, например,
пентоды, а одна или две должны быть триоды, то вместо специ-
альных триодов используют те же самые пентоды, включённые
триодом. Сложные комбинированные лампы удаётся иногда за-
менять двумя соответствующими более простыми лампами, на-
пример двойной диод-пентод можно заменить двойным диодОхМ и
пентодом.
§ 51.	ИСПЫТАНИЕ И ПРОВЕРКА ЛАМП
Лампа является такой деталью радиоаппаратуры, которая
наиболее часто выходит из строя. Поэтому при нарушении нор-
мальной работы радиоаппаратуры поиски повреждения всегда
следует (начинать с испытания ламп. Существуют специальные
испытатели ламп (например, ИЛ-12, ИЛ-14 и др.), но самый про-
стой способ проверки исправности лампы заключается в том, что
она вставляется на соответствующее место в исправно работаю-
щий радиоаппарат. Тогда о качестве лампы можно судить по ра-
боте аппарата. Однако второго .радиоаппарата может не быть.
Рассмотрим простейшие методы проверки ламп без помощи ра-
диоаппаратуры.
Проверка целости нити накала и отсутствия замыкания между
электродами производится с помощью пробника. Удобнее всего
применять пробник, состоящий из вольтметра и источника тока
(вместо вольтметра можно применить телефон или лампочку на-
каливания). Присоединяя провода от пробника к выводам нити
накала (рис. 96а), по отклонению стрелки вольтметра судят об
исправности нити. Затем про-
вода пробника присоединяют
по очереди к выводам раз-
личных электродов — при
отсутствии замыканий меж-
ду ними стрелка вольтметра
не должна давать отклоне-
ний.
Испытание ламп на тер-
моэлектронную эмиссию луч-
ше всего делать по схеме, по-
казанной на рис. 966. На
лампу подается нормальное
напряжение накала, все сет-
ки соединяются с анодом и,
таким образом, они работают
как один анод. Анодная батарея должна иметь напряжение при-
мерно 10—20 в, т. е. значительно меньше нормального. В анодную
цепь включается миллиамперметр с соответствующей шкалой
Рис. 96. Схемы для проверки лампы на
целость нити и на наличие эмиссии
159
Рис. 97. Схема для проверки эмиссии
ламп с питанием от сети переменного
тока
или вольтметр, который покажет наличие тока эмиссии. Если про-
верить таким образом исправную лампу,то по отклонению стрел-
ки можно будет судить о величи1не тока эмиссии любой другой
лампы того же типа. Проверку наличия эмиссии можно осущест-
вить и без анодной батареи,
если присоединить анодную
цепь к плюсу батареи нака-
ла, но ток анода при этом
будет очень мал.
Вместо батарей' при про-
верке эмиссии ламп можно
использовать сеть переменно-
го тока. Принцип схемы по-
добного типа показан на
рис. 97.
Трансформатор, включён-
ный первичной обмоткой в
сеть переменного тока, имеет
обмотку для накала прове-
ряемых ламп с выводами на различные напряжения, например:
1,2; 2; 4 и 6,3 в и обмотку для анодного питания также с выво-
дами на различное напряжение: 10, 20 ,и 30 в. В таком приборе
должны быть смонтированы ламповые панели различных типов
и предусмотрена возможность соединения анода с сетками.
§ 52.	ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА
Электронно-лучевые трубки имеют широкое применение в ра-
диоизмерительной технике, радиолокации, телевидении и многих
других областях современной радиоэлектроники. Существуют
трубки различных типов. Рассмотрим прежде всего электронно-
лучевую трубку с электростатической фокусировкой и электро-
статическим отклонением, называемую часто просто электроста-
тической трубкой.
На рис. 98 а и б схематически показаны устройство такой
трубки и цепи её питания, а также изображение трубки на схе-
мах. В баллоне в виде трубки с конусообразным расширением
на одном конце, находятся электроды, имеющие различное наз-
начение.	/
Подогревный оксидной катод К имеет форму цилиндрика,
внутри которого находится нить накала НН. Эмиссия электронов
получается с покрытого оксидным слоем донышка катода. Около
катода располагается управляющий электрод УЭ цилиндрической
формы с отверстием в донышке, называемый иногда сеткой, мо-
дулятором или цилиндром Венельта. На управляющий электрод
160
подаётся отрицательное напряжение порядка нескольких десятков
вольт относительно катода. Величину этого напряжения можно
регулировать при помощи потенциометра Электрическое поле,
образующееся между катодом и управляющим электродом, сжи-
мает поток электронов, вылетевших из катода, направляя его в
отверстие управляющего электрода. С увеличением отрицатель-
ного напряжения на управляющем электроде всё большее и боль-
шее количество электронов отталкивается обратно на катод и
уменьшается количество электронов, пролетающих в отверстие.
При некотором отрицательном напряжении на управляющем
электроде все электроны возвращаются на катод.
Рис. 98. Электростатическая (а) и магнитная (в) электронно-лучевые трубки
и их изображения на схемах (б и г)
Два следующих электрода также цилиндрической формы на-
зываются первым и вторым анодами (а\ и а2). Они имеют высо-
кий положительный потенциал относительно катода. Напряжение
на втором аноде Uа2 бывает примерно от 600 в до нескольких
тысяч вольт, а напряжение на первом аноде Ual в несколько раз
меньше. Первый анод имеет перегородки с отверстиями (диа-
фрагмы). В некоторых трубках делается три анода или больше,
причём их конструкция может быть более сложной. Под действием
ускоряющего поля анодов электроны приобретают весьма боль-
шую скорость. Кроме того, благодаря диафрагмам и влиянию
161
электрического поля, созданного между анодами, электроны фо-
кусируются в тонкий пучок — электронный луч. Вся система, со-
стоящая из катода, управляющего электрода и анодов, служит
для создания такого луча и называется электронным прожекто-
ром или электронной пушкой.
Электронный луч, пройдя остальное пространство трубки, уда-
ряет в люминесцирующий экран ЛЭ. Последний представляет
собой нанесённый на внутреннюю поверхность стекла слой хими-
ческого вещества (например, окиси цинка, кремнекислого цинка
и др.), способного давать свечение под ударами электронов.
В месте, где электронный луч попадает на экран, получается све-
тящееся пятно. Различные вещества дают свечение того или иного
цвета. У трубок для визуального наблюдения свечение зелёное
или жёлтое, а у трубок для фотографирования осциллограмм —
синее1)* Телевизионные трубки имеют белое свечение.
Количество электронов, ударяющихся об экран, определяет
яркость свечения. Её регулируют изменением отрицательного по-
тенциала на управляющем электроде. Потенциометр является
регулятором яркости. Фокусировка электронов осуществляется
изменением разности потенциалов между анодами. Регулятор
фокусировки — потенциометр /?3, изменяющий напряжение на
первом аноде. При этом меняется напряжённость электрического
поля между анодами, что приводит к улучшению или ухудшению
фокусировки электронного луча.
На пути электронного луча под прямым углом друг к другу
поставлены две пары Отклоняющих пластин Пу и Пх. Когда
между ними нет разности потенциалов, то они не влияют на
электронный луч. Если подать на пару пластин напряжение, то
между ними образуется электрическое поле, под влиянием кото-
рого электронный луч отклонится в сторону положительно заря-
женной пластины. Чем больше напряжение на пластинах, тем
сильнее отклонится луч от своего первоначального положения и
тем больше сместится светящееся пятно на экране трубки.
Пластины /7уь; дают отклонение луча по вертикали и называ-
ются пластинами вертикального отклонения или пластинами Y
(игрек), а пластины Пх отклоняют луч в горизонтальном направ-
лении и называются пластинами горизонтального отклонения или
пластинами X (икс).
Особенностью включения электронно-лучевой трубки являет-
ся то, что обычно второй анод соединяется с корпусом и с зем-
лёй, т. е. имеет нулевой потенциал относительно земли. Катод же
изолирован от корпуса и имеет высокий отрицательный потенциал.
Поэтому прикосновение к проводу катода и цепи накала пред-
ставляет большую опасность. Вообще всякие прикосновения к схе-
ме трубки можно делать только при выключенном питании.
9 Глаз наиболее чувствителен к зелёному цвету, а фотоматериалы —
к синему.
162
Одна отклоняющая пластина из каждой пары пластин часто
бывает также соединена с анодом az, следовательно, и с землёй,
т. е. имеет нулевой потенциал.
На электронный луч сильно влияют внешние электрические и
магнитные поля. Поэтому трубку обычно помещают в экран. Вы-
воды электродов делаются, как правило, к штырькам цоколя. На
рис. 98 для упрощения они показаны в разных местах трубки.
Электроны, попадающие на экран, необходимо отвести, чтобы
они не заряжали экран до высокого отрицательного потенциала.
Для этого экран делают со значительной вторичной эмиссией и
часть внутренней поверхности трубки покрывают проводящим
графитовым слоем ГС, соединённым с землёй. Вторичные электро-
ны летят от экрана, имеющего некоторый отрицательный потен-
циал, к этому слою, так как он имеет положительный потенциал
относительно экрана.
Графитовый слой иногда используется в качестве третьего
анода. В этом случае на него может быть дано более высокое на-
пряжение, чем на второй анод.
Чтобы установить начальное положение светящегося пятна,
на потенциометры Rs и подаётся некоторое постоянное напря-
жение. Их движки соединены с незаземлёнными отклоняющими
пластинами через большие сопротивления R7 и Rs. Когда движки
стоят в средних положениях, то на отклоняющих пластинах на-
пряжение равно нулю. Перемещая движки, можно подавать на
отклоняющие пластины напряжение того или иного знака и сме-
щать пятно по вертикали или по горизонтали.
Питание электронного прожектора осуществляется от выпря-
мителя, нагруженного на делитель Ri, R2, R3, Rt, от которого по-
даются различные напряжения на отдельные электроды. Ток, по-
требляемый трубкой, обычно составляет лишь доли миллиампера.
Делитель также потребляет небольшой ток. Поэтому выпрями-
тель должен давать высокое напряжение при малом токе. Накал
трубки обычно питается переменным током.
Основными показателями, характеризующими трубку, явля-
ются величины питающих напряжений, ток накала, диаметр эк-
рана и чувствительность.
Чувствительностью трубки называют величину отклонения све-
тящегося пятна в миллиметрах при изменении напряжения на от-
клоняющих пластинах на 1 в. Она выражается в миллиметрах на
вольт (мм/в) и в современных трубках бывает от 0,1 до 0,5 мм/в.
Для пластин X и Y чувствительность неодинакова. Она выше для
пластин, более удалённых от экрана. При увеличении напряже-
ния на втором аноде чувствительность трубки падает.
Главным свойством электронно-лучевой трубки является весь-
ма малая её инерционность. Электронный луч «послушно» откло-
няется при изменении напряжений на пластинах, даже если такое
изменение происходит с частотой в миллионы герц.
163
Электронно-лучевая трубка с магнитной фокусировкой и маг-
нитным отклонением, коротко называемая просто магнитной труб-
кой, показана на рис. 98 в и г. Её электронный прожектор имеет
только один анод. В качестве второго анода иногда используется
графитовый слой. В некоторых трубках он является единственным
анодом.
Питание управляющего электрода и анода осуществляется
так же, как и в электростатической трубке. Выходящий из про-
жектора слегка расходящийся поток электронов попадает в про-
дольное магнитное поле, созданное фокусирующей катушкой ФК
(на рис. 98 она показана в разрезе). Эта катушка питается по-
стоянным током. Под влиянием Магнитного поля фокусирующей
катушки электронный поток фокусируется, т. е. движется к лю-
минесцирующему экрану сходящимся пучком. Увеличивая или
уменьшая ток в катушке ФК, можно усиливать или ослаблять её
фокусирующее действие.
Для отклонения электронного луча служат две пары откло-
няющих катушек, расположенных под прямым углом друг к дру-
гу. На рис. 98в для упрощения показана только одна пара кату-
шек, расположенных вертикально. Катушки Кх, создающие поле
с вертикальным направлением магнитных силовых линий, откло-
няют луч по горизонтали. Отклонение луча по вертикали осуще-
ствляется при помощи катушек KY, которые расположены гори-
зонтально и создают магнитное поле с горизонтальным направ-
лением магнитных силовых линий.
Чем больше витков имеют отклоняющие катушки и чем боль-
ше ток в них, тем сильнее отклоняется электронный луч. Направ-
ление его отклонения зависит от направления тока в отклоняю-
щих катушках.
Чувствительность магнитных трубок оценивается отношени-
ем отклонения светящегося пятна на экране к ампер-виткам соот-
ветствующей отклоняющей пары катушек и выражается в милли-
метрах на ампер-виток.
Магнитные трубки по сравнению с электростатическими име-
ют более простое устройство электродов внутри баллона, дают
несколько лучшую фокусировку электронного луча и имеют мень-
шую длину. Однако их недостатком является непрерывное по-
требление тока отклоняющими катушками. В электростатической
трубке отклоняющие пластины не потребляют тока. К ним нужно
подводить только напряжение.
Электронно-лучевые трубки имеют условные обозначения, на-
чинающиеся с числа, которое указывает диаметр или диагональ
экрана в сантиметрах. Затем ставятся две буквы: ЛО — для ос-
циллографических и приёмных телевизионных трубок (кинеско-
пов) с электростатическим отклонением луча, ЛМ — для осцил-
лографических трубок с магнитным отклонением и ЛК — для
кинескопов с магнитным отклонением. Следующим элементОхМ
164
обозначения является число, служащее для отличия друг от дру-
га трубок, у которых остальные элементы обозначения одинако-
вы. У некоторых трубок в конце обозначения ставится ещё буква
для указания типа люминесцирующего экрана (например, буква
Б указывает на белое свечение).
Наиболее распространёнными являются осциллографические
трубки 5ЛО38, 7ЛО55, 8ЛО29, ЮЛ043, 13ЛО36, 13ЛО37,
13ЛО48, 13ЛО54, 18ЛО47 и 31Л033, а также кинескопы 18ЛК4Б,
18ЛК5Б, 18ЛК15, 18ЛО40Б, 23ЛК1Б, 31ЛК2Б, 35ЛК2Б, 40ЛК1Б,
43ЛК2Б и 53ЛК2Б. Последние три трубки имеют металлостек-
лянный баллон, а кинескопы 35ЛК2Б, 43ЛК2Б и 53ЛК2Б имеют
прямоугольный экран, электростатическую фокусировку и магнит-
ное отклонение.
§ 53.	НЕОНОВАЯ ЛАМПА
Помимо электронных ламп, работа которых основана на про-
хождении потока электронов в вакууме, широкое применение
имеют ионные приборы, содержащие в баллоне тот или иной
газ под небольшим давлением. Благодаря наличию газа возни-
кает процесс ионизации, работа лампы значительно усложняется
и свойства её меняются.
К ионным приборам с так называемым тлеющим разрядом
относятся газосветные лампы, из которых в радиотехнических
устройствах применяется неоновая лампа. Она применяется в ка-
честве индикатора напряжения высокой частоты в замкнутом
контуре лампового генератора или в антенне передатчика, т. е.
может служить индикатором настройки того или иного контура в
резонанс, а также используется в
качестве индикатора высокого
анодного напряжения и для ряда
других целей.
Внешний вид и схематическое
изображение неоновой лампы по-
казаны на рис. 99. В баллоне на-
ходится под давлением порядка
единиц или десятков миллиметров
ртутного столба газ неон и имеют-
ся два стальных или алюминие-
вых электрода в виде пластинок,
цилиндров или проволочек. Выво-
ды от электродов сделаны на цо-
коль или специальные контакты,
укреплённые на баллоне.
Неоновая лампа не имеет накаливаемого катода. Если напря-
жение на ней ниже определённого значения, различного для раз-
личных типов ламп и называемого напряжением зажигания, то
ток через лампу не проходит. При напряжении, равном напряже-
нию зажигания, возникает ионизация газа, и через лампу про-
165
Рис. 99. Схематическое изображе-
ние и внешний вид неоновой
лампы
ходит ток. Прохождение тока сопровождается свечением оранже-
во-красноватого цвета, усиливающимся при повышении напря-
жения.
Свечение при постоянном напряжении получается главным об-
разом у катода*, а при переменном напряжении — у обоих элект-
родов. Если уменьшать напряжение на неоновой лампе, то при
некотором напряжении, называемом напряжением погасания, не-
сколько меньшем, чем напряжение зажигания, она погаснет и пе-
рестанет пропускать ток. Прохождение тока в лампе поддержи-
вается за счёт того, что положительные ионы, ударяя в катод,
выбивают из него электроны. Такой вид эмиссии характерен для
ионных приборов с тлеющим разрядом.
Неоновые лампы имеют напряжение зажигания порядка не-
скольких десятков или сотен вольт, а ток у них может быть от
долей миллиампера до нескольких единиц или десятков мил-
лиампер. Во избежание порчи неоновую лампу всегда включают
через некоторое сопротивление, ограничивающее ток. Часто такое
сопротивление замонтировано в цоколе. Ток неоновой лампы за-
висит главным образом от величины ограничивающего сопротив-
ления и напряжения источника.
§ 54.	ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1.	Чем объясняется односторонняя проводимость диода?
2.	В каком случае термоэлектронная эмиссия катода диода будет боль-
ше, когда анодное напряжение Ua =10 в или когда i/o = 50 в?
3.	Начертите схему параллельного соединения нитей трёх диодов с одним
общим реостатом для регулировки накала и вольтметром для контроля на-
пряжения накала.
4.	Объясните подробно, что произойдёт с электроном, вылетевшим из
накалённого катода, если на аноде имеется отрицательный потенциал отно-
сительно катода.
5.	Батарея накала имеет напряжение 6 в. Для накала лампы необходимо
напряжение 4 в при токе 80 ма. Определите величину поглощающего сопро-
тивления, которое необходимо включить последовательно с нитью во избежа-
ние перекала.
6.	Каковы преимущества и недостатки активированных катодов?
7.	Как объяснить существование в лампах небольшого анодного тока
при Ua =0?
8.	Некоторые лампы могут после выключения накала работать ещё не-
сколько секунд. Какие это лампы?
9.	Почему нельзя допускать у многих ламп, чтобы при нормальном
анодном напряжении анодный ток был равен току насыщения?
10.	Как изменяется электронное облачко вокруг катода при изменении
накала лампы?
11.	Крутизна триода S =2,5 ма/в. На сколько миллиампер изменится
анодный ток, если изменять напряжение сетки с —2 в до +3 в?
12.	При изменении напряжения управляющей сетки от — 10 в до +12 в
анодный ток изменяется от 0 до тока насыщения 55 ма. Можно ли по этим
данным определить крутизну характеристики?
13.	Внутреннее сопротивление лампы Ri =8000 ом. Насколько изменится
анодный ток, если напряжение изменить с 120 в до 100 в?
14.	Как изменяется внутреннее сопротивление лампы постоянному току
при изменении напряжения сетки?
166
15.	Зависит ли термоэлектронная эмиссия катода от напряжения управ-
ляющей сетки?
16.	Какую роль играет анодное сопротивление Ra в ступени усиления?
17.	Коэффициент усиления ступени к=25. Переменное напряжение управ-
ляющей сетки ^/пс=0,1 в. Анодное нагрузочное сопротивление /?а=20 000 ом.
Найдите переменное напряжение и переменный ток в Ra.
18.	Если управляющая сетка лампы ни с чем не соединена, то она при
работе лампы заряжается до некоторого отрицательного потенциала» Как
это объяснить?
19.	Лампа имеет коэффициент усиления р =40. Изменение напряжения
на управляющей сетке на 2 в при постоянном анодном напряжении вызывает
изменение анодного тока на 6 ма. Насколько надо изменить анодное напря-
жение при постоянном напряжении на сетке, чтобы анодный ток изменился
на 12 ма?
20.	Характеристика триода при нормальном анодном напряжении распо-
ложена в области отрицательных напряжений на управляющей сетке («левая
характеристика»). Какую сетку — густую или редкую — имеет- этот триод?
Какова у него величина р — большая или малая?
21.	Емкость анод—сетка триода Сас = 10 пф. Найдите сопротивление этой
ёмкости для токов с частотой =4 Мгц и /2=40 гц.
22.	Почему в тетродах напряжение на экранирующей сетке должно быть
меньше, чем на аноде?
23.	Анодный источник даёт напряжение 240 в. Определите величину на-
пряжения на экранирующей сетке, если оно подаётся через поглощающее
сопротивление в 50 000 ом, а ток экранирующей сетки 1С2 =3 ма.
24.	Нить лампы проводит ток. Можно ли считать лампу исправной?
25.	Почему при испытании ламп на наличие эмиссии, когда анод замы-
кается со всеми сетками, анодное напряжение берётся ниже нормального?
26.	За счёт чего уничтожается вторичная эмиссия в лучевых тетродах?
27.	Начертите две сеточные характеристики для различных анодных на-
пряжений и объясните, как по ним определить параметры р, /?/, S.
28.	Если управляющая сетка задерживает 98% силовых линий электри-
ческого поля анода, то чему равен коэффициент усиления лампы?
29.	Что такое динамический режим работы лампы и чем он отличается
от статического режима?
30.	Определите коэффициент усиления ступени, если при подведении
к управляющей сетке переменного напряжения в 150 мв на анодном сопро-
тивлении получается переменное напряжение 3 в.
31.	Почему в схеме для снятия характеристики лампы для регулировки
анодного напряжения применяют потенциометр, а не реостат?
32.	Нить лампы при нормальном напряжении накала 4 в потребляет
80 ма. Найдите сопротивление нити и объясните, почему при измерении этого
сопротивления омметром получился результат 5 ом?
33.	Чему будет равно напряжение управляющей сетки, если её соеди-
нить проводником с минусом нити?
34.	Начертите схему включения пентода в ступень усиления высокой
частоты с подачей напряжения на экранирующую сетку через делитель.
35.	В ступени усиления (при наличии анодного нагрузочного сопротив-
ления) при изменении напряжения управляющей сетки анодное напряжение
также изменяется. Объясните, как изменится анодное напряжение, если на
управляющую сетку дать положительный потенциал и если дать на неё отри-
цательный потенциал.
36.	Лампа имеет 7?/ =20 000 ом и р = 30. Анодное сопротивление
/?а=40 000 ом. Найдите переменное напряжение на/?ли коэффициент усиления
ступени, если переменное напряжение управляющей сетки равно 1,2 в.
37.	Изменение анодного тока на 2 ма получается в лампе либо измене-
нием анодного напряжения на 50 в, либо изменением напряжения управляю-
щей сетки на 1,25 в. Найдите параметры лампы: р, и S.
ГЛАВА V
ВЫПРЯМИТЕЛИ
§ 55.	СХЕМЫ КЕНОТРОННЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
Валяным применением диода является выпрямление перемен-
ного тока для питания радиоэлектронной аппаратуры.
Диоды, предназначенные для этой цели и работающие как
вентили, называются кенотронами, а устройства для преобразо-
вания переменного тока сети в постоянный ток при помощи кено-
тронов называются кенотронными выпрямителями.
Кенотронные выпрямители применяются главным образом для
питания анодных цепей радиоаппаратуры, т. е. заменяют анодную
батарею. Для той же цели
применяются выпрямители
и других типов.
Простейшая схема ке-
нотронного выпрямителя
приведена на рис. 100а.
Силовой трансформатор Т
включён первичной обмот-
кой / в сеть через выклю-
чатель В и предохрани-
тель П и имеет две вто-
ричные обмотки. Обмот-
ка II является понижаю-
щей и служит для накала
катода, обмотка III — по-
вышающая. В нагрузоч-
ном сопротивлении R про-
Рис. 100. Схема однополупериодного выпря-
мителя
текает пульсирующий ток. Плюс выпрямленного напряжения
всегда получается со стороны катода кенотрона. Процесс выпрям-
ления был уже рассмотрен в гл. IV (рис. 61). В этом случае ис-
пользуются полуволны переменного тока только одного направ-
ления, и такой выпрямитель называется однополупериодным.
163
Цепь накала является вспомогательной и её иногда вообще
не показывают. Часто изображают принципиальные схемы вы-
прямителей с помощью условного обозначения вентиля, пока-
занного на рис. 1006. Оно
применяется для любых вен-
тилей, причём вершина тре-
угольника, упирающаяся в
пластинку, показывает на-
правление тока (условное);
электроны идут в обратном
направлении.
Существуют двушолу пе-
риодные схемы выпрямите-
лей, в которых используются
обе полуволны (положитель-
ная и отрицательная), обра-
зующие после выпрямления
пульсирующий ток (рис. 101).
В схеме рис. 101а исполь-
зуются два отдельных кено-
трона, а в схеме рис. 1016
применён двуханодный кено-
трон. Повышающая обмотка
трансформатора имеет вывод
от средней (нулевой) точки
и должна давать напряжение
вдвое большее, чем при од-
нополупериодном выпрямле-
нии. Оба кенотрона или обе
половины двуханодного ке-
нотрона работают поочерёд-
но. В первую половину пе-
риода работает один анод,
потенциал которого положи-
телен, и одна половина повы-
шающей обмотки. Ток прохо-
дит по стрелке 1. Во вторую
половину периода положи-
тельный потенциал получает-
ся на другом аноде и ток
проходит от второй полови-
ны повышающей обмотки по
стрелке 2, В нагрузочном со-
противлении R оба тока про-
ходят в одном направлении и
создают суммарный пульси-
рующий ток, изображённый
Рис. 101. Схемы двухполупериодных вы-
прямителей и графики процесса выпрям-
ления в них
169
нижней кривой рис. 101г. Здесь первая кривая изображает на-
пряжение вторичной обмотки трансформатора, вторая и третья
кривые — выпрямленные токи для каждого вентиля. Схемы
рис. 101 было бы правильнее называть двухфазными, так как по-
вышающа'я обмотка трансформатора имеет вывод от средней
(нулевой) точки и, следовательно, она является источником двух-
фазной эдс, т. е. даёт две эдс, равные по величине, но противо-
положные по фазе (со сдвигом фаз 180°).
1	2
Рис. 102. Мостовая схема выпрямителя
На рис. 102 показана мостовая схема, дающая двухполупе-
риодное выпрямление, хотя повышающая обмотка рассчитана на
одинарное напряжение и не имеет средней точки. Недостаток схе-
мы — необходимость применения четырёх кенотронов, из которых
только два могут иметь общую обмотку накала катодов, а осталь-
ные должны иметь отдельные обмотки накала, хорошо изолиро-
ванные друг от друга. Прохождение тока в первый полупериод
показывают стрелки 1, во второй полупериод — стрелки 2. Ток
проходит последовательно через два вентиля, и поэтому падение
напряжения на внутреннем сопротивлении вентилей будет удвоен-
ным по сравнению с выпрямителем по схеме рис. 101, что также
является недостатком мостовой схемы.
Интересна схема рис. 103а. Трансформатор не имеет повыша-
ющей обмотки на двойное напряжение со средней точкой, но од-
новременно с двухполупериодным выпрямлением выпрямитель
даёт удвоение напряжения. Схема получается из мостовой путём
замены двух кенотронов конденсаторами. Оставшиеся два кено-
трона должны иметь отдельные, хорошо изолированные друг от
друга обмогки накала катода.
В течение первого полупериода через кенотрон Къ анод кото-
рого имеет положительный потенциал,- заряжается конденсатор
Ci примерно до амплитудного напряжения вторичной обмотки.
Во время второго полупериода положительный потенциал будет
170
на аноде кенотрона /С2 и через него заряжается конденсатор Сг
тоже почти до амплитудного значения напряжения вторичной об-
мотки трансформатора. Оба конденсатора Ci и С2 соединены по-
следовательно и суммарное напряжение на них примерно равно
двойному амплитудному напряжению трансформатора. Одновре-
менно с зарядом через кенотроны Ki и /С2 конденсаторов Ci и С2
Рис. 103. Схемы выпрямителей с удвоением (а) и учетверением (6)
напряжения

происходит их разряд через сопротивление нагрузки R, вследствие
чего напряжение на них понижается. Чем меньше нагрузочное
сопротивление R, т. е. чем больше ток нагрузки и чем меньше ём-
кость конденсаторов Ci и С2, тем быстрее они разряжаются и тем
ниже напряжение на них. Поэтому практически удвоенное напря-
жение получить нельзя. При ёмкости конденсаторов не менее
10 мкф и токе нагрузки не более 100 ма можно получить напря-
жение больше даваемого трансформатором в 1,7 или даже 1,9 раза.
Достоинством схемы является то, что конденсаторы несколько
сглаживают пульсации выпрямленного тока. При наличии спе-
циального двуханодного кенотрона с двумя подогревными като-
171
дами можно осуществить схему, показанную на рис. 104. Такой
кенотрон нуждается только в одной обмотке накала и иногда на-
зывается «удваивающим кенотроном». Однако подобную схему
нельзя применять для получения выпрямленного напряжения
свыше 200—300 в, так как возможен пробой изоляции между
катодами и нитью накала в кенотроне.
Рис. 104. Схема для удвоения напряжения с двуханодным
кенотроном
Можно осуществить выпрямительные схемы с умножением напряжения
в любое число раз. На'рис. 1036 показана одна из таких схем, дающая учет-
верение напряжения и имеющая четыре вентиля и четыре конденсатора.
В нечётные полу периоды, для которых показана полярность напряжения
на трансформаторе, конденсатор Ci заряжается через вентиль 1 почти до
амплитудного значения напряжения трансформатора Ет. Заряженный конден-
сатор Ci сам является источником тока. Поэтому в чётные полупериоды,
для которых полярность напряжения трансфоматора будет обратной, кон-
денсатор С2 заряжается через вентиль 2 примерно до удвоенного напряже-
ния 2Ет. Это напряжение является максимальным значением суммарного
напряжения последовательно соединённых трансформатора и конденсатора С\
Аналогично этому конденсатор С3 заряжается в нечётные полупериоды через
вентиль 3 также до напряжения 2Ет, которое является суммарным напряже-
нием последовательно соединённых трансформатора и С2 (при этом надо
учесть, что напряжения на С\ и С2 действуют навстречу друг другу).
Рассуждая подобным же образом далее, можно прийти к выводу, что
конденсатор С4 будет заряжаться в чётные полупериоды через вентиль 4
опять до напряжения 2Ет, которое является суммой напряжений на Clt С3,
трансформаторе и С2. Конечно, заряд конденсаторов до указанного напряже-
ния происходит постепенно в течение нескольких полупериодов, после включе-
ния схемы. В результате с последовательно соединённых конденсаторов С2
и Са можно получить учетверённое напряжение 4Ет. Одновременно с кон-
денсаторов Ci и С3 можно получить утроенное напряжение ЗЕт. Если приба-
вить к схеме ещё конденсаторы и вентили, включённые по тому же принци-
пу, то от ряда конденсаторов Сь С3, С5 и т. д. будут получаться напряже-
ния, увеличенные в нечётное число раз (3, 5, 7 и т. д.), а от ряда конденса-
торов С2> Са, С6 и т. д. можно будет получать напряжения, увеличенные в
чётное число раз (2, 4, 6 и т. д.).
При включении нагрузочного сопротивления на то или иное напряжение
конденсаторы будут разряжаться и - напряжение на них понизится. Чем
меньше сопротивление нагрузки, тем быстрее разряжаются конденсаторы и
тем ниже становится напряжение на них. Поэтому при недостаточно боль-
ших сопротивлениях нагрузки использование подобных схем становится нера-
172
циональным. Практически такие схемы дают эффективное умножение напря-
жения только при нагрузочных токах не более ЮН-20 ма. Конечно, можно
получить и большие токи, если увеличить ёмкость конденсаторов, но
чрезмерное её увеличение также невыгодно. Достоинством приве-
дённой схемы является возможность получения высоких напряже-
ний без высоковольтного трансформатора. Кроме того, конденсаторы должны
иметь рабочее напряжение всего лишь 2Ет независимо от того, в какое число
раз умножается напряжение, и каждый вентиль работает при максимальном
обратном напряжении, равном только 2Ет. Если вентили имеют катод, тре-
бующий накала (например, кенотроны), то для каждого из них^ нужна от-
дельная обмотка накала. Поэтому в подобных схемах удобнее применять по-
лупроводниковые вентили.
Для питания маломощных приёмников иногда применяется
простейший однополупериодный выпрямитель без трансформато-
ра с непосредственным питанием от
с-ети (рис. 105). Накал кенотрона пи-
тается через поглощающее сопротив-
ление рассчитанное по напряже-
нию сети U, напряжению накала UH
и току накала 1Н
п и-и»
«н	•
1 н
Выпрямленное напряжение полу-
чается на нагрузочном сопротивле-
нии R. Путь выпрямленного тока по-
казан стрелкой.
Рис. 105. Схема выпрямителя
без трансформатора
§ 56. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ
Выпрямленный ток является пульсирующим током, т. е. со-
держит постоянную и переменную составляющие. Задача выпря-
мителя состоит в том, чтобы -питать ту или иную нагрузку, напри-
мер анодные цепи приёмника, постоянным током. Поэтому пере-
менная составляющая выпрямленного тока является вредной. Её
не следует допускать в нагрузочное сопротивление. Постоянная
составляющая, наоборот, является полезной, и желательно, чтобы
она была как можно больше.
Пульсации выпрямленного тока несинусоидальны и, следова-
тельно, переменная составляющая содержит ряд гармоник. Наи-
большую величину имеет первая гармоника, амплитуду которой
обозначим 1т1. У однополупериодного выпрямителя постоянная
составляющая тока /= (или напряжения (7=) составляет только
0,32, т. е. примерно 7з максимального значения (рис. 106), а ам-
плитуда первой гармоники переменной составляющей/ш1=0,5 1макс-
Частота переменной составляющей равна частоте переменного то-
ка, т. е. 50 гц при питании от сети. Таким образом, переменная
составляющая больше постоянной составляющей, что является
недостатком однополупериодного выпрямления.
173
I
Рис. 106. Составляющие вы-
прямленного тока при однополу-
период ном выпрямлении
В двухполупериодном выпрямителе по любой схеме, за исклю-
чением схемы с удвоением напряжения, /=	0,641маКс и 1т1~
^0,421макс> Такие же соотношения будут и для напряжений. Час-
тота пульсаций удвоенная, т. е. рав-
на 100 гц. Как видим, постоянная со-
ставляющая больше переменной. В
этом заключается преимущество
двухполупериодного выпрямления по
сравнению, с однополупериодным.
Чтобы ток и напряжение в нагру-
зочном сопротивлении R были посто-
янными, необходимо сгладить пуль-
сации при помощи фильтра, вклю-
чаемого между самим выпрямителем
и сопротивлением нагрузки. Задачей
фильтра является пропускание постоянной составляющей в на-
грузочное сопротивление и устранение переменной составляющей.
Схемы сглаживающих фильтров показаны на рис. 107. Конденса-
торы фильтра имеют ёмкость порядка нескольких единиц или де-
сятков микрофарад. Широко используются электролитические
конденсаторы. Дроссели делаются со стальным сердечником;
обмотка их состоит из не-
скольких тысяч витков
для получения индуктив-
ности в несколько единиц
или десятков генри.
в) Кф
Рис. 107. Различные схемы сглаживающих фильтров
Переменные составляющие выпрямленного тока, имеющие час-
тоты 50, 100 гц и более высокие, проходят через конденсатор Ci,
обладающий небольшим сопротивлением для переменного тока
этих частот, и возвращаются в выпрямитель. Зато дроссель L
представляет для них большое индуктивное сопротивление и поч-
ти не пропускает эти токи. Для постоянной же составляющей мед-
ный провод дросселя имеет небольшое сопротивление. Поэтому
174
падение постоянной составляющей напряжения на дросселе (не-
значительно.
Так как некоторая часть переменной составляющей тока всё
же проходит через дроссель, то параллельно нагрузочному сопро-
тивлению R включён ещё конденсатор С2, сопротивление которо-
го невелико по сравнению с R. В результате большая часть пере-
менного тока, прошедшего через дроссель, замыкается через С2
и в сопротивление R не попадает. Чем больше индуктивное со-
противление дросселя и чем меньше ёмкостное сопротивление кон-
денсаторов, тем лучше фильтр сглаживает пульсации. Таким об-
разом, величины L и С желательно брать как можно больше.
Весьма важно, что первый конденсатор фильтра Сх не только
сглаживает пульсации, но и значительно повышает постоянную
составляющую выпрямленного напряжения. Это объясняется тем,
что он быстро заряжается от выпрямителя при нарастании напря-
жения, а затем медленно разряжается через дроссель на сопро-
тивление нагрузки R. Через кенотрон конденсатор Cj разряжаться
не может, так как электроны не проходят от анода к катоду. Раз-
ряд конденсатора тем медленнее, чем больше R и индуктивное
сопротивление дросселя, препятствующее быстрому нарастанию
тока и спада!нию напряжения на конденсаторе. Благодаря этому
напряжение не успевает падать так быстро, как при отсутствии
Ci, а уже после небольшого понижения напряжения снова повто-
ряется заряд конденсатора от следующей полуволны тока, про-
ходящего через кенотрон, и напряжение на Ci опять поднимается.
На рис. 108 сплошной линией показано изменение напряжения
Рис. 108. Сглаживание пульсаций первым конденсатором
фильтра
на конденсаторе Ci при однополупериодном выпрямлении, а штри-
хом дан для сравнения график выпрямленного напряжения при
отсутствии фильтра. Видно, что пульсации значительно сглажены
и постоянная составляющая значительно повысилась. Она может
составлять 0,8-И),9 максимального напряжения Uмакс.
Чем больше нагрузочное сопротивление /?, тем меньше ток раз-
ряда конденсатора С\ и тем медленнее спадает на нём напряже-
ние, т. е. постоянная составляющая выше и пульсации сглажены
лучше. Если цепь сопротивления R вообще разомкнуть, то конден-
175
сатор С|, зарядившись до максимального напряжения Uмакс, рав-
ного амплитуде эдс трансформатора Е т , совершенно не будет
разряжаться и напряжение на нём будет строго постоянным, рав-
НЫМ имакс-
Таким образом, при наличии фильтра постоянное напряже-
ние, даваемое выпрямителем, может быть выше действующего
напряжения вторичной повышающей обмотки трансформатора и
может приближаться к амплитудному значению этого напряже-
ния. Например, если действующее напряжение трансформатора
равно 300 в (его можно измерить вольтметром), то его амплитуд-
ное значение равно 1,4*300 = 420 в. Если постоянная составляю-
щая напряжения на конденсаторе С\ составляет 0,8 Имакс, то она
равна U = =0,8 • 420 = 336 в, т. е. больше 300 в. Практически по-
стоянное напряжение на нагрузочном сопротивлении R будет
меньше вследствие потери части напряжения на внутреннем со-
противлении кенотрона и сопротивлении провода дросселя.
Переменное напряжение пульсаций, которое всё же имеется
на конденсаторе Сь подаётся на дроссель L и конденсатор С2,
соединённые последовательно и играющие роль делителя напря-
жения (рис. 107а). Индуктивное сопротивление дросселя во много
раз больше, чем ёмкостное сопротивление конденсатора С2. По-
этому большая часть переменного напряжения падает на £ и лишь
малая его часть придётся на С2 и на нагрузочное сопротивле-
ние R, присоединённое параллельно С2. Сглаживающий фильтр
действует тем лучше, чем выше частота пульсаций, так как тогда
возрастает индуктивное сопротивление дросселя и уменьшается
ёмкостное сопротивление конденсаторов. Хуже сглаживаются
пульсации при однополупериодном выпрямлении, когда частота
их равна 50 гц, и лучше при двухполупериодном (/=100 гц).
Мы рассмотрели действие одного звена (одной ячейки)
фильтра. Для лучшего сглаживания иногда применяют фильтры
из двух-трёх ячеек. Пример двухзвенного фильтра показан на
рис. 1076. Конденсатор Сь дроссель и конденсатор С2 состав-
ляют одно звено. Одновременно конденсатор С2 играет роль вход-
Рис. 109. Схема кенотронного выпрями-
теля с фильтром
ного или первого конденсато-
ра для второго звена фильт-
ра, в которое входят второй
дроссель и конденсатор С3.
Это звено работает так же,
как и первое, и дополни-
тельно сглаживает пульса-
ции.
Когда необходимый вы-
прямленный ток очень неве-
лик и допустима некоторая
потеря постоянного напряжения, вместо дросселя для удешевле-
ния и упрощения фильтра включают сопротивление R ф (рис. 107в)
в несколько тысяч или десятков тысяч ом.
Г/6
Полная схема наиболее распространённого двухполупериод-
ного выпрямителя с фильтром показана на рис. 109.
Для определения напряжения f>=, даваемого выпрямителем
при том или ином токе нагрузки / = , служит внешняя характери-
стика выпрямителя. На рис. 110 даны для примера такие харак-
теристики для однополупериодного выпрямителя при работе его
без сглаживающего фильтра (кривая 1) и с фильтром, имеющим
на входе конденсатор С] (кривая 2). Характеристики наглядно
показывают, что в режиме холостого хода (/в=0) при отсутст-
вии конденсатора 17 = =0,32 Ет, а при наличии конденсатора
Uа = Е т, где Е т — амплитудное значение эдс трансформатора.
Понижение напряжения при
увеличении тока объясняется
возрастанием потери напря-
жения на внутреннем сопро-
тивлении выпрямителя, кото-
рое складывается из внутрен-
него сопротивления вентиля
и сопротивлений обмоток
трансформатора и дросселя.
При наличии конденсатора С\
сказывается ещё и более бы-
стрый разряд конденсатора в
Рис. 110< Внешние характеристики одно-
полупериодного выпрямителя при работе
беэ фильтра (1} и с фильтром, имеющим
на входе конденсатор (2)
случае, если уменьшено со-
противление нагрузки. Для
значительных токов конден-
сатор уже почти не повы-
шает напряжения, так как он
очень быстро разряжается, и кривая 2 почти сливается с кривой 1
Обе кривые приходят в точку короткого замыкания, для которой
ток обозначен Iкз. Однако работа выпрямителя при таких боль-
ших токах недопустима, да и невыгодна, поскольку напряжение
получается низким. В справочниках приводятся внешние харак-
теристики для выпрямителей с теми или иными кенотронами при
различных значениях ёмкости С\ для токов, не превышающих не-
которое максимально допустимое значение / =макс. Чем меньше
ёмкость, тем круче идёт кривая.
Первый конденсатор фильтра Сь повышая полезное выпрям-
ленное напряжение, вместе с тем увеличивает так называемое
обратное напряжение на вентиле, т. е. отрицательное напряже-
ние на аноде. Обратное напряжение может пробить вентиль и
поэтому нельзя допускать, чтобы оно было слишком большим. Во
всех рассмотренных выпрямителях максимальное обратное на-
пряжение UобГ) макс получается при отрицательной амплитуде на-
пряжения на аноде, когда ток через вентиль не проходит. В одно-
полупериодной схеме выпрямителя это напряжение равно сумме
амплитудного напряжения трансформатора Ет и напряжения на
первом конденсаторе фильтра С\. Последнее при работе выпря-
177
Мигеля вхолостую само равно Ет, а в режиме нагрузки оно не-
много меньше. Поэтому в данной схеме можно считатьУобр.макс^
~2Ет. Такие же максимальные обратные напряжения, равные2Ет,
получаются иа каждом вентиле и в других рассмотренных схемах»
причём в двухполупериодном выпрямителе (рис. 101) под Е т на-
до понимать напряжение одной половины обмотки трансформа-
тора. Только в мостовой схеме (рис. 102) максимальное обрат-
ное напряжение оказывается вдвое меньше, чем в остальных схе-
мах, т. е. Uобр,макс ^Ет, что является достоинством данной схемы.
Если величина пульсаций, т. е. изменения напряжения на первом кон-
денсаторе фильтра не превышает 10—20% постоянного напряжения U=<1
то её можно приближённо рассчитать на основании следующих соображе-
ний. Когда конденсатор разряжается и напряжение на нём понижается на
величину ДС/7, то он отдаёт в нагрузочное сопротивление количество элек-
тричества q=C1^U1. При малых пульсациях можно приближённо считать, что
разряд конденсатора длится в течение всего периода пульсаций Тп (в дейст-
вительности время разряда несколько меньше периода). Отдаваемое коли-
чество электричества создаёт пульсирующий ток, у которого постоянная
составляющая равна /=. Поэтому иначе можно это количество электричества
/_ Т
выразить как q = L=Tn , Следовательно, Сг Д — I Тп или Д Ur =—-—
С.
Заменяя Тп через — , где fn—частота пульсаций, получим
fn
ДС/1 =
1=
fn
Если заменить /в по закону Ома через
где R — сопротивление наг-
рузки, то
ДС/! =

Из формулы хорошо видно, что, чем больше сопротивление нагрузки
R , частота пульсаций fn и ёмкость Ch тем меньше величина пульсаций Д
Следует помнить, .что формулу можно применять для расчётов с удовлет-
ворительной точностью только при малых пульсациях. Практически
при помощи этой формулы обычно находят величину ёмкости Сь обеспе-
чивающую заданную величину пульсаций Д Ui при известных величинах
С/=,/?и/л.
Дальнейшее сглаживание пульсаций даёт так называемый Г-образный
фильтр, состоящий из дросселя L (или активного сопротивления ) и
второго конденсатора С2. Величина, показывающая, во сколько раз этот
фильтр уменьшает пульсации, называется коэффициентом фильтрации или
коэффициентом сглаживания Кф. Обычно к $ определяется для первой гар-
моники пульсаций, но с некоторым приближением им можно пользоваться
и для расчёта величины пульсаций ДС/2 на выходе фильтра. Очевидно, что
Д С/2 равно
А//
Д и 2 =
Кф
178
Для индуктивно-ёмкостного (дроссельного) фильтра L С2 величина к,ф
вычисляется по формуле
<о2дса = 4х»	40/*£С3.
а для реостатно-ёмкостного фильтра РфС2 формула расчёта имеет вид
Кф ~~ ^Ф ^2 = 2 /Л Рф С2 ~ 6,25 /ПРф ^2‘
Обе формулы для Кф справедливы лишь для случаев, когда Кф зна-
чительно больше 1. Но практически именно эти случаи и представляют ин-
терес, так как фильтр, у которого Кф немногим больше 1, является плохим
и применяться не должен.
Пример 1. Найти величину пульсации напряжения на выходе фильтра, име-
ющего С1 = С2 = 20 мкф и L = 40 гн, если выпрямитель даёт (7= = 250 в и
питает нагрузочное сопротивление R = 5 ком\ fn = 100 гц.
Решение.
250
Д Ur «---------------------~ 25 в, т. е. напряжение пульсаций состав-
5-103-20-• 100
ляет 10% и, следовательно, расчёт по приведённой формуле имеет доста-
точную точность.
Коэффициент фильтрации Г-образной части фирьтра равен
Кф X 40 • 1003 • 40 • 20 • 1 о" 6 = 320.
25
Следовательно, пульсации на выходе фильтра Д U2 = ——^0,08 в.
,520
Пример 2. Найти для предыдущего примера Д^/2, если дроссель заменен
сопротивлением/?^ =2 ком.
Решение. В данном случае к,ф ж 6,25-100-2-103 -20« 10 °»25 и Д672 =
= 25:25 = 1 в.
Как видно, реостатно-ёмкостный фильтр сглаживает пульсации значитель-
но хуже, чем индуктивно-ёмкостный.
§ 57.	ТИПЫ И КОНСТРУКЦИИ КЕНОТРОНОВ
Кенотроны небольшой мощности имеют стеклянный баллон на
цоколе. Аноды кенотронов представляют собой цилиндры из нике-
ля. Внутри их проходит катод. В двуханодном кенотроне оба
анода со своими катодами располагаются рядом, а их нити нака-
ла соединяются параллельно. Для улучшения ^охлаждения анод
часто имеет дополнительные рёбра, увеличивающие поверхность
охлаждения, которая делается чёрной, а не блестящей. Катоды у
кенотронов — подогревные или прямого накала, оксидные.
Характерными для кенотронов являются следующие величи-
ны: напряжение накала UH и ток накала 1Н, максимальный им-
пульс анодного тока 1амакс, максимальный выпрямленный ток
1=макс , наибольшее обратное напряжение Uo6p , которое может
выдержать кенотрон, максимальное переменное напряжение вто-
179
ричной повышающей обмотки трансформатора UzMaKc и макси-
мальная допустимая мощность потерь на аноде Р амакс'
Первые две величины не нуждаются в пояснениях. Максималь-
ный импульс анодного тока 1амакс определяется током эмиссии
катода, а максимальный выпрямленный ток I =макс зависит от то-
ка 1амакс и всегда бывает меньше его и, кроме того, зависит от
допустимой мощности потерь на аноде Рамакс > величина которой
ограничивает получение большего 1=Макс - Наибольшее обратное
напряжение Uобр есть то максимальное напряжение между ано-
дом и катодом, которое ещё не может дать дуговой или искровой
разряд или пробить изоляцию.
Во всех рассмотренных схемах выпрямителей, за исключением
мостовой, при наличии конденсатора, С\ на входе фильтра дейст-
вующее значение напряжения вторичной обмотки трансформато-
ра U2 не должно превышать 35% величины Uo6p (для двухполу-
периюдной схемы с нулевой точкой напряжение U2 относится к
одной половине обмотки). У мостовой схемы U2 не должно пре-
вышать 70% величины Uo6p.,
Максимально допустимая мощность потерь на аноде зависит
от материала, конструкции и размеров анода.
Наиболее распространены следующие кенотроны небольшой
мощности, относящиеся к группе приёмно-усилительных ламп.
Кенотроны старых типов — с катодом прямого накала двух-
анодные ВО-188 и ВО-230 и одноанодный ВО-239 — имеют четы-
рёхштырьковый цоколь и рассчитаны на напряжение накала 4 в.
Современные кенотроны имеют восьмиштырьковый цоколь.
В обозначениях кенотронов первое число указывает напряжение
накала, округлённое до целых чисел. Широко распространёнными
являются двуханодные кенотроны 5Ц4С и 5Ц4М. Для выпрями-
телей без повышающего трансформатора предназначены кенотро-
ны: одноанодный 30Ц1М и двуханодный 30Ц6С. Последний имеет
отдельные выводы от катодов и может работать в схеме с удво-
ением напряжения. Применяются также двуханодные кенотроны
5ЦЗС, 5Ц8С, 5Ц9С, 6Ц5С, 6Ц4П и 6Щ0П, а также специальные
одноанодные кенотроны, предназначенные для выпрямителей на
высокое напряжение в несколько тысяч вольт, но на малый вы-
прямленный ток (Щ1С, 1Ц7С, Щ11П и 2Ц2С).
Для маломощных выпрямителей иногда применяют двойные
диоды 6Х6С и 6Х2П, предназначенные для детектирования в при-
ёмниках. Они могут давать выпрямленный ток не свыше 10 ма
и напряжение до 150 в. Эти диоды имеют два отдельных подо-
гревных катода и поэтому могут быть применены для схемы с
удвоением напряжения. В маломощном выпрямителе можно при-
менить триод, замкнув у него анод с сеткой, т. е. превратив его
в диод. Иногда при этом в цепь сетки включают сопротивление,
чтобы ограничить мощность, рассеивающуюся на сетке, во избе-
жание её перегрева.
180
§ 58.	ДЕТАЛИ КЕНОТРОННЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
Основная часть выпрямителей — силовые трансформаторы.
Первичная обмотка у них имеет несколько секций, переключае-
мых на различное сетевое напряжение: ПО, 127 и 220 в. Повы-
шающая обмотка рассчитывается на 250—500 в и больше в зави-
симости от нужного напряжения. Для нормальной двухполупери-
одной схемы она имеет вывод от средней точки. Понижающих
обмоток в трансформаторе не менее двух: одна для накала, кено-
трона, другая для накала ламп приёмника, усилителя или пере-
датчика. В более мощных выпрямителях для накала кенотрона
и ламп применяют отдельные трансформаторы. Для уменьшения
помех от сети иногда в трансформаторах выпрямителей, питаю-
щих приёмники, между первичной и вторичными обмотками по-
мещают экранирующую обмотку, один конец которой присоеди-
няется к общему минусу.
Конденсаторы фильтра применяются чаще всего электроли-
тические, рассчитанные на соответствующее рабочее напряжение.
Дроссели для фильтра, как правило, имеют в сердечнике воздуш-
ный зазор, для того чтобы устранить магнитное насыщение,
вызывающее значительное уменьшение индуктивности. Сопротив-
ление обмотки дросселя постоянному току равно нескольким сот-
ням ом. На нём и в повышающей обмотке трансформатора падает
часть выпрямленного напряжения.
В цепи сетевой обмотки устанавливают выключатель и предо-
хранитель. Последний служит для автоматического выключения
выпрямителя при аварии. Если, например, пробит конденсатор
фильтра и произойдёт короткое замыкание цепи выпрямленного
тока, то в первичной обмотке ток станет значительно больше нор-
мального и предохранитель расплавится. Без него трансформатор
может сгореть.
Иногда первичную обмотку трансформатора делают секцио-
нированной с выводами на разные напряжения, например, 90,
100, ПО, 120 и 127 в, чтобы при помощи переключателя можно
н первичной
обмотне тр-ра
_______0IS
К Ползунок
°'25°s
Рис 111. Способы регулировки напряжения
было при колебаниях сетевого напряжения поддерживать при-
мерно постоянным напряжение, даваемое выпрямителем
(рис. 111а). Другой способ такой регулировки — включение меж-
181
ду сетью и силовым трансформатором специального регулировоч-
ного автотрансформатора, имеющего выводы на разные напря-
жения и переключатель. Автотрансформатор позволяет при по-
нижении сетевого напряжения подводить к первичной обмотке
силового трансформатора нормальное напряжение (рис. 1116).
Выпускаются также специальные регулировочные автотрансфор-
маторы для сетевого напряжения 127 и 220 в, позволяющие плав-
но регулировать напряжение от 0 до 250 в (рис. Ills). В них
ползунок перемещается непосредственно по виткам обмотки.
При конструировании выпрямителя и при пользовании им
должны соблюдаться меры предосторожности, так как пораже-
ние человека напряжением в несколько сот вольт опасно для
жизни. Все части схемы, находящиеся под высоким напряже-
нием, должны быть надёжно защищены от случайных прикос-
новений к ним. Никогда не следует касаться частей работаю-
щего выпрямителя. Все эксперименты надо производить при
выключенном выпрямителе и разряжённых конденсаторах фильт-
ра. Полезно в качестве индикатора (указателя) высокого напря-
-о
О + 2006
-О+ ЮОб
Рис. 112. Получение от выпрями-
теля нескольких напряжений с по-
мощью делителя напряжений
жения включить на выпрямленное напряжение неоновую лампу.
Её свечение сигнализирует о наличии высокого напряжения. Нео-
новая лампа включается через ограничительное сопротивление
в несколько десятков тысяч ом. Наличие такой постоянной на-
грузки в виде лампы предохраняет конденсаторы фильтра от
пробоя при перенапряжении. Последнее может получиться, если
выпрямитель почему-либо работает вхолостую. При отсутствии
нагрузки нет падения напряжения внутри выпрямителя (на внут-
реннем сопротивлении кенотрона, повышающей обмотке и дрос-
селе), и поэтому напряжение на
конденсаторах фильтра будет мак-
симальным.
Если требуется получить от вы-
прямителя несколько различных
напряжений, то прибегают к дели-
телю напряжения. На рис. 112
показано для примера включение
делителя на три различных напря-
жения. Так как при более низких
напряжениях иногда желательно
иметь лучшее сглаживание пульса-
ций, то делитель может играть роль добавочных ячеек фильтра,
если включены дополнительные конденсаторы С3 и С4.
§ 59.	ПРОСТЕЙШИЙ РАСЧЕТ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
На практике иногда приходится самостоятельно изготавливать или пере-
делывать силовой трансформатор для выпрямителя. В этом случае необхо-
димо его предварительно рассчитать. Простейший расчёт силовых трансфор-
маторов мощностью до 100—200 вт проводится следующим образом.
182
Зная напряжение и наибольший ток, который должна давать вторич-
ная обмотка (U2 и /2), находим мощность вторичной цепи
Р2 = U212.
При наличии нескольких вторичных обмоток мощность Р2 равна сумме
мощностей отдельных обмоток.
Принимая кпд трансформатора небольшой мощности порядка 80%, оп-
ределяем первичную мощность
Мощность передаётся из первичной обмотки во вторичную через маг-
нитный поток. Поэтому от неё зависит площадь поперечного сечения сер-
дечника S, которая возрастает при увеличении мощности. Для сердечника
из нормальной трансформаторной стали можно рассчитать S по формуле
« =/Л,
где S — в квадратных сантиметрах, a Pi — в ваттах.
По величине S определяется число витков на один вольт напряжения w'.
При использовании трансформаторной стали оно равно
, 50
w ~ s •
Если приходится делать сердечник из стали худшего качества, например
из жести, кровельной стали, стальной проволоки (их надо предварительно
отжечь, чтобы они стали мягкими), то следует уверичить S и w' на 20—30%.
Теперь можно рассчитать число витков всех обмоток:
= wr w2 = wr U2, w3 == w' U3 и T. Д.
В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на
сопротивлении вторичных обмоток. Поэтому для них рекомендуется число
витков брать на 5—10% больше, нежели рассчитанное.
" Ток первичной обмотки равен
Диаметры проводов обмоток определяются по токам, исходя из допусти-
мой плотности тока, которая для трансформаторов принимается в среднем
порядка 2 а/мм?. При такой плотности диаметр провода (по меди) любой
обмотки d в миллиметрах вычисляется по формуле
d=0,8}/’T.
Когда нет провода нужного диаметра, то можно взять несколько соеди-
нённых параллельно более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения
должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному проводу.
Площадь поперечного сечения провода
? = 0,8d2.
Для обмоток накала ламп, имеющих небольшое число витков толстого
провода и расположенных поверх всех других обмоток, плотность тока
183
можно увеличить до 2,5 и даже 3 а/мм2, так как эти обмотки имеют лучшее
охлаждение. Тогда в формуле для определения диаметра провода постоян-
ный коэффициент вместо 0,8 должен быть соответственно 0,7 или 0,65.
В заключение следует проверить размещение обмоток в окне сердечника4
Общая площадь сечения витков каждой обмотки находится умножением
числа витков на площадь сечения провода, равную 0,8 d£3 , где dU3 — диа-
метр провода в изоляции. Площади сечения всех обмоток складываются.
Затем найденная площадь увеличивается в 2—3 раза для того, чтобы учесть
хотя бы ориентировочно неплотность намотки, наличие каркаса, изоляцион-
ных прокладок между обмотками и слоями отдельных обмоток. Площадь окна
сердечника не должна быть меньше полученной из расчёта величины.
В качестве примера рассчитаем силовой трансформатор для выпрями-
теля, питающего приёмник. Пусть трансформатор должен иметь обмотку
высокого напряжения, состоящую из двух секций на 300 в и 50 ма каждая,
а также обмотки накала кенотрона и накала ламп приёмника соответственно
на 5 в, 2 а и 6,3 в, 1,35 а. Сетевое напряжение 220 в.
Определяем общую мощность вторичных об'моток:
Р2 = 2-300-0,05 + 5-2+ 6,3-1,35 = 30+ 10 + 8,5 = 48,5 etn.
Мощность первичной цепи
Р} = 1,25-48,5 = 60 etn.
Находим площадь сечения сердечника из трансформаторной стали
S = /60 as 7.7 смг.
Число витков на один вольт равно
,	5°
ISD = -— = 6,5.
7,7
. Ток первичной обмотки
60
Л =— = 0,27 а.
1 220
Число витков и диаметры проводов обмоток будут:
для первичной обмотки ^ = 6,5-220= 1430; rf1 = 0,8 V*0,27 = 0,41 мм\
для повышающей обмотки w2 = 6,5-2-300 = 3900 (возьмём 4000); d2 =
= 0,8 /о,О5= 0,18 мм,
для обмотки накала кенотрона = 6,5-5 = 32,5 (возьмём 35); d3 =
= 0,65/ 2 = 0,93 мм,
для обмотки накала ламп приёмника = 6,5-6,3-6,3 = 41 (возьмём 45);
dt <= О.бб/Тзб = 0,74 ММ
Предположим, что окно сердечника имеет площадь сечения 6X3=18 см2
или 1800 мм2, а у выбранных проводов диаметры с изоляцией следующие:
diU3=‘0,44 мм d2u3 = 0,2 мм, d8u3 = 0,98 мм, dAu3 = 0,8 мм
Проверим размещение обмоток в окне сердечника. Находим площади
сечения обмоток:
для первичной обмотки 0,8-0,442-1430 = 250 мм2\
для повышающей обмотки 0,8-0,2а-4000 = 128 л/л/2;
для обмотки накала кенотрона 0,3-0,98а-35 = 27 л/л/2;
для обмотки накала ламп 0,8-0,82-45= 23 мм2.
184
Общая площадь сечения обмоток составляет примерно 428 мм2.
Как видно, она в четыре с лишним раза меньше площади окна и, следо-
вательно, обмотки разместятся.
§ 60.	ГАЗОТРОНЫ, ТИРАТРОНЫ И ИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ
НАПРЯЖЕНИЯ
Газотрон является ионным прибором с так называемым дуго-
вым разрядом. Он представляет собой диод для выпрямления
переменного тока, имеющий накалённый активированный катод.
В баллоне у него находятся пары ртути при давлении 0,01—
0,001 мм рт. ст. или инертный газ. Рассмотрим сначала газотро-
ны с ртутными парами.
Как во всех ионных приборах, в газотроне происходит иони-
зация, т. е. из нейтральных атомов паров ртути ударами летя-
щих электронов выбиваются новые электроны, а сами атомы
превращаются в положительные ионы. Благодаря ионизации
газотрон имеет ряд преимуществ по сравнению с кенотроном.
Анодный ток во много раз сильнее, что объясняется получе-
нием добавочных свободных электронов от ионизации и нейтра-
лизацией отрицательного объёмного заряда положительными
ионами. Внутреннее сопротивление газотрона в нормальном ре-
жиме не превышает нескольких десятков или единиц ом. Па-
дение напряжения на газотроне почти постоянно и составляет
примерно 9—12 в.
Если постепенно увеличивать анодное напряжение газотрона
от нуля, то анодный ток будет сначала очень мал, так как иони-
зации ещё нет и процесс внутри газотрона является чисто элект-
ронным. Ионизация возникает при напряжении примерно 10 в,
которое принято называть напряжением зажигания газбтрона,
Зажигание характеризуется возникновением голубовато-фиоле-
тового свечения внутри газотрона и нарастанием тока. Дальней-
шее повышение напряжения анодного источника уже не увели-
чивает анодного напряжения на газотроне, а даёт возрастание
тока в цепи и напряжения на нагрузочном сопротивлении. Сле-
дует иметь в виду, что последовательно с газотроном всегда долж-
но быть включено нагрузочное сопротивление. Если его нет, то
всё напряжение анодного источника будет приложено к газотро-
ну, имеющему весьма малое внутреннее сопротивление. Ток воз-
растёт до совершенно недопустимой величины, т. е. произойдёт
короткое замыкание, могущее испортить газотрон.
В эксплуатации газотрон имеет следующие недостатки. По-
нижение накала вызывает разрушение катода. Это объясняется
тем, что при понижении эмиссии ионизация также уменьшается
и электронный объёмный заряд нейтрализуется не полностью.
Внутреннее сопротивление газотрона увеличивается. Падение на-
пряжения между анодом и катодом возрастает и сообщает по-
ложительным ионам большую скорость. В результате ионы
с такой силой бомбардируют катод, что вызывают разрушение
его активного слоя. Колебания напряжения накала допускают
в пределах от +10% до —5%.
Чтобы давление царов ртути было нормальным, газотрон
должен работать при температуре в пределах от 15 до 50°. Нельзя
одновременно включать напряжения накала и анода. Необхо-
димо сначала включить накал, в течение нескольких минут про-
греть газотрон и тогда лишь включать высокое напряжение.
В непрогретом газотроне давление, т. е. количество паров ртути,
ниже нормальной величины. При малом давлении ионизация
слабая, внутреннее сопротивление газотрона велико и падение
напряжения на нём большое. Это приводит к тому, что ионы бом-
бардируют катод с большой скоростью и разрушают его. Вы-
ключать всегда нужно сначала высокое напряжение, а затем
накал.
Ионный процесс внутри газотрона создаёт возможность воз-
никновения так называемого обратного тока. Если газотрон ра-
ботает в выпрямителе, то после уменьшения анодного напряже-
ния до нуля ионы не сразу превращаются в нейтральные моле-
кулы, — для этого процесса деионизации нужен промежуток
времени около 0,0001 — 0,00001 сек. Так как при этом на аноде
растёт отрицательное напряжение, то ионы начинают двигаться
в обратном направлении, притягиваясь к отрицательно заряжён-
ному аноду и образуя обратный ток. При большом напряжении
он может дать «обратное зажигание», т. е. возникновение дуго-
вого разряда. Процесс выпрямления переменного тока при этом
нарушается. Для каждого газотрона характерна величина наи-
большего допустимого обратного напряжения. Возникновению
обратного зажигания способствует. наличие на аноде капелек
ртути, которые могут быть источниками эмиссии. Газотроны, ещё
не бывшие в работе, полагается прогревать включением одного
только накала до тех пор, пока ртуть не испарится.
Широкое применение нашли газотроны следующих типов.
Газотроны с парами ртути. Устройство одного из газотронов
этого типа и два способа схематического изображения газотронов
показаны на рис. 113а. Штриховка или точка обозначает нали-
чие газа в баллоне. Катоды у газотронов небольшой мощности —
оксидные прямого накала. Напряжение накала не превышает не-
скольких вольт, чтобы не возникал дуговой разряд между кон-
цами нити катода. Газотроны небольшой мощности имеют цо-
коль, как у осветительных электроламп, или цоколь со штырь-
ками.
Анод делается в виде диска из никеля, а в газотронах боль-
шой мощности — полушаровой формы из графита. Вывод анода,
как правило, на верху баллона. В нижней части баллона обычно
находится несколько капель ртути. Так как давление паров рту-
ти не должно быть слишком велико, то в газотроне устраивают
дисковый экран, уменьшающий нагревание ртути. Второй метал-
186
лический дисковый или цилиндрический экран уменьшает тепло-
вые потери катода, защищает катод от бомбардировки положи-
тельными ионами, а также уменьшает возможность попадания с
катода на анод частичек активного слоя. Наличие их на аноде
может вызвать обратное зажигание. Ртутные газотроны изготов-
ляют почти всегда одноанодными и применяют в любых выпря-
мительных схемах. Особенно широко они используются в высо-
ковольтных выпрямителях. В последнее время для наполнения
газотронов вместо ртутных паров с большим успехом стали при-
менять смеси различных инертных газов, например ксенона и
криптона. В этом случае напряжение зажигания в зависимости
от рода газа составляет величину порядка 15—25 в и примерно
такую же величину имеет падение напряжения на зажжённом
газотроне.
Рис. 113. Внешний вид и схематические изображения газо-
тронов. Схематические изображения тиратронов
Газотроны с аргоном. Эти газотроны применяются для двух-
полупериодного выпрямления низких напряжений. Они имеют ка-
тоды прямого накала из торированного молибдена, аноды — ни-
келевые. Внешний вид их показан на рис. 1136. По сравнению с
ртутными аргоновые газотроны имеют то преимущество, что мо-
гут работать при температурах от —30 до +50° и требуют непро-
должительного прогрева катода (примерно 20—30 сек)-, можно
даже включать накал и анодное питание одновременно. Аргоно-
вые газотроны применяются для зарядки аккумуляторов, для пи-
тания усилителей звукового кино и т. д.
Выпрямители с газотронами должны иметь выключатель вы-
сокого напряжения, чтобы можно было сначала включить только
накал. Сглаживающий фильтр не должен начинаться с конден-
сатора, так как вследствие малого внутреннего сопротивления
газотрона импульсы анодного тока, заряжающие этот конденса-
тор, будут чрезмерно велики, что может привести к порче газо-
трона.
187
Тиратроны. По существу это газотроны, имеющие третий
электрод — сетку (газовые триоды). Схематические изображе-
ния тиратрона показаны на рис. НЗв.
В отличие от вакуумных триодов в тиратроне сетка не может
управлять анодным током. Но, изменяя величину отрицательного
потенциала на ней, можно управлять зажиганием тиратрона.
Чем больше отрицательное напряжение на сетке, дем при более
высоком анодном напряжении зажигается тиратрон. После зажи-
гания изменение потенциала сетки не влияет на анодный ток. Это
объясняется тем, что после зажигания отрицательно заряжённая
сетка притягивает к себе положительные ионы. Они окружают
сетку и нейтрализуют её действие.
Катод и анод в тиратроне устроены обычно так же, как и в
газотроне. Сетка полностью охватывает катод и электроны могут
двигаться на анод только сквозь сетку. Маломощные тиратроны
по конструкции электродов похожи на вакуумные триоды.
Нормальное анодное напряжение у зажжённого тиратрона со-
ставляет примерно 10—30 в в зависимости от типа тиратрона.
До зажигания оно может быть во много раз больше, если на
сетке имеется значительный отрицательный потенциал. Погасить
тиратрон можно, только разорвав анодную цепь или уменьшив
анодное напряжение до напряжения погасания, которое лишь не-
много меньше указанного выше нормального анодного напря-
жения.
Тиратроны применяются в управляемых выпрямителях, в ко-
торых путём изменения потенциала сетки можно без лишних
потерь энергии регулировать величину выпрямленного напряже-
ния от нуля до~максимального значения. Кроме того, они исполь-
зуются в качестве реле на частотах не свыше нескольких десятков
килогерц и во многих других случаях.
Наиболее распространёнными газотронами являются одноанод-
ные газотроны: ртутные ВГ-161 и ВГ-129, с ксеноно-криптоновой
смесью ГП-0,5/5, а также двуханодные: аргоновый ВГ-176 и
ртутный ГР 1-0,25/1,5. Из тиратронов небольшой мощности можно
отметить ТГ-212; ТГ-213; ТГ1-0,1/0,3; ТГ1Б; ТП-01/1,3;
ТГЗ-0,1/1,3, имеющие наполнение инертными газами. Выпускает-
ся также много различных типов мощных газотронов и тиратронов.
По существующей системе обозначение газотронов начинается
с буквы Г, а тиратронов — с буквы Т. Вторая буква показывает
наполнение ртутными парами (Р) или инертными газами (Г).
Далее стоит номер для отличия приборов разных типов, имеющих
одинаковые остальные элементы обозначения. В конце указывается
наибольший выпрямленный (постоянный) ток в амперах и после
дробной черты — наибольшее допустимое обратное напряжение
в киловольтах. Например, ТГ1-0,1/0,3 означает: тиратрон с газо-
вым наполнением, первый номер, наибольший выпрямленный ток
0,1 а, наибольшее допустимое обратное напряжение 0,3 кв.
188
Ионные стабилизаторы напряжения. Для поддержания посто-
янства выпрямленного напряжения широко применяют ионные
стабилизаторы напряжения (стабилитроны). Они представляют
собой приборы тлеющего разряда и имеют два цилиндрических
электрода, входящих один в другой. Электрод с большей поверх-
ностью является катодом. Баллон наполнен аргоном или неоном
при небольшом давлении. При правильно установленном режиме
ионные стабилизаторы поддерживают напряжение с точностью
примерно до 1—3 в. Последовательно со стабилизатором вклю-
чается ограничительное сопротивление R (рис. 114). На графике
Рис. 114. Схемы включения ионных стабилизаторов напряже-
ния и характеристика стабилизации
рис. 1146 показана зависимость выходного напряжения Ueblx
стабилизатора от входного напряжения Uex. Если увеличить Uex,
то сначала Ueblx также растёт. Затем происходит зажигание ста-
билизатора и 0вых несколько уменьшается, так как в стабилиза-
торе возникает ток, который создаёт дополнительное падение
напряжения на сопротивлении R. На некоторой части поверхно-
сти катода появляется свечение. Дальнейшее увеличение U вх
в известных пределах почти не изменяет UвыХУ которое остаётся
примерно равным рабочему напряжению стабилизатора Uраб.
При увеличении Vвх растёт ток стабилизатора и свечение захва-
тывает всё большую часть поверхности катода, но яркость его
не меняется. Именно в таком режиме осуществляется стабили-
зация напряжения. Этот режим называется режимом нормаль-
ного катодного падения (имеется в виду падение потенциала око-
ло катода). Стабилизацию напряжения упрощённо можно объяс-
нить тем, что при увеличении тока возрастает рабочая площадь
катода, через которую проходит ток, и, следовательно, соответст-
венно уменьшается внутреннее сопротивление стабилизатора. А па-
дение напряжения на нём, являющееся произведением тока на
сопротивление, остаётся почти постоянным.
18j
При дальнейшем увеличении Uвх наступает момент, когда све-
чение захватывает всю поверхность катода. В этом режиме, кото-
рый называется режимом аномального катодного падения, стаби-
лизации уже не будет, а напряжение увеличивается с ростом
тока.
Помимо величины Uраб, параметрами стабилизатора являются
также минимальный и максимальный токи 1ман и Iмакс, соответ-
ствующие границам режима стабилизации, а также напряжение
зажигания Uзаж, которое обычно на 5—25 в выше, чем Upa6-
Правильный режим стабилизации возможен при определён-
ном значении сопротивления R, рассчитываемом по формуле:
f> — ср — Раб
I ср J н
где Uср —средняя величина подводимого напряжения, Uраб —
рабочее напряжение стабилизатора, Iср—средняя величина тока
стабилизатора, равная 1мин , 1н — ток нагрузки, рав-
ный
Чем больше сопротивление R, тем в более широких пределах
изменения напряжения источника получается стабилизация. Из
формулы для расчёта R ясно, что большее значение R получается
при более высоком напряжении щеточника и при меньшем токе
нагрузки.
Отечественная промышленность выпускает стабилизаторы с
восьмиштырьковым цоколем, имеющие Iмин =5 ма и I макс = ^ ма>
на рабочие напряжения 75, 105, 150 в. Они имеют обозначения
соответственно СГ2С, СГЗС и СГ4С. Кроме того, изготовляются
стабилизаторы в пальчиковой серии на 150 в типа СГ1П, на 105 в
типа СГ2П и миниатюрные на 150 в типа СГ5Б.
При больших напряжениях стабилизаторы соединяют последо-
вательно (рис. 114в) и для облегчения зажигания шунтируют
сопротивлениями и R2 порядка 0,5—1 Мом. Параллельное сое-
динение стабилизаторов не применяется, так как разные экземп-
ляры стабилизаторов данного типа не имеют точно одинаковых
напряжений зажигания. Поэтому при параллельном соединении
зажигается только стабилизатор с наименьшим напряжением
зажигания.
Следует отметить, что ионные стабилизаторы имеют очень ма-
лое внутреннее сопротивление для переменного тока и поэтому
хорошо сглаживают пульсации выпрямленного напряжения.
В этом отношении они равноценны конденсаторам весьма боль-
шой ёмкости.
Недостатком ионных стабилизаторов являются большие по-
тери энергии в самом стабилизаторе и в сопротивлении R. По-
190
этому они применяются только при сравнительно небольших мощ-
ностях, когда не обязательно получение высокого кпд. Ионные
стабилизаторы на большие мощности вообще не выпускаются.
§ 61.	ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
Купроксные или меднозакисные выпрямители состоят из от-
дельных выпрямительных купроксных элементов (вентилей),
представляющих собой медную пластинку круглой или прямо-
угольной формы, поверхность которой с одной стороны покрыта
а)
Закись меда
Сбинец
(анод)
Медь
(катод)
Рис. 115. Устройство купроксных и селеновых столбиков и мостовая
схема выпрямителя с ними
слоем закиси меди. Пластинка меди является одним полюсом
вентиля, другим полюсом служит свинцовая пластинка, прижатая
к слою закиси меди (рис. 115а).
191
Закись меди является полупроводником. В месте контакта
закиси меди с медью образуется так называемый запорный слой,
который имеет малое сопротивление, только когда медь находится
под отрицательным потенциалом по отношению к закиси меди.
Медь является катодом, а закись меди — анодом. Сопротивление
запорного слоя в обратном направлении в несколько десятков или
сотен раз больше.
Переменное напряжение, приложенное к купроксному эле-
менту, не должно быть выше 12 в во избежание пробоя запор-
ного слоя. Это является главным недостатком купроксных выпря-
мителей. Для выпрямления более высоких напряжений приходит-
ся соединять последовательно соответствующее количество эле-
ментов. Нельзя допускать нагревание купроксов свыше 50°, так
как значительно возрастает обратный ток и может получиться
пробой. Допустимая плотность тока составляет 50 ма на 1 см2
активной площади медной пластинки. Отдельные элементы соеди-
няются последовательно в столбики, стянутые болтом, причём для
лучшего охлаждения иногда между элементами прокладывают
радиаторные пластины большего размера (рис. 1156). По отно-
шению к нагрузочному сопротивлению медная пластина является
положительным полюсом выпрямленного напряжения, а закись
меди — отрицательным. Купроксный выпрямитель при правиль-
ной эксплуатации может работать долгое время. Он имеет высо-
кий коэффициент полезного действия, надёжен в работе и удобен
в эксплуатации. Недостатком купроксного выпрямителя является
ухудшение его свойств от нагрева и с течением времени.
Селеновые выпрямители обладают лучшими свойствами и в
последние годы почти полностью вытеснили купроксные выпря-
мители.
Селеновый выпрямительный элемент представляет собой
стальную или алюминиевую пластину, на которую с одной сто-
роны нанесён слой селена, являющегося полупроводником. По-
верхность селена покрыта легкоплавким металлическим сплавом.
На границе между этим сплавом и селеном образуется запорный
слой, обладающий выпрямляющими свойствами. Металл на по-
верхности селена является катодом (плюсом выпрямленного на-
пряжения), а стальная или алюминиевая пластина — анодом
(минусом выпрямленного напряжения).
Допустимая плотность тока для селеновых выпрямителей
равна примерно 30 ма на 1 см2, а допустимое обратное напряже-
ние для одного селенового вентиля составляет 22—25 в. По-
этому селеновые выпрямители имеют примерно вдвое меньше
элементов, чем купроксные, рассчитанные на такое же напря-
жение. Нагрев селеновых выпрямителей допускается до 70°
Срок их службы составляет несколько тысяч часов. Селеновые вы-
прямители по сравнению с купроксными имеют меньшие раз-
меры, вес и более высокий кпд. Они также собираются в виде
столбиков с различным числом элементов.
192
В настоящее время выпускаются селеновые элементы диамет-
ром от 5 до 130 мм на выпрямленный ток соответственно от 2 до
3000 ма. Применяются также элементы квадратной и прямоуголь-
ной форм.
Сопротивление селеновых элементов невелико. Например,
часто применяющиеся элементы диаметром 18, 25 и 35 мм име-
ют при максимальном допустимом токе сопротивление соответст-
вен1но 35, 10 и 4 ом. При меньшем токе сопротивление несколько
увеличивается.
Селеновые столбики применяются в любых выпрямительных
схемах. Обычно соединения вентилей, для образования той или
иной схемы бывают сделаны в собранном столбике. На рис. 115 в
и г показаны столбики для двухполупериодной схемы и схемы с
удвоением напряжения. Часто селеновые выпрямители собира-
ются по мостовой схеме. Если в этом случае выпрямляется напря-
жение до 15—18 в, то достаточно иметь всего 4 элемента. При
более высоких напряжениях в каждом плече моста должно быть
соответствующее число последовательно соединённых элементов
(рис. 115д). Для такой схемы применяется столбик, собранный,
как показано на рис. 115г.
Следует отметить, что селеновые выпрямители ухудшают свои
параметры от нагрева и подвержены «старению», т. е. с течением
времени постепенно увеличивают своё сопротивление, вследствие
чего увеличивается потеря напряжения на них и уменьшается вы-
прямленное напряжение.
В последнее время широкое применение получили германие-
вые и кремниевые выпрямители, о которых подробно рассказано
в гл. XI.
§ 62.	ВИБРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
В некоторых случаях полное питание радиоаппаратуры осу-
ществляется от аккумуляторов низкого напряжения 6—12 в.
Накал ламп питается непосредственно от аккумулятора, а высо-
кое напряжение получается при помощи вибропреобразователя.
Такие устройства применяются, например, в автомобильных при-
ёмниках, в передвижных ^радиостанциях, в сельских радиоуста-
новках, питающихся от ветродвигателя, и т. д.
Вибропреобразователь служит для преобразования низкого
постоянного напряжения в высокое. Главной его составной частью
является вибратор или прерыватель. Кроме того, имеются повы-
шающий трансформатор, устройство для выпрямления и сглажи-
вания тока и фильтры для уменьшения помех от искрения в виб-
раторе.
На рис. 116 показаны для примера две типовые схемы вибро-
преобразователей. Рассмотрим работу цепи низкого напряжения
(первичной цепи), которая в этих схемах одинакова. Когда вы-
193
4
Рис. 116. Схемы вибропреобразова-
телей
ключатель В выключен, якорь вибратора Я, укреплённый на пру-
жине, занимает среднее положение. При включении аккумуля-
тора через одну половину первичной обмотки трансформатора и
обмотку электромагнита ЭМ пойдёт сравнительно слабый ток,
так как обмотка ЭМ имеет значительное сопротивление. Электро-
магнит притянет якорь, который
замкнётся с контактом /Сь Об-
мотка электромагнита замкнёт-
ся накоротко и ток в обмотке
трансформатора резко возрас-
тёт. При этом электромагнит
размагнитится, отпустит якорь,
который по инерции отойдёт до
контакта /С2 и, замкнувшись с
ним, создаст цепь прохождения
тока через вторую половину
первичной обмотки трансфор-
матора. Но теперь через обмот-
ку ЭМ опять течёт ток и элект-
ромагнит снова притягивает
якорь. Контакт К2 размыкается,
а контакт К\ замыкается и т. д.
Якорь вибратора совершает ко-
лебания с частотой пример-
но 60—200 гц и через половинки первичной обмотки трансформа-
тора попеременно в различных направлениях проходят импульсы
тока, которые индуктируют во вторичной повышающей обмотке
переменное напряжение !).
Для выпрямления этого напряжения в схеме рис. 116а при-
меняется. двуханодный кенотрон с подогревным катодом, изоли-
рованным ох нити накала, например 6Ц5С. На схеме рис. 1166
выпрямление осуществляется при помощи дополнительных кон-
тактов Кз и Кь соединённых с концами вторичной обмотки и игра-
ющих роли анодов кенотрона. Средняя точка вторичной обмотки
даёт плюс выпрямленного напряжения, а минус получается от со-
ответствующего конца вторичной обмотки, подключённого в дан-
ный момент через один из контактов /Сз и К4. К вторичной обмот-
ке подключена цепь RC, служащая для уменьшения перенапря-
жений и искрения в контактах. С этой же целью часто включают
конденсаторы к каждой половине первичной и вторичной обмоток.
Всё же искрение в контактах создаёт сильные помехи ра-
диоприёму. Для борьбы с ними в провода выпрямленного напря-
жения и в провода, идущие к аккумулятору, включают фильтры,
состоящие из высокочастотных дросселей и конденсаторов. Эти
1) Мы рассмотрели работу вибратора весьма упрощённо. В действитель-
ности в нём происходят более сложные процессы.
194
фильтры не показаны на рис. 116. Данные их приведены в гл. IX
в разделе о борьбе с помехами. Сам вибратор обычно помещается
в экранирующий футляр и вся схема вибропреобразователя тща-
тельно экранируется.
Недостатком вибропреобразователей является ограниченный
срок службы (порядка 1000 ч), по истечении которого контакты
приходят в негодность и вибратор приходится заменять.
§ 63.	СТАБИЛИЗАТОРЫ ТОКА (БАРЕТТОРЫ)
Для стабилизации тока накала электронных ламп применя-
ются стабилизаторы тока, представляющие собой стальную про-
волочку в баллоне с водородом. При повышении в известных пре-
делах напряжения сопротивление стабилизатора возрастает так,
что ток остаётся почти постоянным. Практически изменение на-
пряжения примерно в 2 раза даёт изменение тока не более чем
на 5%. На рис. 117 показаны условное изображение стабилиза-
Рис. 117. Характеристика стабили- Рис. 118. Схема питания накала ламп
затора тока и его схематическое приёмника от сети через стабилизатор
изображение	тока
В обозначениях стабилизаторов сначала ставится величина
тока в амперах, затем буква Б и напряжения на его зажимах
мин и Uмакс' в пределах которых получается стабилизация то-
ка. Выпускаются стабилизаторы типов: 1Б5-9; 1Б10-17; 0,ЗБ17-35;
0,ЗБ65-135; 0,425Б5,5-12; 0,85Б5,5-12 и'0,24Б12-18.
Стабилизаторы на 0,3 а предназначены, главным образом для
приёмников с бестрансформаторным питанием. В этом случае
нити ламп соединяются последовательно и в цепь включается до-
баво’чное сопротивление, расчёт которого можно показать на сле-
дующем примере. Предположим, что приёмник с селеновым вы-
прямителем (без кенотрона) имеет лампы 6А7, 6К7, 6Г7 и 30П1С,
потребляющие ток накала 0,3 а, две лампочки для освещения
шкалы на 6 в и 0,3 а и питается от сети с напряжением 220 в че-
рез стабилизатор 0,ЗБ65-135 (рис. 118). Падение напряжения на
всех лампах приёмника равно: 3-6,3+30 + 2-6^61 в. Считая,
195
что 220 в является максимальным напряжением сети, соответ-
ствующим напряжению на стабилизаторе 135 в, зайдём добавоч-
ное сопротивление по закону Ома.
о 220—135—61	24 Qn
R = ----------= — =о0 ом.
0,3	0,3
Если напряжение сети снизится на 70 в, т. е. до 150 в, то ста-
билизатор всё ещё будет поддерживать ток 0,3 а и обеспечит нор-
мальный накал ламп.
Надо отметить, что стабилизаторы обладают значительной
тепловой инерцией и поэтому не дают стабилизации при быстрых
изменениях напряжения.
§ 64.	ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
I Какие преимущества и недостатки имеет схема обычного двухполу-
периодного выпрямителя по сравнению с однополупериодной схемой?
2.	Начертите схему двухполупериодного выпрямителя, имеющего двух-
анодный кенотрон с подогревным катодом и фильтр из двух звеньев.
3	Начертите мостовую схему выпрямителя с двумя двуханодными
кенотронами, имеющими каждый по два отдельных подогревных катода.
4.	Составьте схему однополупериодного выпрямителя без трансформа-
тора, причём последовательно с катодом кенотрона включите нити четырёх
ламп приёмника, питаемого данным выпрямителем, а в цепь выпрямлен-
ного тока включите фильтр.
5.	В двухполупериодном выпрямителе фильтр имеет конденсатор ёмко-
стью 8 мкф и дроссель индуктивностью 40 гн. Найдите сопротивление конден-
сатора и дросселя для переменной составляющей выпрямленного тока.
6	Вторичная повышающая обмотка трансформатора однополупериодного
выпрямителя даёт напряжение 360 в Какое напряжение будет на конденса-
торах фильтра, если цепь нагрузки выпрямителя разомкнута?
7.	Почему при уменьшении нагрузочного сопротивления, на которое ра-
ботает выпрямитель, т. е. при увеличении выпрямленного тока, напряжение,
даваемое выпрямителем, уменьшается?
8.	Когда в фильтрах выпрямителей можно вместо дросселя включать
сопротивление?
9.	В однополупериодном выпрямителе с фильтром, работающим вхоло-
стую, вторичная повышающая обмотка даёт напряжение 280 в. Определите
величину обратного напряжения.
10.	Какая деталь выпрямителя может выйти из строя в случае пробоя
первого (входного) конденсатора фильтра?
11.	Рассчитайте ограничительное сопротивление для ионного стабилиза-
тора напряжения типа СГ4С, если напряжение источника изменяется от
180 до 220 в, а ток нагрузки 7,5 ма
12.	В каких случаях приёмники питают от вибропреобразователя?
13.	Почему кенотронные выпрямители не применяются для заряда ак-
кумуляторов?
14.	Даёт ли схема с удвоением напряжения выпрямленный ток Z^, соответ-
ствующий четвёртому графику на рис. 101 г?
15,	В однополупериодном выпрямителе без фильтра максимальное значе-
ние выпрямленного тока составляет 20 ма. Найдите величину постоянной со-
ставляющей и амплитуду переменной составляющей.
16.	Можно ли электромагнитным вольтметром измерить постоянную
составляющую напряжения на первом конденсаторе фильтра?
196
17.	Нужно построить выпрямитель на 1000 в и ток 2 ма. Какую схему
следует выбрать: однополупериодную или двухполупериодную?
18.	В кенотронном или газотронном выпрямителе опаснее последствия
короткого замыкания в цепи выпрямленного тока?
19.	Повышающая обмотка трансформатора выпрямителя даёт 300 в. Ве-
личина выпрямленного тока 50 ма. Можно ли вычислить мощность, рассеи-
ваемую на аноде кенотрона, как произведение 300 в на 0,05 а?
20.	Почему ионные выпрямители (газотрон, тиратрон и др.) имеют
малое внутреннее сопротивление?
21.	Начертите внешние характеристики двухполупериодного выпрями-
теля при работе его без фильтра и с фильтром в виде конденсатора.
22.	Почему невозможно погасить зажжённый тиратрон путём увеличе-
ния отрицательного напряжения на его сетке?
23.	Сделайте примерный расчёт понижающего трансформатора для на-
кала ламп усилителя, если первичное напряжение составляет 220 в, а на-
пряжение и ток вторичной цепи равны соответственно 6,3 в и 4 а.
24.	Какой ёмкости должен быть конденсатор, шунтирующий нагрузочное
сопротивление 20 ком однополупериодного выпрямителя, чтобы при выпрям-
ленном напряжении 500 в напряжение пульсаций не превышало 25 в при
частоте тока сети 50 гц?
25.	Двухполупериодный выпрямитель работает со сглаживающим
фильтром по схеме рис. 107 а, имеющим ёмкости по 10 мкф и индуктивность
50 гн. Выпрямитель даёт 300 в при токе 60 ма. Частота тока сети 50 гц.
Найдите величину напряжения пульсаций на выходе выпрямителя.
26.	Начертите схему выпрямителя с умножением напряжения в 5 раз
с дополнительным фильтром для сглаживания пульсаций.
27.	Почему обратное напряжение на кенотроне возрастает почти вдвое,
если сглаживающий фильтр начинается с конденсатора? В какой схеме вы-
прямителя такое увеличение обратного напряжения не происходит?
ГЛАВА VI
ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
§ 65.	свойства звука, человеческий слух
Акустикой называют науку о звуке. Электроакустика — это
область техники, занимающаяся преобразованием звуковых ко-
лебаний в электрические и обратно, а также записью и воспроиз-
ведением звуков при помощи электрических приборов. В радио-
технике важную роль играют многие электроакустические прибо-
ры: телефоны, громкоговорители, микрофоны, звукосниматели
(адаптеры) для воспроизведения граммофонной записи и др.
Чтобы изучить их устройство и работу, необходимо познакомить-
ся со свойствами звука и особенностями человеческого слуха.
Источником звука всегда является колеблющееся тело, напри-
мер струна музыкального инструмента. Звуковая волна, идущая
от источника звука, есть колебание частиц той упругой среды, в
которой распространяется звук, например, воздуха. Колебание в
упругой среде передаётся от одних частиц её к другим и распро-
страняется во все стороны от источника звука. В воздухе ско-
рость звуковых волн составляет примерно 340 м/сек. В жидкостях
она больше, а в твёрдых телах ещё больше.
Важнейшими величинами, характеризующими звук, являют-
ся частота и амплитуда колебаний. Различают звуки по высоте
тона и громкости. Примерами звуков высокого тона могут слу-
жить свист, писк, женский голос (с$пра»но), а звуков низкого
тона — мужской голос (бас), звук барабана и т. д. Чем больше
частота, тем выше звук и наоборот. Чем больше амплитуда, тем
сильнее, громче звук.
Все звуки принято разделять на простые и сложные. Простой
звук характеризуется синусоидальной формой колебаний. Звуки с
формой колебания, отличной от синусоиды, называются сложны-
ми звуками.
Всякое сложное колебание представляет собой сумму не-
скольких простых колебаний с разными амплитудами и разными
частотами, называемых гармониками1).
1) В случае звуковых колебаний гармоники иногда называют обер-
тонами.
198
Частоты гармоник в целое число раз больше частоты сложно-
го колебания, т. е кратны этой частоте. Например, если сложное
колебание имеет частоту 200 гц, то его первая гармоника или ос-
новное колебание имеет частоту 200 гц, вторая гармоника — вдвое
большую — 400 гц, третья гармоника — -втрое большую — 600 гц
и т. д. Амплитуды гармоник различны и не подчиняются такому
строгому закону, как частоты. Более высокие гармоники имеют
меньшие амплитуды, но иногда могут быть исключения. Некото-
рые гармоники часто совсем отсутствуют, т. е. их амплитуды рав-
ны нулю.
Звуки человеческого голоса и музыкальных инструментов,
шумы, шорохи и т. д. представляют собой сложные звуки, имею-
щие множество гармоник. Эти гармоники придают звуку извест-
ную окраску или так называемый тембр. Звук одной и той же
силы и одной и той же высоты можно получить от разных источ-
ников, например, от скрипки и от рояля. Но мы различаем их, таи
как они содержат неодинаковые гармоники и поэтому различают-
ся по тембру.
Конечным звеном радиовещательной передачи, т. е. приёмни-
ком звука, является человеческое ухо. Оно может обнаруживать
не все звуки, которые встречаются в природе. Диапазон частот,
воспринимаемых ухо'м, составляет примерно от 20 до 20 000 гц.
Имеются нижний и верхний пределы громкости звука. Слиш-
ком слабый звук не обнаруживается ухом, а слишком сильный—
даёт ощущение боли. Человеческое ухо различает звуки не толь-
ко по частоте, но и по громкости. Однако ощущение изменения
громкости звука не пропорционально изменению силы звука. При
значительных изменениях силы звука человеку кажется, что звук
изменился очень немного. Небольшие изменения силы звука (ме-
нее чем на 25%) ухо совсем не ощущает.
Для человеческой речи частоты основных колебаний имеют
диапазон 80—1200 гц, а частоты гармоник доходят до 8000 гц.
Звуки различных музыкальных инструментов имеют диапазон
основных частот от 30 до 5000 гц, а с гармониками диапазон рас-
ширяется до 15 000 гц. Для идеального воспроизведения речи и
музыки необходимо передавать весьма широкий диапазон зву-
ков с частотами от 30 до 15 000 гц. Практически это трудно вы-
полнить и ограничиваются воспроизведением в диапазоне 50—
5000 гц.
§ 66.	МИКРОФОН И ТЕЛЕФОН
Микрофон и телефон, являющиеся основными приборами про-
водной телефонной связи, играют важнейшую роль и в радиотех-
нике. На рис. 119 показаны схемы электрической передачи зву-
ка по проводам, а также устройство и работа угольного микро-
фона и электромагнитного телефона.
199
Угольный микрофон имеет (рис. 119«) металлический кор-
пус К, на котором лежит тонкая угольная мембрана УМ. Внут-
ри расположена угольная колодка У/С с канавками. Между ко-
лодкой и мембраной находится угольный порошок У77. Его удер-
живает кольцо из войлока или сукна ВК. От колодки выходит
контактный винт КВ, причём от и колодка изолированы от кор-
пуса. Ток от микрофонной батареи БМ (рис. 1196) проходит че-
Гок	Отклонение
микрофона	мембраны"
Рис. 119. Устройство и работа угольного микрофона и электромагнитного
телефона
рез угольный порошок, имеющий сопротивление в несколько де-
сятков или сотен ом, и первичную обмотку повышающего микро-
фонного трансформатора МТ с коэффициентом трансформации
от 1 : 20 до 1 : 100. Вторичная обмотка трансформатора присое-
динена к линии, в конце которой включён телефон;
В корпусе телефона К из металла или пластмассы (рис. 119в)
находится постоянный магнит М с полюсными наконечниками из
мягкой стали, на ксторые насажены электромагнитные катушки
200
ЭК с большим числом витков тонкого провода. Сопротивление пх
бывает до нескольких тысяч ом. На корпусе К лежит тонкая
жестяная мембрана ЖМ, Между мембраной и полюсными нако-
нечниками имеется небольшой воздушный зазор. Мембрана при-
жимается по краям навинчивающейся крышкой А, имеющей в
центре отверстие.
Электрические процессы, происходящие в микрофоне и теле-
фоне, иллюстрируются рис. 119г и д. Когда в микрофон звуки не
попадают, то сопротивление порошка в нём и ток постоянны
(участок АБ кривой 2 на рис. 119г). Значит, во вторичной об-
мотке микрофонного трансформатора индуктированного напря-
жения не будет. Звук, поступивший в микрофон, приводит в ко-
лебание его мембрану, которая повторяет звуковое колебание
(кривая 1 на рис. 119г). Для простоты оно показано синусоидаль-
ным. Мембрана, колеблясь, создаёт переменное давление на по-
рошок. Она то нажимает на него, то отходит. При этом сопротив-
ление угольного порошка изменяется. Величина тока в микро-
фонной цепи будет меняться в соответствии с колебаниями мем-
браны, и ток станет пульсирующим (участок БВ кривой 2 на
рис. 119г). Пульсирующий ток имеет постоянную и переменную
составляющие. Последняя, проходя через первичную обмотку
микрофонного трансформатора, индуктирует во вторичной об-
мотке более высокое переменное напряжение, соответствующее
колебаниям мембраны микрофона. Это напряжение создаёт в
линии переменный ток, который проходит в телефон и воспроиз-
водит в нём звук.
Микрофон является прибором, преобразующим звуковые ко-
лебания в колебания электрического тока. Телефон осуществляет
обратное превращение энергии переменного тока в звуковые ко-
лебания. Если в катушках телефона тока нет, то под влиянием
постоянного магнита мембрана притягивается к полюсам и не-
сколько прогибается '(рис. 1195). Когда в катушках проходит
переменный ток, то сила постоянного магнита меняется. Положи-
тельная полуволна переменного тока усиливает магнит, так как
создаёт магнитное поле, складывающееся с полем магнита, и
мембрана прогибается сильнее. Отрицательная полуволна пере-
менного тока создаёт магнитное поле, противоположное по на-
правлению полю магнита; это ослабляет магнит и мембрана от-
ходит. В результате мембрана колеблется в обе стороны от пер-
воначального положения с частотой переменного тока, проходя-
щего по катушкам телефона, и повторяет колебания микрофон-
ной мембраны. Возникает звуковая волна, и ухо, к которому
приложен телефон, услышит звук.
При отсутствии в телефоне постоянного магнита колебания
мембраны были бы слабее и каждая полуволна переменного тока
давала бы притяжение мембраны к магниту. Она отклонялась бы
от положения равновесия только в одну сторону и частота звука
201
стала бы удвоенной. Постоянный магнит увеличивает чувстви-
тельность телефона и устраняет удвоение частоты звука.
Всё же микрофон и телефон создают значительные искаже-
ния, так как они совсем не передают многие высшие гармоники
сложных звуков и вносят липиние колебания. Угольный микрофон
с мембраной, называемый капсюльным, даёт большие искаже-
ния и сопровождает передачу шорохом и шипеньем. Его недо-
статком является склонность к «спеканию», состоящему в том,
что при слишком большом токе крупинки угольного порошка при-
липают друг к другу из-за обгорания их поверхности, и сопротив-
ление микрофона перестаёт изменяться под действием звуковых
волн. Устранить «спекание» можно встряхиванием микрофона.
Угольный микрофон боится также сырости. Достоинствами кап-
сюльного угольного микрофона являются значительная перемен-
ная эдс, развиваемая им (0,2—0,4 в), и небольшое напряжение
микрофонной батареи (примерно 1—4 в). Эти микрофоны при-
меняются только для передачи речи.
Меньше искажений создают микрофоны ММ-2 и ММ-3 без
угольной мембраны, применявшиеся ранее для целей радиовеща-
ния. Устройство микрофона этого типа показано на рис. 120а.
В мраморном корпусе сделано углубление, в которое помещают-
ся угольные электроды. Между ними насыпан угольный порошок.
Углубление затянуто мембраной из прорезиненного шёлка. Зву-
ковые волны приводят в колебание мембрану, и она своим пере-
менным давлением изменяет сопротивление порошка. Микрофо-
ны типа ММ требуют напряжения микрофонной батареи 10—20 в
и имеют сопротивление 300—700 ом Нормальный ток в них око-
ло 20 ма. Однако они развивают переменную эдс всего лишь
3—5 мв. Поэтому для них нужно применять значительное
усиление.
В радиовещании сейчас угольные микрофоны не применяют-
ся. Зато широко распространены электродинамические микрофо-
202
ны, дающие весьма незначительные искажения, а также конден-
саторные и пьезоэлектрические микрофоны.
Электродинамические или индукционные микрофоны суще-
ствуют двух типов. Микрофон с подвижной катушкой имеет тон-
кую алюминиевую мембрану, на которой укреплена лёгкая кату-
шечка, находящаяся в воздушном зазоре между полюсами силь-
ного постоянного магнита (рис. 1206). При воздействии звуковых
волн на мембрану катушка колеблется и пересекает магнитные
силовые линии. В ней индуктируется переменная эдс, которая
подаётся на усилитель.
В ленточном микрофоне имеется гофрированная в виде гармо^
ники ленточка из тонкой алюминиевой фольги, натянутая в зазо-
ре между полюсами сильного магнита. Звуковые волны приво-
дят ленточку в колебание и в ней вследствие пересечения магнит-
ных силовых линий возникает переменная эдс.
Электродинамические микрофоны развивают очень малую
эдс. Поэтому приходится применять большое усиление. Обычно
в одном корпусе вместе с микрофоном монтируется повышающий
трансформатор. Эти микрофоны не создают собственных шумов.
Конденсаторный микрофон представляет собой конденсатор
с воздушным диэлектриком, у которого одна обкладка из тонкого
листового металла расположена на малом расстоянии от второй
массивной обкладки. Тонкая обкладка — мембрана — может
совершать колебания под действием звуковых
волн. При этом изменяется толщина диэлект-
рика — слоя воздуха/а следовательно, меняет-
ся и ёмкость. Микрофон последовательное боль-
шим сопротивлением R и источником Е вклю-
чается в цепь сетки усилителя (рис. 121). Из-
менение ёмкости микрофона вызывает появле-
ние зарядных и разрядных токов, которые, про-
ходя через сопротивление R, создают в нём пе-
ременное напряжение. Действительно, увели-
чение ёмкости повлечёт дополнительный заряд
микрофона и от батареи пойдёт некоторый за-
рядный ток, а уменьшение ёмкости даст обрат-
Рис. 121. Включе-
ние конденсаторно-
го микрофона
ный эффект: конденсатор частично разрядится, т. е. ток пойдёт от
него в источник.
Переменное напряжение, получаемое на сопротивлении R,
очень мало и поэтому необходимо применять большое усиление.
Так как различные помехи могут создать на входе усилителя
эдс такого же порядка, что и эдс от микрофона, то обычно в
один экранирующий корпус вместе с микрофоном помещают
одну или две ступени усиления. Конденсаторный микрофон ра-
ботает с малыми искажениями, но несколько уступает по качест-
ву электродинамическим микрофонам. Благодаря большому со-
противлению цепи микрофона и наличию в ней высокого напря-
203
жения случайные изменения изоляции создают посторонние ме-
шающие токи, за счёт которых возникают шумы.
Пьезоэлектрические микрофоны основаны на использовании
пьезоэлектрического эффекта. Слово «пьезоэлектричество» озна-
чает: «электричество от давления». Пьезоэлектрический эффект
заключается в том, что на противоположных гранях некоторых
кристаллов при давлении на них возникают равные по величине,
но разные по знаку электрические заряды. Величина их пропор-
циональна давлению. Знаки зарядов зависят от направления
силы давления.
Для электроакустических приборов применяют кристаллы хи-
мического вещества, называемого сегнетовой солью, из которых
определённым образом вырезают пластинки прямоугольной фор-
мы1)- Противоположные грани их покрывают тонким слоем ме-
талла, так что получаются две обкладки. Такой кристалл с обклад-
Давление
Рис. 122. Работа пьезоэлементов и вклю-
чение гьезомикрофона
ками 'называют пьезоэлемен-
том. Если пьезоэлемент сжи-
мается некоторым давлени-
ем, то на одной. обкладке
появляется положительный
заряд, а на другой — отри-
цательный (рис. 122а). Если
же характер деформации из-
менить (рис. 1226), то знаки
зарядов изменятся на обрат-
ные. Это явление называют
прямым пьезоэлектрическим
эффектом. Когда пьезоэле-
мент подвергается действию
звуковых волн, то он попере-
менно сжимается и расши-
ряется и на его обкладках
возникает переменная эдс, которая повторяет звуковые колеба-
ния. В этом и состоит принцип работы пьезомикрофона.
В практических конструкциях пьезоэлемент закрепляется па
двух концах или одним концом и поэтому под действием звука
он не просто сжимается и расширяется, а изгибается, как пока-
зано на рис. 122в. Но тогда одна его половина (нижняя на
рис. 122в) сжимается, а другая — растягивается, и на его обклад-
ках появляются заряды одинаковых знаков. Чтобы получить при
изгибе пьезоэлемента заряды разных знаков, применяют биморф-
ные пьезоэлементы. Они делаются из двух пьезоэлементов, скле-
енных друг с другом (рис. 122г). Тогда на внешних обкладках,
соединённых параллельно, получается заряд одного знака, а на
внутренней обкладке — заряд противоположного знака.
i) Могут также применяться и другие вещества, относящиеся к пьезо-
электрикам.
204
Если при склеивании поменять местами грани у одного пьезо-
элемента, то получится биморфный пьезоэлемент с последова-
тельным соединением обкладок (рис. 122(5), дающий удвоенную
эдс. В пьезомикрофонах с так называемыми «звуковыми ячейка-
ми» применяется несколько биморфных элементов, на которые
непосредственно воздействуют звуковые волны. В микрофонах
другого типа звук приводит в колебание тонкую металлическую
мембрану, которая передаёт эти колебания пьезоэлементу. Пьезо-
микрофоны обладают значительной ёмкостью (порядка несколь-
ких сотен пикофарад).
Следует иметь в виду, что сепнетова соль механически очень
непрочна, плавится при 63° и практически может работать при
температурах не выше 40°. Она легко растворяется в воде и по-
этому пьезоэлементы должны быть защищены от влаги.
Пьезоэлектрическим эффектом обладают также кристаллы
некоторых минералов, например кварца, турмалина и других.
В отличие от сегнетовой соли они являются весьма стойкими в
механическом и тепловом отношениях, по пьезоэффект у них
во много раз слабее. Поэтому для электроакустических прибо-
ров они не применяются, а используются для стабилизации ча-
стоты ламповых генераторов и передатчиков (см. гл. VIII).
Пьезомикрофоны создают очень малые искажения и разви-
вают значительную эдс. Они присоединяются непосредственно
к сетке усилительной лампы (рис. 122е). Чтобы на сетке не
скоплялись электроны, между сеткой и катодом обязательно
включается сопротивление /?.
Наряду с пьезомикрофонами применяются и пьезоэлектриче-
ские телефоны. Их действие основано на применении обратного
пьезоэлектрического эффекта. Если к обкладкам пьезоэлемента
подвести эдс от внешнего источника, то в зависимости от её зна-
ка пьезоэлемент расширяется или сжимается в том или ином
направлении. Биморфный пьезоэлемент под действием разно-
сти потенциалов будет изгибаться. Чем больше разность потен-
циалов, тем сильнее деформация кристалла. Если к пьезоэле-
менту приложить переменную эдс, то он будет совершать коле-
бания.
В прямом пьезоэффекте происходит превращение механиче-
ской энергии в электрическую, в обратном пьезоэффекте — пре-
образование электрической энергии в механическую. Поэтому
пьезоэлектрические приборы называют электромеханическими
преобразователями. Ими являются все электроакустические при-
боры.
Устройство пьезотелефона показано на рис. 123. В нём имеется
биморфный .элемент, закреплённый в трёх углах. Четвёртый его
угол скреплён с алюминиевой мембраной. Последовательно с
элементом обычно включается некоторое активное сопротивле-
ние. Пьезотелефоны по сравнению с электромагнитными телефо-
205
нами дают меныпие искажения,
имеют белее высокую чувстви-
тельность и значительно большее
сопротивление для переменного
тока. Их недостатком является от-
меченная выше нестойкость сег-
нетовой соли. Следует оберегать
их от сырости и не пытаться раз-
бирать, так как они выпускаются
с приклеенной крышкой.
Рис. 123. Устройство пьезотелефона
§ 67.	ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ
Громкоговоритель, как и телефон, служит для преобразова-
ния энергии переменного тока низкой частоты в энергию звуко-
вых волн. Телефон даёт звук малой мощности, так как его мем-
брана совершает колебания с небольшой амплитудой и сама
имеет малые размеры. Если подвести к телефону значительное
напряжение, то он будет сильно искажать звук и дребезжать.
Для получения мощных звуковых колебаний применяют громко-
говорители, конструкции которых значительно отличаются от
конструкции телефона. Хороший громкоговоритель не только да-
ёт звуковые колебания достаточной мощности, но и должен рав-
номерно воспроизводить звуки различной частоты. Последнее*ка-
чество в громкоговорителях получить трудно. Все они воспроиз-
водят звуки одних частот лучше, других — хуже, а некоторые
звуки совсем не воспроизводят — срезают.
По акустическому устройству громкоговорители разделяются
на диффузорные и рупорные. В диффузорных громкоговорителях
звук передаётся в воздух диффузором, представляющим собой
большую мембрану конической формы из бумаги. Механизм
громкоговорителя соединён с диффузором и приводит последний
в колебание. В рупорных громкоговорителях, так. же как в грам-
мофонах или духовых музыкальных инструментах, звук передаёт-
ся от механизма с помощью рупора. Рупорный громкоговоритель
обладает направленным действием и его используют главным
образом при радиофикации улиц, площадей, стадионов и в зву-
ковом кино. В радиоприёмниках применяются исключительно
ди ф фузорные гр емкого в ор и те л и.
Электромагнитные громкоговорители. Они являются устарев-
шими и встречаются двух типов. Громкоговоритель типа «Ре-
корд» с механизмом дифференциальной системы (рис. 124а)
имеет два постоянных магнита и М2 с полюсным^ наконечни-
ками ПН из мягкой стали и электромагнитными катушками ЭК.
В воздушном зазоре между полюсными наконечниками находит-
ся конец стального вибратора В. Нормально вибратор находится
206
посредине между полюсными наконечниками и притягивается к
каждому из них с одинаковой силой. Для установки вибратора
служит регулировочный винт РВ, упирающийся в пружину П,
Рис. 124. Устройство электромагнитных громкоговорителей: а) типа «Рекорд»,
б) индукторного типа
соединённую с вибратором. Последний соединён также с диффу-
зором Д стальной иглой СИ и ниппелем Н.
Электромагнитные катушки соединены так, что ток в них
усиливает магнитное поле одного полюса и ослабляет магнитное
поле другого. При обратном направлении тока получается про-
тивоположный эффект. В результате при переменном токе сила
полюсов меняется и вибратор не остаётся «а месте, а отклоняет-
ся в сторону более сильного полюса, т. е. колеблется. Эти коле-
бания передаются диффузору, который совершает движение по-
добно поршню и приводит в колебание значительную массу воз-
духа.
Преимущество дифференциальной системы заключается в том,
что вибратор при положительном и отрицательном полупериодах
переменного тока одинаково отклоняется в обе стороны от сред-
него положения. В телефоне же мембрана сильнее отклоняется
при притяжении к полюсам, чем при отталкивании от них.
В результате возникают искажения. Кроме того, если телефон
включается в цепь с постоянной слагающей тока, то нужно со-
блюдать полярность включения, чтобы не размагнитить магнит.
Для дифференциальной системы соблюдать полярность при вклю-
чении не нужно.
207
Если вывинтить регулировочный винт РВ, то вибратор прили-
пает к нижнему (рис. 124а) полюсу и громкоговоритель почти
не будет звучать. Ввинчивая регулировочный винт, можно уста-
новить вибратор в среднее положение, и тогда звучание будет
наиболее чистым. Дальнейшее ввинчива1ние прижмёт вибратор к
другому полюсу, и громкоговоритель снова замолчит. Правильно
отрегулированный громкоговоритель будет долгое время рабо-
тать хорошо, не требуя новой регулировки. Не следует при помо-
щи регулировочного винта уменьшать силу звука. Это делают с
помощью регулятора громкости, в качестве которого может слу-
жить переменное сопротивление в несколько десятков тысяч ом,
включённое последовательно с громкоговорителем. Многие гром-
коговорители «Рекорд» имеют подобные регуляторы. Ручка ре-
гулятора располагается рядом с зажимами для включения.
Громкоговоритель «Рекорд» обладает более высокой чувст-
вительностью по сравнению со многими другими типами громко-
говорителей. Каждая из его катушек состоит из 2800 витков эма-
лированного провода, толщиной 0,05 мм. Сопротивление двух
катушек для постоянного тока примерно 2100 ом, а для тока зву-
ковой частоты оно в несколько раз больше. Нормальное пере-
менное напряжение на громкоговорителе должно быть около
30 в. При этом потребляемая мощность будет около 0,2 вах).
«Рекорд» удовлетворительно воспроизводит звуки с частотой от
250 до 3500 гц.
Индукторный громкоговоритель имеет электромагнитную
систему иного устройства (рис. 1246).
Недостатком громкоговорителей типа «Рекорд», является то,
что вибратор имеет ограниченную амплитуду колебаний, опреде-
ляемую величиной зазора между полюсами. Если к такому гром-
коговорителю подвести более сильный ток, то вибратор при коле-
баниях станет касаться полюсов. Передача будет искажена силь-
ным дребезжанием. Можно, конечно, увеличить зазор, но тогда
уменьшиться чувствительность к слабым сигналам.
В индукторном громкоговорителе вибратор может совершать
значительные по амплитуде колебания. Полюсы постоянного маг-
нита М имеют два стальных наконечника Н\ и Н2, образующие
небольшой воздушный зазор 3. Около него находится вибратор В,
укреплённый на пружине П. Вибратор окружён катушкой К, внут-
реннее отверстие которой достаточно широко. При прохождении
переменного тока по катушке вибратор перемагничивается и при-
тягивается то к одному полюсу, то к другому. Удары вибратора
о полюсы при сильных колебаниях здесь исключены.
Индукторный громкоговоритель работает лучше «Рекорда»
и при хорошей конструкции очень чувствителен. Регулировочного
i) Мощность, потребляемая громкоговорителем, не является чисто актив-
ной, и поэтому её выражают не в ваттах, а в вольтамперах.
208
винта он не имеет. Нежелательно включать сто в цепь с постоян-
ной составляющей тока, потому что вибратор сместится в сто-
рону от среднего положения. Индукторные громкоговорители
имеют сопротивление катушек для постоянного тока порядка
1000—4000 ом, т. е. являются высокоомными.
Электродинамические громкоговорители. Эти громкоговори-
тели, называемые сокращённо «динамиками», являются основным
типом современных громкоговорителей.
На рис. 125 показано устройство динамика с подмагничива-
нием (возбуждением). В нём применяется электромагнит ЭМ с
замкнутой магнитной цепью в виде буквы Ш (рис. 1256). Около
одного конца центрального стержня имеется зазор, в котором по-
мещена лёгкая звуковая катушка ЗК. На самом центральном
стержне укреплена катушка подмагничивания или возбуждения
Рис. 125. Устройство электродинамического громкоговорителя
и его детали: а) сечение громкоговорителя, б) магнитная система,
в) центрирующая шайба, г) диффузор со звуковой катушкой
КВ, питаемая от источника постоянного тока и служащая для
создания сильного магнитного потока в магнитной цепи, а зна-
чит, и в зазоре. В звуковую катушку поступает ток низкой час-
тоты и благодаря взаимодействию переменного магнитного поля
этой катушки с постоянным полем электромагнита возникают ко-
лебания катушки вдоль зазора.
Чтобы звуковая катушка была расположена точно в середине
зазора и не касалась его стенок, применяют центрирующую шай-
бу ЦШ. Она изготовляется из гибкого материала и имеет фигур-
ные вырезы, увеличивающие её гибкость (рис. 125в). Края шай-
бы приклеены к краям каркаса звуковой катушки, а в середине
шайба укрепляется на центральном стержне электромагнита
так, чтобы центры стержня и шайбы совпадали. К звуковой <ка-
209
тушке приклеен диффузор Д из бумаги (рис. 125г). Края его име-
ют гибкое крепление к кольцевому корпусу громкоговорителя.
Звуковая катушка имеет малое сопротивление и, таким об-
разом, громкоговоритель является низкоомным. Поэтому его всег-
да присоединяют к приёмнику, усилителю или трансляционной
сети через понижающий трансформатор, имеющий большое число
витков первичной обмотки. Тогда для токов звуковой частоты со-
противление первичной обмотки получается порядка нескольких
тысяч ом (подробнее об этом см. гл. VII). Трансформатор часто
устанавливается на корпусе громкоговорителя. Катушка возбуж-
дения имеет много витков и большое сопротивление. В приёмни-
ках с питанием от сети она питается от выпрямителя. Иногда в
целях экономии питания и деталей её используют в качестве
фильтрового дросселя выпрямителя приёмника.
Большое распространение получили громкоговорители с по-
стоянным магнитом. Они особенно удобны для батарейных при-
ёмников и для проволочной радиофикации. Выпуск их стал воз-
можен после получения специальных магнитных сплавов, позво-
ляющих делать весьма сильные, но небольшие по размерам, по-
стоянные магниты.
Для хорошего воспроизведения звуков, особенно низких (ба-
сов), громкоговоритель устанавливается в акустическом экране,
называемом отражательной доской. Он представляет собой доску
размерами от 0,5X0,75 м2 до 1X1 >25 м2 с круглым отверстием
для громкоговорителя. Роль акустического экрана выполняет
также футляр или корпус приёмника.
Для включения в трансляционную сеть выпускаются громко-
говорители с постоянным магнитом мощностью примерно от 0,2 до
0,5 ва. Они помещаются в футлярах вместе с трансформатором
и регулятором громкости. Кроме того, выпускается много раз-
личных, громкоговорителей мощностью до 10 ва. Громкоговори-
тели с обмоткой возбуждения иногда имеют ещё дополнительную
антифоновую обмотку, расположенную около обмотки подмагни-
чивания. Антифоновая обмотка имеет небольшое число витков и
включается последовательно со звуковой катушкой.
В рупорных громкоговорителях вместо диффузора делается
коническая мембрана значительно меньших размеров из тонкого
листового металла. Рупорные громкоговорители с постоянным
магнитом изготовляются на мощность от 10 до 100 ва. Они име-
ют короткий рупор, напоминающий по форме колокол.
Большинство диффузорных громкоговорителей даёт удовлет-
ворительное воспроизведение звуков в полосе частот от 100 до
6000 гц. У рупорных громкоговорителей полоса частот примерно
от 200 до 4000 гц.
Один громкоговоритель не может хорошо воспроизводить зву-
ки всех частот звукового диапазона. Громкоговоритель с диффу-
зором или рупором небольшого размера хорошо воспроизводит
210
Рис. 126. Разделительные
фильтры для агрегата
громкоговорителей
звуки верхних частот, но плохо передаёт звуки нижних частот.
Наоборот, громкоговоритель с большим рупором или диффузором
хорошо передаёт звуки нижних частот, но плохо воспроизводит
звуки верхних частот. Для высококачественного воспроизведения
звука применяют агрегаты из двух громкоговорителей. Один из
них служит для воспроизведения звуков средних и нижних час-
тот, другой — средних и верхних. Выпущенные для звукового
кино агрегаты имеют полосу частот воспроизводимых звуков от
40 до 9000 гц. При включении громкого-
ворящих агрегатов применяют раздели-
тельные фильтры. Одна из схем такого
фильтра показана на рис. 126. По су-
ществу в нём имеется два фильтра.
Фильтр LiCi задерживает колебания
верхних звуковых частот, например,
выше 1000 гц, и пропускает в низко-
частотный громкоговоритель колебания
с частотой от 40 до 1000 гц. Фильтр
L2C2, наоборот, задерживает колебания
нижних частот и пропускает в высоко-
частотный громкоговоритель только ко-
лебания верхних звуковых частот от
1000 гц и выше.
Пьезоэлектрические громкоговорители. Принцип их устрой-
ства и работы такой же, как у пьезотелефонов. Пьезоговорители
также имеют биморфные пьезоэлементы, скреплённые с диффузо-
ром. Полоса частот воспроизводимых звуков у них от 250 до
3500 гц. Выпущенные громкоговорители имеют повышающие
трансформаторы или автотрансформаторы и регуляторы гром-
кости в виде переменного сопротивления, включённого последо-
вательно с громкоговорителем.
§ 68. ЗВУКОСНИМАТЕЛИ
Звукосниматель (адаптер) служит для воспроизведения
электрическим способом звука, записанного на граммофонных
пластинках. При вращении граммофонной пластинки игла звуко-
снимателя движется по звуковой бороздке и, следуя по её изви-
линам, совершает колебания, соответствующие по частоте и
форме записанному звуку. Механические колебания иглы пре-
образуются звукоснимателем в электрические колебания, посту-
пающие на вход усилителя.
Устройство электромагнитного звукоснимателя показано на
рис. 127я. Постоянный магнит М имеет П-образные полюсные
надставки Н из стали. В воздушном зазоре между ними может
совершать колебания стальной якорёк Я, имеющий на конце игло-
211
держатель ИД с зажимным винтом ЗВ. В него вставляется игол-
ка И. Якорь с надетой на него резиновой трубкой РТ вставлен в
отверстие катушки К с большим числом витков проволоки. На
рис. 127а катушка показана в разрезе.
Если игла идёт по ровной бороздке, то якорь находится в
среднем положении, и магнитный поток вдоль якоря, т. е. внутри
катушки, отсутствует (рис. 1276). При попадании иглы в изви-
Рис. 127. Устройство и работа электромагнитного
звукоснимателя
лины звуковой бороздки якорь отклоняется в ту или другую сто-
рону от среднего положения (рис. 127в и г). Воздушные зазоры
между якорем и полюсными наконечниками изменяются: одни
увеличиваются, другие — уменьшаются. Вследствие этого часть
магнитного потока проходит вдоль якоря в одном или в другом
направлении. Переменный магнитный поток индуктирует в ка-
тушке переменную эдс, амплитуда которой доходит до несколь-
ких десятых долей вольта. Электромагнитные звукосниматели
имеют полосу частот воспроизводимых колебаний примерно от
50 до 5000 гц.
Широко применяются также пьезоэлектрические звукоснима-
тели, имеющие более простое устройство, чем электромагнитные.
Принцип конструкции электромеханической части пьезоэлектри-
ческого звукоснимателя показан на рис. 128а. Биморфный пьезо-
элемент зажат на одном конце, а на другом его конце закреплён
иглодержатель. Полоса частот воспроизводимых звуков полу-
чается от самых нижних частот до 10 000 гц. Величина эдс дохо-
дит до 1—1,5 в.
Пьезоэлектрический звукосниматель присоединяется обычно
через регулятор громкости к сетке лампы (рис. 1286). Следует
помнить, что он не имеет проводимости для постоянного тока. По-
этому при включении его в цепь сетки без регулятора громкости
обязательно нужно включать между сеткой и катодом сопротив-
ление в 0,5 Мом (рис. 128в). Для уменьшения «шипения» грамм-
212
пластинки, которое осо-
бенно проявляется при
работе с пьезоэлектриче-
ским звукоснимателем,
включают фильтр, сни-
жающий усиление на верх-
них звуковых . частотах
ЛЬезоэлемент 'Игла
(рис. 128г).
§ 69. ПОНЯТИЕ О
ДЕЦИБЕЛАХ
Сила звука I представляет
собой энергию,переносимую рис. 128. Принцип устройства пьезоэ л ем ри-
звуковой волной в 1 сек через ческого звукоснимателя и его включение
площадку в 1 см2, перпендику-
лярную к направлению рас-
пространения волны- Иначе говоря, сила звука — это мощность звуковой
волны, приходящаяся на 1 см2 поперечного сечения волны. Поэтому иногда
силу звука называют звуковой мощностью. Единицами силы звука являются
ватт или микроватт на квадратный сантиметр (вт/см2 или мквт/см2). Звук
характеризуют также величиной звукового давления р, т. е. того дополни-
тельного давления (сверх атмосферного), которое создаётся звуковой волной
в данном месте пространства. Оно является переменной величиной, и поэто-
му приходится пользоваться его амплитудным значением рт или действую-
щим значением р подобно тому, как это делают для переменного тока. Звуко-
вое давление измеряется в барах. Один бар приблизительно равен давлению
силы в 0,001 Г на 1 см2. Сила звука и звуковое давление связаны между сабой
квадратичной зависимостью. При увеличении звукового давления в 2, 3, 4
раза сила звука возрастёт в 4, 9, 16... раз,.
Громкость звука является величиной, характеризующей восприятие зву-
ка человеком. Для сравнения силы различных звуков, дающих различную
громкость, были введены логарифмические единицы, более правильно отра-
жающие особенности человеческого слуха. В радиотехнике пользуются та-
кой единицей, носящей название децибел (дб).
Слух человека имеет наивысшую чувствительность к звукам средней
частоты. В электроакустике эта частота принята равной 1000 гц. Наиболее
слабый звук, который может быть услышан человеком на этой частоте, имеет
силу /0 = Ю~1Ь вт/см2 = 1О~10 мквт/см2, что соответствует звуковому давле-
нию ро=О,ООО2 бар. Эти величины приняты за условный нулевой уровень си-
лы звука любой частоты. Нулевой уровень в логарифмических единицах обо-
значается как нуль децибел (0 дб).
Если сила звука изменяется в 10, 100, 1000 и так далее раз, то это соот-
ветствует изменению уровня силы звука в логарифмических единицах на
10, 20, 30 дб. Изменение на 1 дб соответствует изменению силы звука при-
мерно в 1,25 раза, т. е. на 25%. Это наименьшее заметное для человека из-
менение громкости. При частоте 1000 гц нулевой уровень силы звука совпа-
дает с нулевым уровнем громкости, называемым иначе порогом слышимости.
Нулевые уровни громкости для звуков иной частоты получаются другие, так
как слух человека к этим звукам имеет иную чувствительность. Например, для
звука с частотой 40 гц нулевой уровень силы звука имеет такое же значение,
как и для 1000 гц, а нулевой уровень громкости соответствует силе звука
10 вт/см2, т. е. соответствует в миллион раз более сильному звуку, имею-
щему уровень в логарифмических единицах 60 дб. Это значительно ослож-
няет все расчёты и измерения, связанные со звуками различной частоты.
213
Поэтому условились за уровень громкости данного звука любой частоты
считать уровень силы звука с частотой 1000 гц, имеющего одинаковую гром-
кость с данным звуком.
Из табл. 2 видно, что весь диапазон громкостей занимает 130 дб. Учи-
Таблица 2
Уровень громкости дб	Звуковое давление бар	Сила звука мквт/см2	Отноше- ние звуко- вых дав- лений (или нап- ряжений)	Отноше- ние сил звука (или мощ- ностей)	Краткая характеристика звука
0	0,0002	Ю-ю	1	1	Порог слышимости
10	0,00065	10~9	3,16	10	Слабый шёпот на расстоянии 1 м
20	0,002	10“8	10	102	Тихий сад
30	0,0065	10“7	31,6	103	Шёпот на расстоянии 1 м. Самая тихая игра на скрипке
40	0,02	10=6	100	104	Негромкая музыка. Шум жилого помещения
50	0,065	10~5	316	ю5	Слабая работа громкого- ворителя
60	0/2	ю-4	103	10е	Разговор средней громкости - на расстоянии 1 м
70	0,65	ю-3	3,16-10s	ю7	Шум внутри трамвая
80	2	Ю-2	•104	ю8	Сильная работа громкого- ворителя. Шумная улица
90	6,5	ю-1	3,16-Ю4	ю9	Автомобильный гудок. Полное звучание большого оркестра
100	20	1	105	1010	Клепальная машина. Авто- сирена
110	65	10	3,16-ю5	1011	Пневматический молот
120	200	10г	10е	1012	Авиамотор на расстоянии 5 м. Сильный удар грома
130	650	103	3,16.10е	1013	Болевой предел. Звук уже не слышен
тывая способность человека замечать разницу в силе звука, не меньшую чем
на 1 дб, можно сказать, что во всём этом диапазоне имеется только 130 раз-
личных по громкости звуков. Практически редко приходится иметь дело со
слабыми звуками, близкими к порогу слышимости, или громкими звуками,
близкими к верхнему болевому порогу. Шёпот или самая тихая игра на скрип-
ке соответствует громкости примерно в 30 дб, а полное звучание большого
оркестра имеет уровень громкости 90 дб. Следовательно, диапазон
громкостей звуков обычно составляет примерно 60 дб. Диапазон громкостей
звуков или разность уровней самого громкого и самого слабого звуков назы-
вают динамическим диапазоном.
Таблица. 2 даёт возможность сравнивать звуки различной громкости и пе-
реводить звуковое давление или силу звука в децибелы и наоборот. Графы
децибел и отношения звуковых давлений или силы звука пригодны для срав-
нения уровней любых звуков (не обязательно относительно нулевого уровня).
214
Например, разговор средней громкости на расстоянии одного метра создаёт
звуковое давление в 0,2 бар и имеет уровень громкости 60 дб относительно
нулевого уровня. Но относительно слабого звука (шёпота), имеющего уро-
вень громкости 30 дб, уровень среднего разговора получается равным 30 d6t
так как 60—30=30. Из таблицы видно, что 30 Об соответствует отношению
звуковых давлений, равному 31,6, или отношению сил звуков, равному 1000.
Поэтому звук разговора средней громкости превышает шёпот в 31,6 раз по
звуковому давлению и в 1000 раз по силе звука. В радиотехнике часто выра-
жают в децибелах не только увеличение и уменьшение громкости или силы
звука, но также усиление или ослабление переменных напряжений и мощно-
стей переменного тока. Для таких расчётов может быть использована табл. 2:
графа отношения звуковых давлений—для отношения напряжений, а графа
отношения сил звука—для отношения мощностей.
Чувствительность микрофонов выражают величиной эдс, которую разви-
вает микрофон при действии на него звукового давления в 1 бар. Единицей
чувствительности микрофонов является один милливольт на бар (мв/бар). На-
пример, электродинамические микрофоны имеют чувствительность порядка
0,1 мв/бар, а у конденсаторных и пьезоэлектрических микрофонов она лежит
в пределах от 0,5 до 5 мв/бар, Иногда чувствительность микрофона выра-
жают в децибелах относительно некоторой чувствительности, принятой за
нулевой уровень.
Зависимость чувствительности микрофона от частоты называют частотной
характеристикой микрофона (рис. 129а). Неравномерность рабЪты микрофона
на различных частотах, т. е.
неравномерность частотной
характеристики, свидетельст-
вует о том, что он соз-
даёт так называемое частот-
ные искажения; Их обычно вы-
ражают в децибелах. Напри-
мер, если для некоторого мик-
рофона неравномерность час-
тотной характеристики состав-
ляет 10 дб, то по табл. 2 легко
установить, что напряжение,
развиваемое микрофоном при
одном и том же звуковом дав-
лении, для различных частот
изменяется в 3,16 раз. Не-
редко изображают частотную
характеристику микрофона в
виде кривой, показывающей
отклонение чувствительности
Рис. 129. Различные способы изображения
частотной характеристики микрофона
в децибелах от некоторой средней чувствительности или от чувствительности
на частоте 1000 гц, Если чувствительность выше средней, то отклонение счи-
тают положительным, а при уменьшении чувствительности по сравнению со
средней отклонение считают отрицательным (рис. 1296).
Чувствительность громкоговорителей выражают величиной звукового дав-
ления в барах, создаваемого на определённом расстоянии от громкоговори-
теля, при подведении к нему переменного напряжения 1 в, т< е. в барах на
вольт. Иногда чувствительность относят не к 1 в, а к подводимой к громко-
говорителю мощности 1 ва Зависимость чувствительности громкоговорителя
от частоты является его частотной характеристикой. Неравномерность час-
тотной характеристики, т. е. неодинаковость чувствительности на различных
частотах, обычно выражается в децибелах и характеризует частотные иска-
жения, создаваемые громкоговорителем при воспроизведении звука. Напри-
мер, комнатные громкоговорители для трансляционной сети в полосе частот
от 150 до 6000 гц создают частотные искажения не более 20 дб. Это значит,
215
что звуковое давление в этом диапазоне при одном и том же напряжении на
зажимах громкоговорителя изменяется для различных частот не более чем
в 10 раз.
§ 70.	ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1.	Каковы частоты 5 и 7-й гармоник сложного звука, если его основная
частота 250 гц?
2.	Если амплитуда звука увеличилась в 2 раза, будет ли он казаться
человеку вдвое громче?
3.	Восьмая гармоника сложного звука имеет частоту 3000 гц. Чему рав-
на основная частота?
4.	Правильно ли говорить, что угольный микрофон превращает звуковые
колебания в переменный ток звуковой частоты?
5.	Какова роль микрофонного трансформатора?
6,	Телефон может работать как микрофон. Объясните это.
7.	Будут ли работать телефон и звукосниматель, если магниты у них раз-
магнитились?
8.	Какова роль постоянного магнита в телефоне?
9.	В чём заключаются преимущества и недостатки угольного микрофона
по сравнению с другими типами микрофонов?
10.	Какие типы микрофонов не требуют питания постоянным током?
11.	Какой ток проходит в цепи конденсаторного микрофона: переменный
или пульсирующий?
12.	Что такое пьезоэлектрический эффект?
13.	Каким образом следует устроить регулятор громкости к электро-
магнитному громкоговорителю?
14.	Что такое динамический диапазон?
15.	В чём заключаются частотные искажения в микрофоне и громкого-
ворителе?
16.	Что такое частотная характеристика громкоговорителя?
17.	При одном и том же звуковом давлении микрофон на различных
частотах развивает напряжение в пределах от 0,05 до 0,5 мв. Выразить час-
тотные искажения в децибелах.
18.	На сколько децибел уменьшится громкость звука, если напряжение,
подводимое к громкоговорителю, изменится с 30 до 3 в?
19.	Какие преимущества имеет электродинамический громкоговоритель
по сравнению с электромагнитным?
20.	Почему в пьезоэлектрических телефонах и микрофонах используется
сегнетова соль, а не кварц?
ГЛАВА VII
УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
§ 71	ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ УСИЛИТЕЛЕЙ
Каждый усилитель имеет входные зажимы, к которым под-
водится усиливаемое напряжение, выходные зажимы, с которых
снимается усиленное напряжение, и источники питания накаль-
ных, анодных и сеточных цепей ламп усилителя. Ко входу уси-
лителя присоединён генератор того напряжения низкой частоты,
которое требуется усилить. Им может являться микрофон, грам-
мофонный звукосниматель, выход приёмника, фотоэлемент (в
звуковом кино) и т. д. К выходу усилителя присоединяется гром-
коговоритель или линия, нагруженная на громкоговорители и те-
лефоны, или прибор, в котором используются усиленные электри-
ческие колебания.
Рассмотрим величины, характеризующие работу усилителя.
Коэффициент усиления усилителя. Отношение переменного
напряжения, .поданного на вход усилителя, U ох к выходному на-
пряжению U вых
k — вых
Uex
называется коэффициентом усиления усилителя и зависит от
коэффициентов усиления его отдельных ступеней. Если обозна-
чить их ki, k2, k$ и т. д., то можно на-писать
k = k\k2k^.
Например, если усилитель имеет три ступени с коэффициен-
тами усиления: ^1 = 20, 62 = 20 и &з = 5, то общий коэффициент
усиления всего усилителя будет k = 20 • 20 • 5 = 2000. Это значит,
что при подаче на вход напряжения (7вдг=10 мв = 0,01 в на вы-
ходе получится усиленное напряжение U вых = 2000 • 0,01 =20 в.
Выходная мощность Рвых. Это есть мощность переменного то-
ка низкой частоты, который усилитель создаёт в выходном на-
217
грузочном сопротивлении. В маломощных усилителях Рвых со-
ставляет доли ватта, в усилителях средней мощности она равна
единицам или десяткам ватт, а усилители большой мощности име-
ют выходную мощность порядка сотен ватт и киловатт. Её вели-
чина всегда указывается для нормальной работы усилителя, т. е.
когда на вход подаётся нормальное напряжение.
Каждый усилитель может давать мощность больше нормаль-
ной, т. е. работать с перегрузкой. При этом увеличиваются иска-
жения и, кроме того, повышенные переменные напряжения в це-
пях последней ступени усилителя могут вызвать аварии (проби-
вание конденсаторов или изоляции в трансформаторах, выход из
строя ламп и т. д.).
Диапазон частот. В зависимости от назначения усилителя он
может быть широким или узким. При усилении колебаний раз-
говорной речи диапазон частот примерно 200—2000 гц, а усили-
тели для художественных передач должны работать «в более ши-
роком диапазоне 50—10 000 гц.
Искажения в усилителях. При усилении электрических коле-
баний возникают искажения различных видов.
1. Частотные искажения. Чем шире диапазон частот колебаний,
которые нормально усиливаются усилителем, тем меньше иска-
жения в воспроизведении. Идеальный усилитель должен в пре-
делах того диапазона частот, на который он рассчитан, усиливать
колебания любых. частот одинаково. Практически каждый усили-
тель усиливает различные по
частоте колебания неодина-
ково, вследствие чего нару-
шается правильное соотно-
шение между звуками раз-
личных частот. Неодинако-
вое воспроизведение колеба-
ний различной частоты на-
зывается частотными (или
линейными) искажениями.
Показателем величины и
характера частотных искаже-
ний в усилителе служит час-
тотная характеристика, изоб-
ражающая зависимость ко-
эффициента усиления k уси-
лителя от частоты усиливае-
мых колебаний /. При вычер-
чивании таких характери-
стик (рис. 130) принято по
Рис. 130. Различные формы частотных
характеристик
горизонтальной оси откладывать частоту в логарифмическом мас-
штабе, в котором с увеличением частоты деления становятся
меньше. В обычном линейном масштабе, когда деления везде
218
одинаковы, трудно уложить весь широкий диапазон звуковых
частот. По вертикальной оси иногда откладывают не числовое
значение коэффициента усиления kf а отношение коэффициента
усиления при данной частоте к коэффициенту усиления при не-
которой средней частоте, в качестве которой в большинстве слу-
чаев берут частоту /=400 гц (иногда 1000 гц).
На рис. 130а показана частотная характеристика идеального
усилителя на диапазон частот 50—10 000 гц. Она наглядно пока-
зывает, что для всех частот этого диапазона коэффициент уси-
ления один и тот же, т. е. частотных искажений нет. Однако по-
строить подобный усилитель трудно, да в этом и нет необходи-
мости. Известно, что небольшие изменения силы звука (менее
25%) человеческое ухо не в состоянии заметить Поэтому не-
большое отклонение коэффициента усиления от средней величины
для некоторых частот вполне допустимо.
На рис. 1306 дан пример частотной характеристики усилите-
ля, который на частоте 50 гц даёт усиление на 20% меньше, чем
на средних частотах (западание па нижних частотах).
Рисунок 130в даёт пример частотной характеристики с подъ-
ёмом на нижних частотах: коэффициент усиления на частоте
50 гц на 40% выше, чем на средней частоте. Западание или
подъём могут быть также и на верхних частотах. Если они пре-
высят 20—30%, то частотные искажения уже проявляют себя —
в воспроизведении чувствуется недостаток звуков, или наоборот,
они слышны ненормально громко по сравнению со звуками сред-
ней частоты. При рассмотрении различных типов усилителей мы
будем выяснять характер частотных искажений в каждом из них.
Причиной частотных искажений является наличие в усилите-
лях ёмкостей и индуктивностей, сопротивление которых зависит
от частоты. Вследствие этого усилитель на разных частотах ра-
ботает различно.
Частотные искажения создаются также в громкоговорителе,
телефоне, микрофоне, звукоснимателе, причём в них эти искаже-
ния бывают значительно больше, чем в усилителе. Поэтому ино-
гда ^необходимо иметь в усилителе такие частотные искажения,
которые могли бы скомпенсировать или, как говорят, скорректи-
ровать частотные искажения, например, в громкоговорителе. Если
в нём наблюдается западание на верхних частотах, то желательно
в усилителе иметь частотную характеристику с подъёмом на
верхних частотах. Тогда общая частотная характеристика всего
устройства станет лучше и воспроизведение звука будет проис-
ходить с меньшими искажениями. В некоторых усилителях при-
меняют так называемые тонкорректоры и регуляторы тона, поз-
воляющие изменять частотную характеристику усилителя так,
чтобы компенсировать частотные искажения остальных частей
усилительного устройства.
2е Нелинейные искажения. Если на вход усилителя подано
синусоидальное напряжение, то усиленное напряжение на выходе,
219
как правило, будет не синусоидальным, а более сложным. Вся-
кое сложное колебание состоит из ряда простых синусоидальных
колебаний — основного и высших гармоник. Таким образом, уси-
литель, искажая форму усиливаемых колебаний, добавляет лиш-
ние гармоники, которых не было на входе усилителя.
На рис. 131 показано синусоидальное напряжение на входе
усилителя Uвх и искажённое несинусоидальное напряжение на
выходе Ueblx. В данном случае усилитель вносит вторую гармо-
нику. На графике напряжения Uвых штрихом показаны полез-
ная первая гармоника (основное колебание), имеющая одина-
ковую частоту со входным напряжением, и вредная вторая гар-
моника с удвоенной частотой. Выходное напряжение является
суммой этих двух гармоник.
Искажения формы усиливаемых колебаний, т. е. добавление
лишних гармоник к основному колебанию, называют нелиней-
ными искажениями. Они проявляют себя в том, что звук стано-
вится хриплым, дребезжащим.
Для оценки нелинейных искажений служит коэффициет
нелинейных искажений kH, который показывает, какой про-
цент составляют все лишние гармоники, созданные самим уси-
лителем, по отношению к основному колебанию 1).
если все добавленные усилителем
Если kH меньше 5%, т. е.
гармоники в сумме составляют
не более 5% первой гармони-
ки, то ухо не замеч*ает искаже-
ния. При величине коэффици-
ента нелинейных искажений
больше 10% хриплость звука и
дребезжание уже портят впе-
чатление от художественных
передач. При kH более 20% ис-
кажения совершенно недопу-
стимы и даже речь становится
неразборчивой.
Конечно, нелинейные иска-
жения относятся к усилению не
только синусоидальных колеба-
ний, но и колебаний сложней
чае также искажается
ляются лишние гармоники.
формы, как это бывает при пере-
даче речи и музыки. В этом слу-
форма усиливаемых колебаний и добав-
Сложные колебания сами состоят
из гармоник, которые должны быть по возможности правильно
!) Иногда коэффициент нелинейных искажений называют коэффициентом
гармоник или клирфактором.
220
воспроизведены усилителем. Их не следует путать с добавочны-
ми лишними гармониками, которые создаёт сам усилитель. Гар-
моники, имеющиеся во входногл напряжении, являются полезны-
ми, так как они определяют тембр звука, а гармоники, внесён-
ные самим усилителем, — вредны. Они создают нелинейные ис-
кажения.
Причинами нелинейных искажений в усилителях являются:
непрямолинейность ламповых характеристик, наличие тока уп-
равляющей сетки в лампах и магнитное насыщение сердечников
трансформаторов или дросселей низкой частоты, применяемых в
усилителе. Все эти причины будут рассмотрены дальше. Значи-
тельные нелинейные искажения создаются также в громкогово-
рителях, телефонах, микрофонах, звукоснимателях.
3. Другие виды искажений. Наличие в усилительном устрой-
стве реактивных сопротивлений приводит к появлению фазовых
искажений. Они состоят в том, что фазовые сдвиги между раз-
личными колебаниями на выходе усилителя получаются не та-
кими, как на входе. При воспроизведении звуков эти искажения
не играют роли, так как органы слуха человека не ощущают фа-
зовых сдвигов, но в ряде других случаев, например, в телевиде-
нии, фазовые искажения оказывают вредное влияние.
Каждый усилитель создаёт также искажения динамического
диапазона. Как правило, происходит его сжатие, т. е. отношение
самого сильного колебания к самому слабому на выходе усили-
теля получается гораздо меньше, чем на входе. Это нарушает
естественность звучания. С целью уменьшения таких искажений
иногда в усилитель вводят специальное устройство для расши-
рения динамического диапазона, называемое расширителем
(экспандером). Сжатие динамического диапазона происходит
также и во всех электроакустических приборах.
§ 72. УСИЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ И УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ
В многоступенном усилителе несколько ступеней, начиная от
входа, составляют усилитель напряжения или предварительный
усилитель. В нём применяются маломощные лампы. Его главная
задача — усилить без искажений переменное напряжение, подве-
дённое к входу, для того, чтобы этим усиленным напряжением
«раскачать» -вторую часть усилителя — его последнюю ступень,
называемую усилителем мощности или оконечным усилителем.
Последний должен усилить мощность колебаний с минимальны-
ми искажениями и отдать эту мощность громкоговорителям.
Не следует думать, что усилитель напряжения усиливает толь-
ко напряжение. Он, как и всякий усилитель, увеличивает мощ-
ность колебаний, но режим работы его ступеней устанавливается
так, чтобы было наибольшее усиление напряжения. При этом
всегда усиливается и переменный ток, а следовательно, возрас-
221
тает и мощность колебаний. Зато усилитель мощности нередко
работает в таком режиме, что он не усиливает напряжение, а
только увеличивает мощность колебаний.
Предыдущая ступень, служащая для «раскачки» оконечной
ступени, иногда особо выделяется при рассмотрении работы уси-
лителя и называется предоконечной.
Все части усилителя являются источниками частотных и не-
линейных искажений. Наибольшие искажения, особенно нелиней-
ные, вносит усилитель мощности. Конструктивно предваритель-
ный и оконешый усилители могут представлять собой один уси-
литель или быть смонтированы отдельно. Питающее уст-
ройство (выпрямитель) также монтируется в усилительных ус-
тановках вместе с усилителем или отдельно от него.
§ 73. УСИЛИТЕЛЬНАЯ СТУПЕНЬ НА ТРИОДЕ
Принцип работы усилительной ступени был уже рассмотрен
в §§ 34 и 37. Здесь мы должны разобрать этот вопрос более
подробно.
Схема усилительной ступени с триодом изображена на
рис. 132а. На сетку лампы подаётся переменное напряжение с
амплитудой Umc от генератора Г, в качестве которого могут ра-
ботать микрофон, звукосниматель или предыдущая ступень. В
анодную цепь включено нагрузочное сопротивление Ra, на кото-
ром переменная составляющая
ленное переменное напряжение
Рис. 132. Усилительная ступень и её
эквивалентная схема
анодного тока 1 та. создает уси-
UmR* Анодная батарея зашунти-
рована конденсатором С боль-
шой ёмкости (несколько микро-
фарад). Для переменной со-
ставляющей анодного Тока он
представляет малое сопротив-
ление и устраняет бесполезную
потерю переменного напряже-
ния на внутреннем сопротивле-
нии анодной батареи. Можно
считать, что для переменной со-
ставляющей анодного тока кон-
денсатор С замыкает накоротко
нижний конец Ra с катодом лампы. Следовательно, усиленное
напряжение £7™/? есть вместе с тем переменное напряжение на
дампе £7^(между её анодом и катодом). Цепь накала на схеме
рис. 132 для упрощения не показана.
В гл. IV, § 37 было установлено, что лампа в усилительной
ступени работает как генератор переменного анодного тока,
имеющий эдс Ema=pUmc и внутреннее сопротивление Rt. Это
можно доказать следующим образом. Крутизна сеточной харак-
222
теристики лампы S =	. Если на сетку подано переменное
напряжение, то Д7а = 1та и Д (7Г = Uтс . Следовательно, S =-^
'-'тс
и Ima — SUme. Заменив крутизну по формуле «$ = -£-• получим
Ri
I — и тс
та,-,
Рассматривая эту формулу как закон Ома, заключаем, что ве-
личина р- Umc играет роль эдс генератора, работающего в режи-
ме короткого замыкания, т. е. замкнутого на своё собственное
внутреннее сопротивление . Эта формула справедлива для ста-
тического режима, когда нет нагрузочного сопротивления Ra. к
для усилительной ступени, в которой лампа работает в динамиче-'
оком режиме, т. е. при наличии Ra, надо добавить его величину
к R i9 так как оба эти сопротивления соединены последовательно.
Поэтому окончательно можно написать
7	— Р tnc
та^ Ri + Ra ‘
Полученная формула играет важную роль в теории схем с
электронными лампами и может быть названа законом Ома для
переменной составляющей анодного тока. Следует иметь в виду,
что юна даёт малую погрешность только при работе лампы на
прямолинейном участке характеристики..
На основании выведенной формулы можно составить эквива-
лентную схему усилительной ступени для переменного анодно-
го тока (рис. 1326), в которой лампа изображается в виде гене-
ратора переменного тока, нагруженного на внешнее сопротивле-
ние R а. Такая эквивалентная схема справедлива только для пе-
ременных токов и напряжений в анодной цепи. Эквивалентная
схема усилительной ступени очень проста. Токи и напряжения
в ней можно легко рассчитать по закону Ома. Эта схема также
наглядно показывает, что нет разницы между понятиями пере-
менного напряжения на сопротивлении Ra и на самой лампе, так
как это сопротивление присоединено к зажимам генератора, т. е.
к аноду и катоду лампы.
Коэффициент усиления ступени k представляет собой отно-
шение напряжений UmR и Umc
Umc
Применяя закон Ома для участка цепи, можно написать
= та В а-
В этой формуле заменим Iта его выражением по закону Ома
tj _____________________ Р Umc р
R^Ra *а-
223
Подставим это выражение в формулу коэффициента усиле-
ния ступени
k __ Р* Umc Ra
~ (Ri+RaWтс'
Сократив на Uтс числитель и знаменатель, окончательно по-
лучим
k = ^_ .
Ri+Ra
Эта формула является основной для изучения работы различ-
ных усилительных ступеней. Из неё видно, что чем больше р- и
7?а, тем больше k. Правда, величина Ra входит и в числитель и
в знаменатель, но в числителе она является множителем, а в зна-
менателе слагаемым. Поэтому при возрастании Ra числитель
увеличивается в большей степени. Такая двойная зависимость
от Ra объясняется просто. С одной стороны, чем больше Ra, тем
больше полезное падение напряжения на нём от переменного
анодного тока (Ra в числителе). Но, с другой стороны, с увели-
чением R а увеличивается общее сопротивление анодной цели и
переменный анодный ток уменьшается, а значит, уменьшается и
падение напряжения на Ra (Ra в знаменателе). Что же касается
/?р то с его увеличением k уменьшается, так как возрастает по-
теря напряжения внутри лампы.
Пример. Пусть имеется усилительная ступень, в которой работает лампа с
параметрами р = 20 и Ri = 10 000 aw. Определим величину k при разных зна-
чениях Ra: 0, 500, 2500, 10 000, 30 000 и 90 00Jojk.
Если Ra = 0, то ясно, что и k = 0.
При Ra = 500 ом получаем
20-500	10 000
k =------------- =------= 0,95,
10 000 + 500	10 500
т. е. усиления ещё нет, так как Ra слишком мало.
При Ra = 2500 ом
20-2500	50 000
k =------------=-------- = 4.
10 000+2500	12 500
Усиление есть, но оно мало по сравнению с коэффициентом усиления са-
мой лампы р = 20.
Для Ra = 10 000 ом имеем
20-10 000	200 000
k —------------ =-------=10.
10 000+10 000	20 000
Как видно, в случае, когда Ra = Rb >силение ступени равно половине р.
Далее, при Ra= 30 000 ом*
20-30 000	600 000
k =------------ = ------= 15.
10 000+ 30 000	40 000
224
Таким образом, если Ra = то k составляет уже 3/4 или 75% от р.
И, наконец, при Ra = 90 000 ом = 9/?/ имеем
k_ 20-90 000	1 800 000 __
= 10 000 4- 90 000 = 100 000 ~
В этом случае k = 0,9 р.
При увеличении Ra усиление растёт сначала быстро, а затем
всё медленнее. Поэтом у нет смысла брать Ra больше, чем 4 Rit
потому что при слишком большом Ra будет велика потеря по-
стоянного •напряжения, подводимого от анодного источника к
лампе для обеспечения нормальной её работы. Дальнейшее уве-
личение R а не приведёт к значительному увеличению .усиления
ступени, оно всё рав«но будет меньше, чем коэффициент усиления
самой лампы. Практически в усилителях на триодах берут Ra
равным от 3 R, до 4 Rt и тогда k будет составлять от 75 до 80%
величины [л.
Каждая ступень усиления должна вносить как можно меньше
искажений. Для выяснения характера искажений рассмотрим
пример графического изображения усилительного процесса в
лампе при помощи её характеристики (рис. 133а) ’).
Рис. 133. Принцип усиления колебаний с помощью триода
Переменное синусоидальное напряжение сетки с амплитудой
Umc = 2 в изображено внизу под характеристикой. Так как напря-
жение сетки откладывается по горизонтальной оси, то ось вре-
мени пришлось начертить вниз. Кривая напряжения сетки распо-
ложена необычно для глаза сверху вниз,а не слева направо. На-
пряжение сетки меняется в данном примере от —2 до +2 в, что
соответствует прямолинейному участку характеристики. Поэтому
колебания анодного тока получаются синусоидальными с ампли-
1) Характеристика должна быть взята динамическая, так как лампа в уси
лительной ступени работает с нагрузочным сопротивлением
225
тудой I та=3 ма. Кривая пульсирующего анодного тока построе-
на вправо от характеристики, причём ось времени направлена го-
ризонтально, а ось тока — вертикально (иногда последнюю во-
обще не изображают, так как она имеется на характеристике).
При отсутствии колебаний, когда напряжение сетки равно
нулю, анодный ток равен 5 ма. Величину анодного тока при от-
сутствии переменного напряжения на сетке называют током по-
коя (или начальным анодным током) и обозначают IaQ. При уси-
лении на прямолинейном участке характеристики ток покоя / а0
равен постоянной составляющей пульсирующего тока, получаю-
щегося при усилении: / а0 = /а== = 5 ма.
Точка характеристики, соответствующая току покоя или,
иначе говоря, напряжению на сетке при отсутствии колебаний,
называется рабочей точкой.
Положение рабочей точки и величина амплитуды переменно-
го напряжения сетки определяют качество усиления. Если рабо-
чая точка находится на середине прямолинейного участка харак-
теристики и амплитуды сеточного напряжения не выходят за пре-
делы этого участка, то усиление происходит без искажений. Фор-
ма колебаний анодного тока соответствует форме колебаний на-
пряжения на сетке.
Другой случай показан на рис. 1336. Здесь рабочая точка
также находится на прямолинейном участке, но ближе к -нижне-
му изгибу характеристики. Поэтому отрицательные полуволны
усиливаемого напряжения попадают на нижний изгиб и сильно
искажаются. Амплитуда отрицательных полуволн анодного то-
ка меньше, чем амплитуда положительных полуволн, попадаю-
щих на прямолинейный участок характеристики. Таким образом,
при работе на криволинейной части характеристики возникают
нелинейные искажения.
Участок характеристики, в пределах которого изменяются се-
точное напряжение и анодный ток, т. е. на котором происходит
работа, называется рабочим участком. Неискажённое усиление
можно получить при условии, что рабочий участок прямолинеен.
Таким является участок характеристики от нижнего изгиба до
точки, соответствующей нулевому напряжению на сетке. Он ле-
жит в области отрицательных напряжений на сетке. Часть харак-
теристики, лежащая в области положительных напряжений на
сетке, хотя и имеет прямолинейный участок, но нежелательна
для усиления, так как при положительном напряжении на сетке
возникает сеточный ток, который также является причиной нели-
нейных искажений.
Вредное влияние сеточного тока легко выяснить при помощи
схемы рис. 132. При отрицательной полуволне сеточного напря-
жения тока сетки нет, генератор Г работает вхолостую (без на-
грузки) и напряжение на сетке равно эдс этого генератора. При
положительной полуволне возникает сеточный ток, который созда-
226
ёт на внутреннем сопротивлении генератора Г падение напряже-
ния. В этом случае генератор Г работает с нагрузкой и напря-
жение на его зажимах, т. е. на сетке, меньше эдс на величину
напряжения, потерянного внутри генератора. Внутреннее сопро-
тивление генератора Г часто имеет значительную величину. На-
пример, при работе от микрофона это будет сопротивление вто-
ричной обмотки микрофонного трансформатора, у которой число
витков и индуктивность довольно велики. Поэтому весьма замет-
ным получается и падение напряжения внутри генератора Г.
В результате переменное напряжение на сетке станет несину-
соидальным, т. е. искажённым. У него амплитуда положительной
полуволны будет меньше, чем отрицательной. Чем больше ам-
плитуда переменного сеточного напряжения, тем больше ток
сетки и тем значительнее нелинейные искажения.
Для получения усиления без искажений, создающихся сеточ-
ным током, необходимо, чтобы рабочий участок характеристики
находился в области отрицательных напряжений на сетке. С этой
целью в усилителях на сетку подают постоянное отрицательное
напряжение Есм, которое сдвигает или смещает рабочую точку
влево и называется напряжением смещения или просто смеще-
нием. Усиление при наличии отрицательного напряжения смеще-
ния показано на рис. 134а. Различные способы подачи напряже-
ния смещения будут рассмотрены ниже.
Рис. 134. Усиление колебаний при наличии отрицательного
напряжения смещения
Амплитуда переменного напряжения на сетке не должна быть
слишком велика, чтобы колебания не заходили в область нижнего
изгиба характеристики и в область положительных напряжений
на сетке, при которых возникает сеточный ток. Практически для
определения напряжения смещения Есм и максимальной допу-
стимой амплитуды напряжения на сетке Umc макс к характеристи-
ке прикладывают линейку и определяют прямолинейный участок
(ВС рис. 134а). Незначительные отклонения характеристики от
прямой линии допускаются. Середина этого участка определяет
22?
положение рабочей точки А и напряжение Есм, а величину
Uтс макс МОЖНО СЧИТЗТЬ раВНОЙ ЕСм.
Если увеличить анодное напряжение, то характеристика сдви-
нется влево и рабочий участок увеличится. Можно будет без
искажений усиливать колебания с большими амплитудами. При
этом следует увеличить напряжение смещения, так как рабочая
точка должна быть сдвинута влево. Для усиления без искажений
наиболее подходят лампы с «левыми» характеристиками. У них
характеристика расположена в области отрицательных напряже-
ний сетки, имеет больший рабочий участок, чем у правых ламп, и
позволяет усиливать без искажений колебания с большими амп-
литудами.
Положение рабочей точки зависит от анодного напряжения
и напряжения смещения. Они определяют режим работы лампы.
Напряжение накала также, конечно, влияет на положение рабо-
чей точки, но оно принимается всегда нормальным.
Для графического изображения и расчёта процесса усиления
часто пользуются анодными характеристиками. Это показано на
рис. 1346, на котором взят тот же случай, что и для рис. 134а.
Построение анодной динамической характеристики было рассмот-
рено в ,§ 38. Выбранная рабочая точка А определяет величину се-
точного смещения (—2 в), а амплитуда усиливаемого напряже-
ния U тс определяет рабочий участок ВС. Выбрав рабочий уча-
сток, нетрудно построить графики изменений анодного тока и
анодного напряжения, что и сделано на рис. 1346. Кривая анод-
ного напряжения вместе с тем показывает изменение напряжения
на анодном нагрузочном сопротивлении. Чтобы усиление происхо-
дило без нелинейных искажений, при выборе рабочей точки и
величины нагрузочного сопротивления Ra, от которого зависит
наклон динамической характеристики, стремятся получить отрез-
ки ВА и АС одинаковыми.
Рассмотрим вопрос о мощности в усилительной ступени. Если
колебаний на сетке нет, то в анодной цепи проходит постоянный
ток, мощность его частично тратится в сопротивлении Ra, а другая
часть рассеивается «на аноде лампы. Когда на сетке имеется пере-
менное напряжение, анодный ток становится пульсирующим и его
переменная составляющая развивает в сопротивлении Ra полез-
ную мощность которую можно вычислить по одной из сле-
дующих формул:
n 1	2	1	1 U mR
Р~ fmaRa = ~‘maUmp = ~	•
Коэффициент ’/2 поставлен потому, что берутся амплитудные
значения тока и напряжения. Мощность постоянного анодного
тока, питающего усилитель, т. е. подводимая мощность, вычис-
ляется как произведение постоянной составляющей анодного то-
ка 1а^ на напряжение анодного источника: Р~1а^Еа.
228
Отношение полезной мощности к подводимой называют
коэффициентом полезного действия (кпд) ступени. Обозначая
его через vj (греческая буква «эта»), можно написать
Р^
р 
В усилителях напряжения высокий кпд не требуется, так как
мощности очень малы. Обычно кпд этих усилителей бывает не
больше нескольких процентов. Кпд мощных оконечных усилите-
лей имеет величину порядка нескольких десятков процентов.
Для экономии энергии питания желательно всегда устанав-
ливать режим работы лампы с -наименьшей подводимой мощ-
ностью. Это достигается уменьшением величины /Л= путём сме-
щения рабочей точки насколько возможно влево. Таким образом,
напряжение смещения служит не только для уменьшения искаже-
ний, но и для обеспечения более экономичного режима питания
усилителя, т. е. для повышения кпд. Нельзя, конечно, чрезмерно
увеличивать напряжение смещения, так как тогда рабочий учас-
ток может попасть на нижний изгиб, полезная переменная состав-
ляющая анодного тока уменьшится, т. е. усиление станет меньше,
и возникнут нелинейные искажения.
Не следует смешивать коэффициент полезного действия ступени с коэффи-
циентом усиления ступени по мощности kp, который равен отношению полез-
ной мощности к мощности Рс, расходуемой генератором Г в цепи сетки
kp=-p^.
Для усилителей низкой частоты он не является такой важной величиной,
как коэффициент усиления по напряжению k.
Если ступень работает без сеточных токов, то мощность Рс ничтожно
мала. В этом случае она определяется лишь током утечки из-за несовершенной
изоляции цепи сетки, а также ёмкостным током, текущим через входную ём-
кость лампы — ёмкость между сеткой и катодом — и создающим некоторую поте-
рю мощности на внутреннем сопротивлении генератора Г. Однако при нормаль-
ной изоляции токи утечки весьма малы, а ёмкостный ток на низких частотах
также ничтожен, так как входная ёмкость обычно незначительна (порядка не-
скольких десятков пикофарад) и её сопротивление очень велико.
Благодаря очень малой мощности Ре, величина kp в усилителях низкой
частоты, работающих без сеточных токов, может быть очень большой. Но при
работе усилителя с сеточными токами kp резко уменьшается. Такое же умень-
шение kp происходит и при повышении частоты, так как на более высоких
частотах потери энергии в цепи сетки возрастают. На сверхвысоких частотах,
например на дециметровых волнах, kp может снизиться до 1 и тогда примене-
ние усилительной ступени становится бесполезным.
§ 74. УСИЛИТЕЛЬ НА СОПРОТИВЛЕНИЯХ
Наиболее распространённым является усилитель на сопротив-
лениях или реостатный усилитель, в котором нагрузочное анодное
сопротивление Ra представляет собой обычное активное сопротив-
ление. На рис. 135 показала схема одной ступени усилителя на
сопротивлениях и его соединение с лампой следующей ступени.
229
Переменное напряжение Umcl от генератора Г подаётся для
усиления на сетку первой лампы. Анодный ток первой лампы ста-
новится пульсирующим, его постоянная составляющая проходит
через 'нагрузочное сопротивление Ra и источник анодного пита-
ния, а переменная составляющая — через нагрузочное сопротив-
Рис. 135. Усилитель иа сопротивлениях
ление Ra и конденсатор С. На нагрузочном сопротивлении R^
переменная составляющая анодного тока создаёт усиленное
переменное напряжение.
Усилительная студень на сопротивлениях в большинстве слу-
чаев передаёт усиленное напряжение на сетку следующей лампы,
т. е. является предварительным усилителем. Однако подать пе-
ременное напряжение от сопротивления Ra на участок сетка —
катод следующей лампы непосредственно нельзя, так как на сетку
лампы 2 попадёт плюс высокого напряжения, что недопустимо.
Поэтому переменное напряжение подаётся с сопротивления Ra
на следующую ступень через переходный конденсатор Сс (его на-
зывают также сеточным или разделительным), который изолирует
сетку лампы 2 от высокого постоянного напряжения анодного пи-
тания, но свободно пропускает переменное напряжение.
Вместе с таким конденсатором обязательно включается ещё
сеточное сопротивление Rc , называемое иначе сопротивлением
утечки. Если его не включить, то электроны, попадающие на сет-
ку, будут накапливаться на ней и через небольшой промежуток
времени отрицательный потенциал на сетке возрастёт настолько,
что лампа 2 «запрётся» и перестанет работать. При наличии се-
точного сопротивления электроны «стекают» по нему, т. е. в цепи
сетки лампы 2 образуется сеточный ток и накопления электронов
на сетке не происходит.
Таким образом, переменный потенциал с анодного—верхне-
го на рисунке—конца сопротивления Ra подаётся на сетку лам-
пы 2 через Сс а с другого (нижнего) конца R а — на катод лам-
пы 2 через конденсатор С и цепь «общего минуса». Напряжение,
230
переданное на сетку лампы 2, обозначим Uтс^ Коэффициент уси-
ления ступени k равен
£ __ ^те2
Umci
Детали Rc и Сс при рассмотрении работы ступени усиления
принято считать входящими в состав анодного нагрузочного со-
противления (дополнительно к Ra). Поэтому ступень усиления
считается от сетки лампы 1 до сетки лампы 2. Однако при рас-
смотрении работы лампы 2 приходится говорить о деталях Сс и Rc9
так как они включены в её сеточную цепь. Детали эти связывают
первую ступень со второй и поэтому их можно относить и к одной,
и к другой ступени.
У лампы, работающей в динамическом режиме, напряжение
на аноде изменяется всегда в противофазе по отношению к изме-
нению напряжения на сетке (см. рис. 1346). Следовательно, в
усилительной ступени усиленное переменное напряжение всегда
противоположно по фазе переменному напряжению на сетке.
Принято говорить, что одна ступень усиления «переворачивает»
фазу напряжения.
При этом, конечно напряжение отсчитывается относительно
катода (общего минуса, земли).
В усилителе на сопротивлениях с триодом Ra берётся обычно
от 3 Ri до 4 R, и составляет десятки тысяч или сотни тысяч ом.
Конденсатор Сс имеет ёмкость порядка 5000—100 000 пф. Тогда
он не представляет собой большого сопротивления на низкой ча-
стоте. Сопротивление Rc обычно в несколько раз больше, чем R а
т. е. составляет сотни тысяч ом (от 0,1 до 1 Мом). Брать его не-
большим невыгодно, так как оно через конденсаторы Сс и С при-
соединено параллельно Ra и уменьшает величину нагрузочного
сопротивления для лампы 1, что приводит к уменьшению коэф-
фициента усиления ступени. Чрезмерно большим Rc также нельзя
брать, так как тогда электроны не будут успевать стекать с сетки
и лампа 2 на некоторые моменты времени будет запираться,
особенно при попадании на её сетку сильных колебаний.
Если в усилителе на сопротивлениях режим работы лампы
выбран правильно, рабочая точка находится на прямолинейном
участке характеристики, то нелинейные искажения незначительны.
Такой усилитель, как усилитель напряжения, работает обычно
при небольших переменных напряжениях на сетке и поэтому не-
линейные искажения в нём будут весьма малыми. Чтобы не воз-
никал сеточный ток, создающий искажения, и для экономии
анодного тока, на сетку подают отрицательное напряжение сме-
щения (см. § 77).
Для значительного диапазона средних частот можно прене-
брегать влияниями ёмкостей и считать, что нагрузочное сопротив-
ление ступени является активным, состоящим из Ra и Rcn соеди-
231
Сс
нённых параллельно. Эквивалентная схема для средних частот
показана на рис. 136а. Частотная характеристика для этих частот
получается идеальная, частотных
искажений нет.
На нижних и верхних частотах
звукового диапазона наблюдается
западание — усиление уменьшает-
ся. Поэтому частотная характерис-
тика имеет вид, показанный на
рис. 130а или б.
Рис. 136. Эквивалентные схемы усилителя на сопротивлениях: а) для
средних частот, б) для нижних частот, в) для верхних частот
Уменьшение усиления на нижних частотах объясняется влиянием
переходного конденсатора Се. С понижением частоты его ёмкост-
ное сопротивление увеличивается, падение напряжения на нём
возрастает, а напряжение на сетке лампы 2 уменьшается. Экви-
валентная схема для нижних частот представлена на рис. 1366.
Конденсатор С в ней не показан потому, что он имеет большую
ёмкость и сопротивление его для токов низкой частоты ничтож-
ное (например, при питании от выпрямителя конденсатор С
сглаживающего фильтра имеет ёмкость несколько микрофа-
рад).
На верхних звуковых частотах сопротивление конденсатора Сс
становится весьма малым и этим сопротивлением можно прене-
бречь. Зато начинает влиять входная ёмкость Свх лампы 2,
т. е. ёмкость между сеткой и катодом этой лампы.
К ней ещё добавляется выходная ёмкость, т. е. ёмкость анод—
катод лампы 1 и ёмкость монтажа. Однако эти ёмкости обычно
значительно меньше, чем С вх, и ими можно пренебречь.
Эквивалентная схема для данного случая показана на рис. 136в.
ёмкость С вх сравнительно невелика, не более нескольких десят-
ков пикофарад. На нижних и средних частотах она не влияет на
величину усиления, так как сопротивление её очень велико. Но
на верхних звуковых частотах сопротивление ёмкости Свх умень-
шается и общее сопротивление параллельно включённых Ra, Rc
и Свх также уменьшается. Коэффициент усиления ступени падает.
Западание усиления на крайних частотах звукового диапазо-
на получается сравнительно небольшим. Поэтому главное до-
стоинство усилителя на сопротивлениях в том, что он создаёт не-
232
значительные частотные искажения. Вторым его преимуществом
является простота схемы. Недостатком надо считать потерю посто-
янного анодного напряжения на сопротивлении Ra, в силу чего
напряжение U а на аноде лампы всегда значительно меньше, чем
напряжение анодного источника Еа
Ua — Ea — Ia=Ra.
В усилителе на сопротивлениях с успехом применяются мало-
мощные триоды и высокочастотные пентоды, которые прекрасно
работают в ступенях низкой частоты. Для пентодов, конечно,
нельзя брать Ra равным (3-н4) Rit так как R; у них доходит
до миллионов ом. В этом случае Ra берут порядка нескольких
сотен тысяч ом. Обычно Ra =(0,05н- 0,2) Rt. Коэффициент уси-
ления ступени k получается значительно меньше р, но так как р
у пентодов очень велик, то, даже если k составляет 5—20% от р-,
усиление будет больше, чем с триодом.
Пример. Ступень усиления имеет лампу 6Г7 (триодную часть её) с пара
метрами: р = 70, Rj = 60 000 ом. Анодное нагрузочное сопротивление взято из
расчёта Ra = 4 /?/ = 4-60 000= 240 000 ом. Усиление ступени будет
,	70-240 000
k =--------------« 56.
60 000+240 000
В эту же ступень вместо триода 6Г7 включён пентод 6Ж7 с параметрами.
р= 1400, Ri = 1 200 000 сш. Величина Ra оставлена прежней, и таким образом
Ra = 0,2 R^ Усиление ступени
,	1400-240 000
k =-------------- « 230.
1 200 000+240 000
Несмотря на то, что Ra составляет для пентода только 20% от уси-
ление увеличилось в 4 раза вследствие
высокого значения коэффициента усиле-
ния пентода.
Необходимость применения
для пентодов определённого со-
противления нагрузки, значитель-
но меньшего, нежели Rif вытека-
ет из рассмотрения их анодных ха-
рактеристик. На рис. 137 для пен-
тода, работающего в усилителе на
сопротивлениях, показаны анод-
ные динамические характеристи-
ки для трёх различных сопротив-
лений нагрузки. Сеточное смеще-
ние и амплитуда переменного нап-
ряжения на сетке во всех трёх слу-
чаях одинаковы. Сопротивление Rai
Рис. 137. Выбор наивыгодней-
шего режима для пентода
слишкохМ мало. Динамическая
характеристика для него идёт слишком круто и усиленное напря-
жение получается сравнительно малым. Кроме того, отрезки ^b’l
и А\В{ рабочего участка; соответствующие положительной и отри-
233
нательной полуволнам усиливаемого напряжения; не одинаковы,
следовательно, получаются значительные нелинейные искажения.
Ещё более неблагоприятен случай слишком большого сопро-
тивления нагрузки, для которого динамическая характеристика
идёт очень полого. Рабочий участок у неё имеет малые размеры.
Усиление напряжения получается малым, а нелинейные искаже-
ния значительны, так как теперь отрезок рабочего участка А2В2
для отрицательной полуволны усиливаемого напряжения больше,
чем отрезок А2Б2. Для некоторого промежуточного значения со-
противления нагрузки, которое можно назвать оптимальным, т. е.
наивыгоднейшим, Raonm динамическая характеристика проходит
так, что отрезки АБ и АВ равны друг другу, и нелинейные иска-
жения малы. При этом усиленное напряжение получается значи-
тельным. Такой наивыгоднейший режим нетрудно подобрать при
помощи линейки. Проведя динамическую характеристику для
такого режима, определяют Raonm делением величины Еа наток,
соответствующий точке пересечения динамической характеристи-
ки с вертикальной осью. Поскольку наклон наивыгоднейшей дина-
мической характеристики для Raonm значительно меньше, чем у
статических характеристик пентода, то величина RaOnm оказы-
вается в несколько раз меньше, чем /?г
Остановимся кратко на выборе деталей. Сопротивление Ra
должно быть рассчитано на ту мощность, которая будет в нём
выделяться. Например, если постоянная составляющая анодного
тока/Л== 5 ма, а /?Л = 20000 ом, то мощность равна P=Pa=Ra=
= 0,0052 • 20 000 = 0,5 вт. На эту мощность и должно быть рассчи-
тано Ra. Обычно оно берётся непроволочное. Сеточное сопротив-
ление Rc может быть рассчитано на самую малую мощность,
так как ток сетки имеет ничтожную величину. Конденсатор Сс
должен иметь хорошую изоляцию. Если в нём есть утечка, то он
будет пропускать на сетку следующей лампы высокое положи-
тельное напряжение из анодной цепи предыдущей лампы. Неже-
лательно применять в качестве Сс бумажные конденсаторы боль-
шой ёмкости, так как они обычно имеют недостаточную изоляцию,
хотя для уменьшения западания усиления на нижних чзстотах
было бы полезно увеличивать ёмкость Сс. Кроме того, конден-
сатор Сс должен выдерживать высокое анодное напряжение, т. е.
иметь соответствующее рабочее напряжение. Лучшими переход-
ными конденсаторами являются слюдяные на несколько десятков
тысяч пикофарад.
§ 75. ДРОССЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Дроссельный усилитель (рис. 138) отличается от усилителя
на сопротивлениях тем, что вместо активного сопротивления R а
включён дроссель низкой частоты Д со стальным сердечником,
234
имеющий примерно 10 000—20 000 витков для получения индуктив-
ности в несколько десятков генри. Большая индуктивность, а сле-
довательно, и большое индуктивное сопротивление необ-
ходимы для получения до-
статочного усиления, так как
дроссель выполняет роль
анодного нагрузочного со-
противления.
Работает дроссельная сту-
пень усиления в принципе
так же, как и усилитель на
сопротивлениях. Сопротив-
ление обмотки дросселя для
постоянного тока сравнитель-
но невелико (не больше не-
скольких сотен ом). Поэтому
Рис. 138. Дроссельный усилитель
потеря питающего анодного
напряжения на дросселе небольшая, что является достоинством
дроссельного усилителя. Можно считать, что анодное напряже-
ние лампы Uа равно напряжению анодного источника Еа. Коэф-
фициент усиления дроссельной ступени всегда меньше р, как и
в усилителе на сопротивлениях.
Недостатком дроссельного усилителя является большая вели-
чина частотных искажений, чем в усилителе на сопротивлениях.
Частотная характеристика показывает большее ослабление уси-
ления на нижних и на верхних частотах. На нижних частотах
усиление падает не только из-за переходного конденсатора С е,
но и потому, что индуктивное сопротивление дросселя для малых
частот уменьшается.
На верхних звуковых частотах сопротивление xL очень боль-
шое, но оно шунтируется не только входной ёмкостью следую-
щей лампы С вХ, но и собственной ёмкостью обмотки дросселяСД|
которая может доходить до 100—200 пф, и вместе с ёмкостью С вх
для верхних звуковых частот имеет сравнительно небольшое со-
противление, вследствие чего усиление на этих частотах падает.
Например, если в ступени работает лампа с параметрами
р. =100 и Ri =60 000 ом, а индуктивность дросселя 40 гн, то для
средней частоты 400 гц индуктивное сопротивление
kl = 6,28/L = 6,28-400-40 ~ 100 000<ш,
т. ё. Xl больше Rt и усиление ступени будет достаточным. А при
частоте 100 гц сопротивление xL станет в 4 раза меньше, т. е. со-
ставит только 25 000 ом. В этом случае оно меньше R; и усиление
значительно снизится.
Пусть дроссель имеет Сд =200 пф, а входная ёмкость следую-
щей лампы Саг=150 пф. Индуктивное сопротивление дросселя
на верхней звуковой частоте, например 8000 гц, будет весьма ве-
235
лико: в 20 раз больше, чем на частоте 400 гц, т. е. Xl =20 • 100 000 =
= 2 000 000 ом. Однако оно уже не играет роли, так как шунти-
рующая ёмкость С=Сдх -|-Сд имеет сопротивление
1	1012
х = -------=---------------- 56 000 ом,
С 6,28/С	6.28-8000-350
которое меньше, чем было xL на средней частоте 400 гц. Значит,
усиление снизится.
Для уменьшения частотных искажений необходимо приме-
нять дроссель специальной конструкции. Чтобы дроссель не мог
уменьшать свою индуктивность из-за магнитного насыщения сер-
дечника, вызываемого действием постоянной составляющей анод-
ного тока, в сердечнике делают воздушный зазор. Для умень-
шения собственной ёмкости дросселя обмотку его делают секцио-
нированной. Дроссельный усилитель применяется значительно
реже, чем усилитель на сопротивлениях.
§ 76. ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Трансформаторный усилитель (рис. 139) применяется доволь-
но часто. Первичная обмотка междулампового трансформатора Т
включена в анодную цепь лампы 1 в качестве нагрузочного со-
противления, а со вторичной обмотки напряжение подаётся на
сетку следующей лампы. Коэффициент трансформации, т. е. от-
ношение числа витков первичной обмотки к числу витков вто-
ричной обмотки обозначается п = — и имеет величину от 1 : 1
до 1 : 4. Число витков первичной обмотки равно нескольким тыся-
чам (3000—6000). Провод для обеих обмоток применяется обычно
эмалированный диаметром 0,08—0,12 мм. Сечение сердечника от
1 до 6 см2. Первичная обмотка имеет малое сопротивление для
постоянного тока, и можно считать, что U а = Еа.
Достоинством трансформа-
торного усилителя является вы-
сокий коэффициент усиления
ступени, который при повышаю-
щем трансформаторе может
быть больше, чем ц лампы, что
невозможно в других типах уси-
телей. Другим преимуществом
следует считать хорошую изо-
ляцию цепи сетки последующей
лампы от анодной цепи преды-
дущей лампы, так как обмотки
Рис. 139. Трансформаторный усилитель трансформатора изолированы
друг от друга и нет переходного
конденсатора, в котором может быть утечка. Трансформатор с
коэффициентом трансформации 1:1, не дающий повышения на-
236
пряжения, применяется иногда именно для того, чтобы передать
переменное напряжение на сетку следующей лампы, не допуская
туда анодное напряжение предыдущей лампы.
Важным свойством трансформатора является его способность
преобразовывать не только переменное напряжение и ток, но так-
же и величину нагрузочного сопротивления.
Рассмотрим это на примере понижающего трансформатора.
Возьмём коэффициент трансформации п = 4 : 1, нагрузочное со-
противление ^2 = 20 ом, напряжение генератора, т. е. напряжение
на первичной обмотке U\ = 160 в (рис. 140(7). При таких данных
Рис. 140. Включе .'ие нагрузочного сопротивления через трансфор-
матор и эквивалентная схема
напряжение вторичной обмотки равно C/2=t/i : и= 160 : 4 = 40 в,
а ток вторичной цепи составляет /2 = U2: /?2 = 40 : 20 = 2 а. Мощ-
ность вторичной цепи Р2=(/2/2 = 40 • 2 = 80 вт. Так как потери в
трансформаторе обычно очень небольшие, можно считать, что
мощность первичной цепи также равна Pi = 80 вт. Отсюда
/i = Pi : t/i = 80 : 160 = 0,5 а. Можно теперь подсчитать, какое со-
противление Pi представляет собой первичная обмотка для гене-
ратора: Pi = U\ : /1 = 160 : 0,5 = 320 ом. Как видно, /?1 получилось
в 16 раз больше, чем /?2. Но 16 есть 42, т. е. квадрат коэффициен-
та трансформации п. Следовательно, можно написать:
= /?2п2.
Мы получили важный результат: трансформатор, нагружен-
ный на некоторое сопротивление R2) представляет для генератора
сопротивление Ru которое в п2 раз больше, чем R2. Иначе говоря,
трансформатор с коэффициентом трансформации п преобразует
величину нагрузочного сопротивления в п2 раз. Если бы генера-
тор был непосредственно присоединён к сопротивлению /?2, то он
работал бы на нагрузочное сопротивление 20 ом. Вследствие же
того, что R2 включено через трансформатор с и = 4, генератор ра-
ботает на нагрузочное сопротивление /?1 = 20* 42 = 320 ом.
Таким образом, понижающий трансформатор увеличивает на-
грузочное сопротивление для генератора. Если /?2 увеличить, то
пропорционально возрастёт и При уменьшении R2 уменьшает-
ся и /?ь Но при этих изменениях Ri будет оставаться больше,
чем /?2, в л2 раз. Когда /?2 = 0, т. е. имеет место короткое замы-
кание вторичной цепи, Ri также равно 0, т. е. получается корот-
237
кое замыкание генератора — трансформатор забирает очень
большой ток от генератора. Фактически в этом случае во вторич-
ной цепи остаётся сопротивление вторичной обмотки трансфор-
матора, а в первичной цепи — сопротивление первичной обмотки
и внутреннее сопротивление генератора. Они ограничивают воз-
растание тока при коротком замыкании трансформатора. Когда
вторичная обмотка разомкнута (холостой ход трансформатора),
т. е. /?2 можно считать очень большим, то /?1 также очень боль-
шое и трансформатор будет забирать от генератора очень слабый
ток (ток холостого хода), т. е. первичную цепь можно тоже, гру-
бо говоря, считать разомкнутой. В этом случае трансформатор
является просто дросселем с большим индуктивным сопротивле-
нием, так как вторичная обмотка фактически не работает.
Для повышающего трансформатора можно также показать,
что и он преобразует сопротивление в п2 раз. Но только в этом
случае получается уменьшение нагрузочного сопротивления.
Рассмотрим для примера повышающий трансформатор, име-
ющий п=1 : 3, [/1 = 90 в, /?2 = 2700 ом. На основании этих данных
подсчитываем остальные величины: t/2=90 • 3=270 в; /2 = 270 :
:2700=0,1 а\ А = 270 • 0,1 = 27 вт.
Считая Р1 = Р2=27 вт, имеем /1 = 27 : 90 = 0,3 a, /?i=90 : 0,3=
=300 ом, т. е. /?1 в 9 раз меньше, чем /?2. Но в данном случае
/г=1/3 и можно написать
(1 \2	1	2700
—J = 2700 — = -- = 300 ом.
Значит, и для повышающего трансформатора имеет место
тот же закон преобразования сопротивлений Ri = R2n2.
Так как сопротивление /?1 зависит от величины /?2, то принято
говорить, что /?1 есть сопротивление нагрузки, приведённое к пер-
вичной обмотке или пе-
ресчитанное в первич-
ную цепь. Можно
эквивалентную схему
первичной цепи транс-
форматора представить
такой, как на рис. 1406,
т. е. можно считать, что
генератор работает на
сопротивление за-
меняющее собой транс-
форматор, вторичная
обмотка которого на-
гружена на сопротивле-
ние /?2- Рассмотренное
преобразование сопротивления при помощи трансформатора име-
ет большое значение для работы трансформаторной ступени уси-
ления и в особенности оконечной ступени.
238
Рис. 141. Явление магнитного рассеяния
в трансформаторе
В каждом трансформаторе имеется так называемое магнитное
рассеяние. Не весь магнитный поток первичной обмотки пересе-
кает витки вторичной обмотки. Часть магнитного потока прохо-
дит вокруг первичной обмотки и не участвует в образовании эдс
вторичной обмотки (рис. 141). Можно считать, что часть витков
первичной обмотки не участвует в процессе трансформирования
напряжения и тока и представляет собой некоторую индуктив-
ность, включённую последовательно с рабочими витками. Её на-
зывают индуктивностью рассеяния Lpl.
На рис. 142а представлена упрощённая эквивалентная схема
" Umc2
Рис. 142. Эквивалентные схемы трансформаторного усилителя
трансформаторной ступени, на которой показаны лампа в виде
генератора, индуктивность рассеяния Lpl, индуктивность рабочих
витков первичной обмотки L\ и ёмкость во вторичной цепи С,
складывающаяся из собственной междувитковой ёмкости вторич-
ной обмотки С2 и входной ёмкости следующей лампы С
Собственная ёмкость первичной обмотки не показана, так как она
не играет существенной роли. Таким образом, междуламповый
трансформатор нагружен на ёмкостное сопротивление хс парал-
лельно включённых ёмкостей С2 иС8Х. Это сопротивление можно
привести к первичной обмотке, т. е. считать включённым в пер-
вичную цепь, если умножить его на п2
1
ХП2 = --— па.
с 6,28/с
Последнее выражение можно представить в таком виде
1
6.28/ 4
п2
Мы видим, что нагрузка вторичной обмотки на ёмкость С
Q
эквивалентна включению в первичную цепь ёмкости —. Соответ-
п2
ственно этому на рис. 1426 дана эквивалентная схема трансфор-
маторной ступени,^в которой ёмкость С пересчитана в первич-
ную цепь. По этой схеме можно исследовать поведение транс-
форматорного усилителя на различных звуковых частотах и вы-
23Э
xji2 =
яснить характер получающихся при этом частотных искажений.
Для токов нижних звуковых частот сопротивление индуктив-
ности Lpl очень невелико и его можно не учитывать. Можно от-
С
бросить и ёмкостное сопротивление шунтирующей ёмкости —,
так как оно во много раз больше индуктивного сопротивления
рабочих витков £ь Таким образом, для нижних частот играет
роль только индуктивность Lx и эквивалентная схема приобретает
вид, показанный на рис. 143а. Но на нижних звуковых частотах
сопротивление хд = 6,28/£] сравнительно мало и коэффициент
усиления ступени также будет низким. Получится западание уси-
ления на нижних частотах, как и в предыдущих типах усили-
телей.
Для иллюстрации рассмотрим числовой пример.
Пусть £1=40 гн, Lpl обычно бывает около 1% от £i, т. е. бу-
дем считать £р1 = 0,4 гн, С2=200 пф и Свх =50 пф, а п=1 : 2.
Емкость вторичной цепи С=250 пф, а приведённая к первичной
обмотке ёмкость
С 250
— =	250-4= 1000 пф.
(т)
Рис. 143. Эквивалентные схемы трансформаторного усилителя:
а) для нижних частот, б) для средних частот, в) для верхних частот
На нижней звуковой частоте 50 гц индуктивное сопротивление
рабочих витков xL =6,28 • 50 • 40^12 500 ом, индуктивное сопро-
тивление витков рассеяния составит 1 % от этой величины, т. е.
125 ом, ёмкостное сопротивление, шунтирующее Ц, равно
1012
л =--------------- 3 200 000 ом,
6,28*50-1000
240
Ясно, что влиянием сопротивлений индуктивности Lpl и шун-
тирующей ёмкости можно пренебречь.
Для средних звуковых частот влияние Lpl по-прежнему
можно не учитывать, так как её сопротивление составляет 1 %
(в данном примере) от сопротивления индуктивности Ц. Нагру-
зочное сопротивление xL =6,28fLi возрастёт, а значит, возрастёт
и коэффициент усиления ступени. На некоторой средней частоте
г	о ..	С
сопротивления индуктивности L\ и шунтирующей емкости —
могут стать одинаковыми и тогда возникнет резонанс токов. При
резонансе токов сопротивление контура максимально и это способ-
ствует увеличению коэффициента усиления ступени на средних ча-
стотах. Эквивалентная схема для средних частот показана на
рис. 1436. На верхних частотах сопротивление индуктивности Li
во много раз больше, чем сопротивление емкости — и поэто-
му L\ можно не учитывать. Эквивалентная схема приобретает вид,
показанной на рис. 143в. Сопротивления оставшихся элементов
Q
Lpl и — на некоторой частоте могут быть одинаковыми и тогда
р п2
в цепи будет резонанс напряжений. Вследствие этого «на ёмко-
С
сти —, а следовательно, и на сетке следующей лампы может
п2
получиться повышенное переменное напряжение. В приведенном
выше примере на частоте 8000 гц получаем сопротивление индук-
тивности рассеяния xL ^6,28.8000. 0,4^20 000 ом, сопротивление
ёмкости
1012
хг =------------ « 20 000 ом,
с 6,28-8000-1000
т. е. на частоте 8000 гц возникает резонанс напряжений и усиле-
ние резко возрастёт.
Частотная характеристика трансформаторной ступени показа-
на на рис. 144. Ясно, что трансфор-
маторный усилитель даёт наиболь-
шие частотные искажения по срав-
нению с другими типами усилите-
лей, причём его особенностью являет-
ся подъём усиления на верхних зву-
ковых частотах. При дальнейшем по-
вышении частоты после резонанса
напряжений усиление резко снижа-
ется. Это объясняется возрастанием
потери напряжения на индуктивно-
сти рассеяния и уменьшением сопро-
тивления шунтирующей ёмкости. Следует заметить, что в оконеч-
ной трансформаторной ступени резонанс напряжений обычно на-
блюдается не на верхних звуковых, а на более высоких частотах,
241
Рис. 144.
ристики
Частотные характе-
трансформаторного
усилителя
так как входная ёмкость следующей ступени отсутствует, а собст-
венная ёмкость обмоток очень мала.
Для уменьшения западания на нижних частотах необходимо,
чтобы индуктивность первичной обмотки Li была не слишком ма-
лой. Однако практически невозможно делать первичную обмотку
с очень большим числом витков, так как размеры трансформа-
тора станут слишком велики и сильно возрастёт собственная
междувитковая ёмкость. Чтобы при сопротивлении первичной
обмотки для нижних частот порядка нескольких тысяч ом уси-
ление не было слишком малым, следует в трансформаторной сту-
пени применять, по возможности, лампы с небольшим внутрен-
ним сопротивлением Rt. Триоды, предназначенные для усиления
напряжения, выпускаются в двух вариантах: 1) с высоким р-
и высоким — для усилителей на сопротивлениях, 2) со средней
величиной н и средним R х — для трансформаторных усилителей.
Что же касается мощных триодов для оконечных ступеней, то они
всегда имеют малое /?, и вполне подходят для трансформатор-
ной схемы.
Наилучший метод борьбы с резонансом на верхних звуковых
частотах — увеличение частоты резонанса, чтобы она оказалась
за пределами того диапазона звуковых частот, на который рас-
считан усилитель. Для этого необходимо уменьшить Lpl и собст-
венную ёмкость трансформатора, что достигается применением
секционированной намотки и уменьшением толщины изоляции
между обмотками, чтобы они были расположены теснее друг к
другу. Более просто можно увеличить затухание контура, состав-
ленного из Lpl и —, нагружая вторичную обмотку на активное
сопротивление R в несколько десятков тысяч или сотен тысяч ом.
Это сопротивление включено параллельно ёмкости С и его обыч-
но называют шунтирующим сопротивлением вторичной обмотки.
Сопротивление R, внося затухание в контур, притупляет или, как
говорят, сглаживает резонанс.
На рис. 144 штрихом показана частотная характеристика
трансформаторного усилителя при наличии шунтирующего сопро-
тивления R. Сплошной линией показала характеристика при от-
сутствии R. Чем меньше сопротивление R, тем больше затухание
контура и тем сильнее сглаживается резонанс. Это можно объяс-
нить тем, что с уменьшением сопротивления всё большая часть
тока пойдёт через него, а не через ёмкость. Но резонанс наблю-
дается только для части тока, которая идёт в ёмкость С. Таким
образом, при уменьшении R явление резонанса сказывается всё
слабее. Недостатком описанного метода является уменьшение
усиления на всех частотах, а не только на резонансной частоте.
Вместо шунтирующего сопротивления иногда применяют допол-
нительную короткозамкнутую обмотку, состоящую из нескольких
витков. Поглощая энергию, она также вносит затухание и сгла-
242
Рис. 145. Нелинейные искажения
вследствие магнитного насыщения
живает резонанс, уменьшая вместе с тем усиление и на осталь-
ных частотах, т. е. действует аналогично шунтирующему сопро-
тивлению.
Трансформатор является также источником нелинейных иска-
жений. Причина этого заключается в том, что сердечник транс-
форматора под влиянием постоянной составляющей анодного то-
ка может намагнититься до насыщения и тогда изменения маг-
нитного потока не будут пропорциональны изменениям тока в
пергвичной обмотке. Такой случай показан на рис. 145а. Здесь
дана кривая намагничивания сердечника, т. е. кривая зависимо-
сти магнитного потока Ф от тока Iа в первичной обмотке. Вслед-
ствие значительной величины постоянной составляющей анодного
тока /Л= работа происходит в области, близкой к магнитному (на-
сыщению, и поэтому переменная составляющая анодного тока/Л^
создаёт искажённые изменения магнитного потока Ф^. Перемен-
ное напряжение во вторичной обмотке, индуктируемое этим пере-
менным магнитным потоком, также будет искажённым, несину-
соидальным, несмотря на синусоидальную форму переменной со-
ставляющей анодного тока.
Если же постоянное под-
магничивание сердечника неве-
лико, то работа трансформатора
происходит на восходящей пря-
молинейной части кривой на-
магничивания без захода в об-
ласть насыщения (рис. 1456),
и тогда нелинейные искажения
не возникнут. Намагничивание
сердечника до насыщения соз-
даёт также значительное умень-
шение индуктивности первичной
обмотки, и это вызывает запа-
дание усиления на нижних зву-
ковых частотах, т. е. частотные
искажения.
Борьба с постоянным намаг-
ничиванием сердечника ведётся
различными способами. Приме-
няются лампы, имеющие не-
большой анодный ток. Для его
уменьшения на сетку даётся на-
пряжение смещения, что, как
известно, необходимо и по другим причинам (см. § 73). Сердеч-
ник трансформатора делают с достаточно большим сечением, что-
бы он не мог легко намагнититься до насыщения. Иногда в сер-
дечнике делают воздушный зазор, который фактически бывает
заполнен бумагой, картоном или другим диамагнитным вещест-
243
вом. Он увеличивает магнитное сопротивление сердечника, маг-
нитный поток уменьшается, а вместе с тем уменьшается и опас-
ность намагничивания до насыщения.
Радикальным' средством является применение трансформа-
торной схемы с параллельным анодным питанием (рис. 146) !).
Рис. 146. Трансформаторный усилитель с параллель-
ным анодным питанием
В этой схеме постоянный анодный ток проходит через сопротив-
ление Ra и в первичную обмотку трансформатора вообще не по-
падает, так как этому препятствует разделительный конденса-
тор Ср, имеющий достаточную ёмкость для пропускания перемен-
ной составляющей низкой частоты (обычно Ср=0,1—0,5 мкф).
Постоянное намагничивание здесь вообще отсутствует. Однако
недостатком подобной схемы является потеря части напряжения
анодного источника на сопротивлении Ra, как и в усилителе на
сопротивлениях. Кроме того, усиление получается несколько мень-
ше, чем с одним трансформатором, так как параллельно первич-
ной обмотке трансформатора включено сопротивление Ra и по-
этому общее сопротивление анодной нагрузки получается умень-
шенным.
Рассматриваемая схема с параллельным анодным питанием
может дать искусственный подъём усиления нижних частот. Для
этого ёмкость конденсатора Ср подбирают так, чтобы его сопро-
тивление хс на некоторой нижней частоте, например 50 гц, было
равно индуктивному сопротивлению первичной обмотки транс-
форматора. Тогда на этой частоте будет резонанс напряжений и
усиление возрастёт.
Такой подъём может компенсировать западание в других сту-
пенях усилителя и является примером коррекции частотных иска-
жений, выравнивающей общую частотную характеристику всего
усилителя.
*) Её также называют реоетатно -трансформаторной схемой.
244
Значительно реже применяются другие комбинированные
схемы: дроссельная с параллельным питанием и дроссельно-
тр ансф ор м а тор н а я.
Междулам-повые трансформаторы, как правило, делаются бро-
невого типа, т. е. с разветвлённым магнитным потоком и с обмот-
ками на одной катушке. Пластины для сборки сердечников напо-
минают букву Ш и их принято обозначать Ш-20, Ш-25, Ш-30
и т. д. Число обозначает ширину среднего стержня в миллиметрах.
Обмотки могут быть цилиндрические или секционированные.
Рис. 147. Цилиндрическая и секционированная обмотки
Цилиндрические обмотки (рис. 147а) встречаются наиболее
часто. Ближе к стержню может быть намотана как первичная,
так и вторичная обмотка. С целью уменьшения междувитковей
ёмкости и индуктивности рассеяния применяют секционирован-
ную намотку (рис. 1476). Каждая обмотка делится на несколько
секций и секции одной обмотки чередуются с секциями другой
обмотки.
Для уменьшения собственной ёмкости трансформатора необ-
ходимо правильно включать концы обмоток, чтобы наиболее близ-
кие друг к другу выводы обмоток были подключены к и к
катоду. Например, если обмотки расположены, как показано на
рис. 147а, то ближе всего друг к другу конец первичной обмот-
ки и начало вторичной обмотки Н2. Следует начало первичной
обмотки присоединить к аноду, конец её — к +£л, а у вто-
ричной обмотки начало — к катоду и конец Л2 — к сетке.
Для устранения паразитных индуктивных и ёмкостных связей
между обмоткой трансформатора и другими деталями схемы
трансформатор помещают в экранирующий стальной чехол, ко-
торый вместе с сердечником соединяется с корпусом усилителя.
§ 77.	НАПРЯЖЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ В УСИЛИТЕЛЯХ
Назначение отрицательного напряжения смещения в усили-
телях заключается в том, чтобы сдвинуть рабочую точку на ха-
рактеристике влево для работы без сеточного тока, вносящего
245
нелинейные искажения, и уменьшения постоянной составляющей
анодного тока. Последнее необходимо для экономии расхода энер-
гии анодного источника, уменьшения разогрева анода, умень-
шения потери напряжения анодного источника на нагрузочном
сопротивлении Ra в усилителе на сопротивлениях и уменьшения
постоянного намагничивания сердечника в трансформаторном
или дроссельном усилителе. Необходимое напряжение смещения
определяется положением рабочей точки. Если найти на харак-
теристике место для рабочей точки, то сразу станут известны на-
пряжение смещения Есм и анодный ток покоя laQ (см. § 73). Рас-
смотрим способы подачи напряжения смещения.
Напряжение смещения от отдельного источника. Самым про-
стым является включение в цепь сетки отдельного источника по-
стоянного напряжения плюсом к катоду, а минусом к сетке (через
детали сеточной цепи). Им может служить сухая батарейка из
нескольких элементов или аккумуляторная батарея. В мощных
усилителях это могут быть батареи типа БАС-60, БАС-80 или
специальный маломощный выпрямитель.
На рис. 148 показано включение такого отдельного источника
в трансформаторном усилителе (напряжение смещения подаётся
на сетку через вторичную обмотку трансформатора) и в усили-
теле на сопротивлениях или в дроссельном усилителе (напряже-
ние смещения подаётся через сеточное сопротивление Rc).
Источник напряжения смещения работает вхолостую, так как
тока в цепи сетки он не создаёт. Поэтому сухая батарейка может
работать весьма долго. Чтобы внутреннее сопротивление сеточ-
ной батареи не участвовало в работе схемы, её шунтируют кон-
денсатором достаточно боль-
шой ёмкости. Достоинство дан-
ного метода — постоянство на-
пряжения смещения и его неза-
висимость от режима работы
лампы. В связи с этим напря-
жение смещения от отдельного
источника называют иногда фик-
сированным. Недостаток его —
необходимость иметь отдельную
дополнительную батарею.
Автоматическое напряжение
смещения. Чтобы не применять
отдельный источник тока, в современных усилителях и приёмни-
ках широко распространено автоматическое напряжение смеще-
ния за счёт анодного тока. В этом методе для напряжения сме-
щения используется некоторая небольшая часть напряжения
анодного источника. Получение автоматического напряжения сме-
щения для ламп с катодом прямого накала и с подогревным ка-
тодом показано на рис. 149.
246
В анодную цепь последовательно между катодом (минусом
Бн для ламп прямого накала) и минусом анодного источника
включается сопротивление RK, называемое сопротивлением сме-
щения или катодным сопротивлением. Цепь сетки, т. е. провод от
вторичной обмотки междулампового трансформатора или от се-
точного сопротивления Rci присоединяется к минусу Б а, Корпус
Рис. 149. Автоматическое напряжение смещения для
ламп с катодом прямого и косвенного накала
усилителя или приёмника в такой схеме обычно присоединяется
к— Б ав случае подогревных катодов, и к — Б н в случае катодов
прямого накала. Таким образом, сопротивление смещения RK
включено одновременно и в сеточную и в анодную цепи. Постоян-
ная составляющая анодного тока 1а=, проходя через сопротив-
ление RK, создаёт на нём падение напряжения. Конец RK, соеди-
нённый с — Ба, имеет отрицательный потенциал относительно
конца RK, соединённого с катодом. Сетка также будет иметь от-
рицательное напряжение смещения, т. е. отрицательный потенциал
относительно катода, равный падению напряжения, создаваемому
на RK- Величина напряжения смещения определяется по за-
кону Ома
^ем ~ 1 а = Як*
Например, если /?к=500 ом и Ia=~4azq = 0,004 а, то напряже-
ние смещения равно Есм =0,004 • 500 = 2 в.
Величина RK обычно бывает порядка нескольких сотен или
тысяч ом, причём его иногда делают проволочным, чтобы оно
было более постоянным.
На практике часто приходится определять величину Rx для
получения необходимого напряжения смещения Е См. При этом,
конечно, должна быть известна постоянная составляющая анод-
ного тока /а=. Например, если рабочая точка на характеристике
определяет величину напряжения смещения £Сл1 = 5 в и 1а~ =
= 2лш = 0,002 а, то сопротивление Rx равно
/?«=fc- = o^ = 2500°*
247
Автоматическое напряжение смещения есть часть напряжения
анодного источника, расходуемая на сопротивлении RK. Поэтому
анодное напряжение на лампе получается соответственно меньше.
Если в обычном усилителе на сопротивлениях напряжение на
аноде лампы U а меньше напряжения анодного источника Еа на
величину падения напряжения в сопротивлении анодной нагрузки,
т.е. U а=Еа — 1а= Ra> то в том же усилителе при наличии автома-
тического напряжения смещения анодное напряжение станет ещё
меньше на величину падения напряжения в RK, т. е. U а = Еа —
— Ia= Ra = RK-
Например, если Еа= 160 в, Ra = 40 000 ом, RK = 5000 ом и
/а= = 2 ма = 0,002 а, то анодное напряжение равно = 160—
—0,002 • 40 000—0,002 • 5000= 160—80—10 = 70 в.
Обычно Е см во много раз меньше U а и поэтому незначитель-
ное уменьшение Uа за счёт использования части Еа для подачи
напряжения смещения на сетку не играет роли.
Работа схемы автоматического смещения, несмотря на свою
простоту, обычно представляет трудности для изучающих. Рас-
смотрим её с точки зрения распределения потенциалов в различ-
ных точках схемы. Возьмём случай, когда шасси включено на — Бл
(рис. 149а). Пусть /?Л=400 ом, а Iд==5 лш = 0,005 а. Паде-
ние напряжения на R к будет равно 0,005-400=2 в. Шасси, катод
и соединённый с ними конец RK (верхний на схеме) имеют нуле-
вой потенциал. Другой конец RKi соединённый с — Ба, имеет по-
тенциал — 2 в, так как падение напряжения на RK составляет
2 в. Этот потенциал — 2 в подаётся на сетку через сопротивле-
ние Rc и, значит, сетка также имеет потенциал — 2 в относитель-
но катода.
На рис. 1496 показано включение шасси на — Еа. В этом
случае нижний конец RK будет точкой нулевого потенциала, а
другой конец, соединённый с катодом, имеет потенциал на 2 в
выше, т. е. +2 в. Итак, катод имеет потенциал +2 в, а сетка, сое-
динённая через Rc с точкой нулевого потенциала, имеет потен-
циал, равный нулю. Для рассмотрения процессов в лампе важно
знать потенциал сетки относительно катода. Ведь напряжение
смещения есть разность потенциалов между сеткой и катодом. В
данном случае это напряжение смещения равно Есм =0—(+2 в) =
= —2 в. Таким образом, независимо от места присоединения шас-
си, т. е. независимо от того, какая точка принята за точку нуле-
вого потенциала, схема обеспечивает постоянное отрицательное
напряжение на сетке.
Преимущество автоматического напряжения смещения — от-
сутствие отдельного источника напряжения. Недостатком является
непостоянство напряжения смещения, так как падение напряже-
ния на сопротивлении RK зависит от постоянной составляющей
анодного тока /«=, которая меняется при изменении режима ра-
боты лампы, т. е. при изменении напряжений накала, анода и
экранирующей сетки. Однако иногда такое изменение напряже-
248
ния смещения даже полезно. Например, если анодное напряже-
ние почему-либо уменьшилось, то характеристика лампы сдви-
нется вправо и напряжение смещения на сетке должно быть
соответственно уменьшено. При применении автоматического на-
пряжения смещения это и произойдёт. Анодный ток при умень-
шении анодного напряжения уменьшится, а значит, уменьшится
и падение напряжения на RK.
Так как в анодной цепи, кроме постоянного тока, проходит и
переменный ток, то сопротивление смещения RK шунтируют кон-
денсатором большой ёмкости Ск (рис. 1496), который должен
иметь сопротивление в несколько раз меньше, чем RK. Для этого
специально применяются низковольтные электролитические кон-
денсаторы ёмкостью в несколько десятков микрофарад. Назначе-
ние такого конденсатора состоит в том, чтобы уменьшить пере-
менное напряжение на сопротивлении RK. Напряжение это в схе-
ме рис. 1496 является потерянным, так как оно не подаётся на
сетку следующей лампы. Кроме того, оно подаётся на сетку дан-
ной лампы с противоположной фазой относительно усиливаемого
напряжения.
Действительно, пусть в схеме рис. 1496 на сетку поступила
положительная полуволна переменного напряжения. Под её влия-
нием анодный ток возрастает, увеличивается падение напряжения
на RK и, следовательно, с нижнего конца RK на сетку попадает
отрицательным полюсом переменное напряжение, которое частич-
но скомпенсирует положительную полуволну сеточного напря-
жения. В результате переменное напряжение на сетке умень-
шается и понижается коэффициент усиления ступени. Это явле-
ние называется отрицательной обратной связью. Конденсатор,
шунтирующий RK, уменьшая отрицательную обратную связь, спо-
собствует увеличению усиления. В современ-
ных усилителях часто применяют отрица-
тельную обратную связь для уменьшения не-
линейных и частотных искажений. Для её осу-
ществления служат специальные схемы, кото-
рые рассматриваются в § 81 данной главы.
Напряжение смещения от цепи накала.
Когда батарея-накала имеет напряжение
больше, чем требуется для накала ламп, то
излишек напряжения может быть использо-
ван для подачи напряжения смещения, если
поглотительное сопротивление включить в
минусовый провод накала (рис. 150). Цепь
сетки в этом случае присоединяется к — Бн.
Например, если напряжение накала UH =4 в,
а батарея накала имеет напряжение 5,2
тивлении R падает 1,2 в и минус этого напряжения через сеточ-
ное сопротивление. Rc подаётся на сетку. Этот способ аналогичен
автоматическому смещению, но в нём используется для смещения
24J
Рис. 150. Напряжение
смещения от цепи
накала
в, то на сопро-
часть напряжения батареи накала, а не анодной батареи. Однако
он не пригоден в случаях, когда излишек (напряжения батареи
накала недостаточен для напряжения смещения. Увеличивать же
напряжение батареи накала, конечно, нерационально. Поэтому
получение напряжения смещения от цепи накала встречается
редко.
Интересно, что когда цепь сетки присоединена к минусу ка-
тода прямого накала, на сетке получается некоторое отрицатель-
ное напряжение смещения. Рассмотрим для примера потенциалы
в различных точках для случая, когда Uн=2 в и минус катода
соединён с шасси, т. е. является точкой нулевого потенциала.
Плюсовой конец катода имеет потенциал +2 в, средняя .точка его
+1 в. Сетка соединена с общим минусом и имеет потенциал, рав-
ный нулю, но по отношению к различным точкам катода её по-
тенциал отрицателен. Относительно плюсового конца катода сет-
ка имеет потенциал —2 в, так как 0—(4-2) =—2, относительно
середины катода потенциал сетки —1 в и только относительно
минусового конца катода сетка имеет нулевой потенциал. В сред-
нем потенциал сетки относительно катода будет —1 в. Значит,
соединение цепи сетки с минусом катода даёт отрицательное на-
пряжение смещения, равное половине напряжения накала.
§ 78.	ОДНОТАКТНАЯ ОКОНЕЧНАЯ СТУПЕНЬ УСИЛЕНИЯ
Усилитель мощности должен увеличить с минимальными иска-
жениями мощность колебаний низкой частоты и отдать её в на-
грузочное сопротивление, которым обычно служит громкогово-
ритель. Это выполнимо только, если сопротивление нагрузки
имеет соответствующую величину. Для получения достаточной
выходной мощности с наименьшими искажениями нагрузочное
сопротивление Ra в оконечной ступени должно быть: для триодов
Ra=2R i (можно брать Ra от 2Rt до 3/?z), для пентодов и луче-
вых тетродов — от 0,05/?z до 0,2/? z. Конечно, возможны некото-
рые не слишком большие отклонения от этих величин. Сравни-
тельно малая величина Ra для пентодов и лучевых тетродов
объясняется особенностями их характеристик (см. § 74).
Если выходная мощность не превышает нескольких ватт, око-
нечную ступень можно построить по однотактной схеме, представ-
ляющей собой усилительную ступень с одной лампой. Оконечная
ступень может быть связана с предыдущей ступенью по любой
схеме: трансформаторной, на сопротивлениях или дроссельной.
Чаще всего применяют схему на сопротивлениях, обеспечиваю-
щую наименьшие искажения. Дроссельная предоконечная сту-
пень встречается редко. Так как на сетке лампы оконечной сту-
пени амплитуды колебаний бывают значительны — порядка не-
скольких вольт и даже десятков вольт, применение отрицатель-
ного напряжения смещения обязательно. В большинстве случаев
оно подаётся автоматически.
250
Схема включения нагрузочного сопротивления, например,
громкоговорителя в оконечную ступень называется схемой вы-
хода. Имеется несколько основных схем выхода.
Непосредственный выход. Громкоговоритель может быть не-
посредственно включён в анодную цепь лампы оконечной ступе-
ни (рис. 151а). Единственным преимуществом такого способа яв-
ляется его простота. Зато он имеет ряд недостатков. Если громко-
говоритель низкоомный, например, электродинамический, то не-
посредственный выход непригоден, так как сопротивление на-
грузки в этом случае значительно меньше внутреннего сопротив-
ления лампы и ступень вместо усиления даст ослабление. Полез-
ная мощность будет ничтожна. Непосредственный выход можно
применять только для высокоомных громкоговорителей.
Рис. 151. Выход усилителя: а) непосредственный, б) дроссельный,
в) трансформаторный, г) автотрансформаторный
Наличие на выходе постоянной составляющей анодного тока
также нежелательно для громкоговорителя и для головных теле-
фонов. При включении высокоомного громкоговорителя или
электромагнитного телефона в цепь постоянного тока необходимо
соблюдать полярность включения для предупреждения размаг-
ничивания магнитов. Если в цепь выхода с постоянной слагаю-
251
щей включён головной телефон с повреждённой изоляцией, то
лицо, пользующееся телефоном, может подвергнуться действию
высокого напряжения при случайном прикосновении к металли-
ческим частям радиоустановки.
Недопустимо применение непосредственного выхода для рабо-
ты оконечной ступени на проволочную линию, нагруженную
громкоговорителями и телефонами, так как все они будут под
высоким напряжением относительно земли, что представляет
опасность для абонентов. Утечка на землю, имеющаяся обычно
в трансляционных линиях, создаст лишний расход энергии. Боль-
шое число включённых параллельно даже высокоомных громко-
говорителей будет представлять очень малое общее сопротивле-
ние, и никакого усиления оконечная ступень не даст. Непосред-
ственный выход применяется только в простых приёмниках для
присоединения к оконечной ступени высокоомного телефона пли
высокоомного громкоговорителя.
Дроссельный выход. Постоянная составляющая анодного то-
ка проходит через дроссель низкой частоты (рис. 1516) и не попа-
дает в громкоговоритель, присоединённый через конденсатор до-
статочной ёмкости Ср, который свободно пропускает в громкого-
воритель переменную составляющую анодного тока. При дрос-
сельном выходе громкоговоритель или телефон не находятся под
высоким анодным напряжением и работа их не нарушается по-
стоянной составляющей анодного тока. Однако дроссельный вы-
ход также не пригоден для присоединения низкоомных громко-
говорителей или для проводных линий, так как нагрузочное со-
противление включено через конденсатор Ср параллельно дрос-
селю, и если это сопротивление мало, то усиления не будет.
В силу этого дроссельный выход применяется редко. Им поль-
зуются главным образом для присоединения дополнительных,
громкоговорителей (рис. 152).
Трансформаторный выход. Недостатки, присущие непосредст-
венному и дроссельному выходам, устраняются в схеме транс-
форматорного выхода (рис. 151 в), являющейся наиболее распро-
странённой в оконечных ступенях. По существу оконечная сту-
пень с трансформаторным выходом является ступенью усиления
по трансформаторной схеме.
Постоянная составляющая анодного тока проходит через пер-
вичную обмотку выходного трансформатора и в громкоговори-
тель не попадает. Громкоговоритель не находится также под вы-
соким анодным напряжением благодаря изоляции между обмот-
ками. Сопротивление громкоговорителя может быть любым, так
как трансформатор преобразует величину нагрузочного сопро-
тивления. Применяя выходной трансформатор с соответствую-
щим коэффициентом трансформации, всегда можно при наличии
низкоомного громкоговорителя создать для лампы необходимое
нагрузочное сопротивление. Это свойство является главным пре-
имуществом трансформаторного выхода.
252
Пусть лампой оконечной ступени является триод, имеющий
/?, = 1000 ом. Тогда Ra должно быть равно 2000 ом, так как для
триода наивыгоднейшее анодное нагрузочное сопротивление
Ra=2Ri. Если сопротивление нагрузки (громкоговорителя), при-
соединённое ко вторичной обмотке выходного трансформатора,
составляет /?я = 20 ом, то, применив выходной трансформатор с
коэффициентом трансформации n=10: 1, мы получим сопротив-
ление, приведённое к первичной обмотке R] = RH п2 = 20 • 102~
= 20-100=2000 ом. Принято говорить, что выходной трансфор-
матор служит для согласования сопротивления нагрузки с внут-
ренним сопротивлением лампы в соответствии с формулой
Ra =
Эту формулу применяют обычно в изменённом виде для опре-
деления коэффициента трансформации по известным величинам
и RH:
Например, если Ra—6QQ0 ом и /?н = 15 ом, то
п =
= У 400 = 20.
При низкоомной нагрузке необходимо применять понижаю-
щий выходной трансформатор. В зависимости от типа лампы и
сопротивления нагрузки коэффициент трансформации может быть
различным. Число витков первичной обмотки обычно бывает от
2000 до 6000, чтобы индуктивное сопротивление её на нижних
звуковых частотах не было слишком малым во избежание сни-
жения усиления. Сечение сердечника зависит от мощности и бы-
вает от 1 см2 й больше. Для уменьшения постоянного намагни-
чивания в сердечнике иногда делают воздушный зазор. Обмотка
должна быть по возможности с минимальной собственной ём-
костью. Сечение провода должно со
ответствовать токам в обмотках.
Провод берётся большего сечения,
чем в междуламповых трансформа-
торах.
В случаях, когда выход должен
быть рассчитан на низкоомный и вы-
сокоомный громкоговорители, транс-
форматор делают с двумя вторичны-
ми обмотками. Одна из них, с малым
Высокоомный
громкоговоритель
РНизкоомный
громкоговоритель
S
Рис. 152. Выход для различ-
ных громкоговорителей
числом витков, включается на низко-
омную нагрузку, другая, с большим числом витков, предназначе-
на для высокоомной нагрузки. На рис. 152 показана более простая
схема, дающая такой же результат. Здесь применён выходной
трансформатор для низкоомного громкоговорителя, а высоко-
омный громкоговоритель включается по схеме дроссельного вы-
25з
хода, причём роль дросселя выполняет первичная обмотка транс-
форматора. Иногда вторичную обмотку делают с отводами, что-
бы можно было подбирать наивыгоднейший коэффициент транс-
формации для различных нагрузок. Это необходимо для оконеч-
ных ступеней усилителей, работающих на линии проволочного ве-
щания, так как сопротивление нагрузки меняется в зависимости
от количества включённых громкоговорителей.
Автотрансформаторный выход. Вместо выходного трансфор-
матора иногда применяют автотрансформатор (рис. 151г). Он
имеет все преимущества трансформаторного выхода, но для низ-
коомных нагрузок неудобен, так как разделительный конденсатор
должен иметь очень малое сопротивление (единицы ом), т. е. ём-
кость его должна быть в сотни микрофарад. Автотрансформатор-
ный выход иногда применяется в приёмниках для высокоомных
нагрузок, имеющих сопротивление, не подходящее к лампе око-
нечной ступени. Автотрансформатор, по сравнению с обычным
трансформатором, имеет при одинаковой мощности меньшие раз-
меры, так как у него меньше стали в сердечнике и меди в обмот-
ках.
Рассмотрим лампы, применяемые в оконечных ступенях. Спе-
циальные мощные триоды имеют коэффициент усиления около
4—10, внутреннее сопротивление порядка 500—2000 ом и «левые»
характеристики. Триоды эти иногда имеют катод прямого нака-
ла, но допускают питание накала переменным током, так как их
нить толста и имеет большую тепловую инерцию. Для уменьше-
ния фона переменного тока, т. е. пульсаций анодного тока с час-
тотой 50 гц, слышимых в громкоговорителе в виде характерного
Рис. 153. Устройство „средней точки" в цепи накала
гудения, в цепи накала делают нулевую точку, к которой при-
соединяют цепь анода' и цепь сетки. В качестве такой точки ну-
левого потенциала может служить средняя точка обмотки нака-
ла силового трансформатора или средняя точка делителя (потен-
циометра) с сопротивлением в несколько десятков ом, присоеди-
нённого параллельно цепи накала (рис. 153).
254
Широко применяются в оконечных ступенях пентоды и луче-
вые тетроды. У них коэффициент усиления и внутреннее сопротив-
ление больше, чем у триодов: р- = 50— 200 и Rt =20 000 —
— 200 000 ом. Вследствие большого переменное напряжение
на управляющей сетке пентодов или лучевых тетродов должно
быть гораздо меньше, чем у триодов; следовательно, число сту-
пеней предварительного усиления может быть меньше. Пентоды
и лучевые тетроды вносят несколько большие нелинейные иска-
жения, чем триоды.
Выходные трансформаторы для пентодов и лучевых тетродов
имеют больше витков в первичной обмотке и больший коэффи-
циент трансформации, чем трансформаторы для триодов. Это
происходит от того, что триоды имеют Ri =500 — 2000 ом и для
них Ra =2Rif т. е. Ra= 1000 —
—4000 ом, а для пентодов и луче-
вых тетродов, имеющих Rt =
= 20 000—200 000 ом, сопротивле-
ние анодной нагрузки берётся
Ra= (0,05—0,2) Rlf т. е. лежит в
пределах 1000—40 000 ом.
Чтобы характеристики пенто-
дов и лучевых тетродов были воз-
можно более «левыми», на экрани-
рующую сетку дают напряжение
порядка 70—80% анодного
(рис. 154а) и даже равное анод-
ному (рис. 1546). Поглощающее
сопротивление в цепи экранирую-
щей сетки Rc2 должно быть рассчи-
Рис. 154. Пентод в оконечной
ступени (а и б) и включение пентода
(триодом в)
тано на довольно значительный ток. Конденсатор в цепи экрани-
рующей сетки Сс2 должен иметь ёмкость порядка 2 мкф и больше,
чтобы его сопротивление для нижних звуковых частот было го-
раздо меньше Rc2.
255
Иногда пентоды или лучевые тетроды используют в оконеч-
ной ступени как триоды (рис. 154в). Это делают, когда не тре-
буется большого усиления, а желательно, насколько возможно,
уменьшить нелинейные искажения.
Схему включения пентода триодом не следует путать со схе-
мой подачи на экранирующую сетку пентода напряжения, равного
анодному (рис. 1546).
Для повышения мощности оконечной ступени иногда включа-
ют 2—3 лампы параллельно (соединяют вместе все аноды, а так-
же все сетки). Напряжения при этом остаются неизменными, а
токи и мощности соответственно увеличиваются, например, при
включении параллельно двух ламп — удваиваются. Можно считать
параллельно включённые лампы эквивалентными одной лампе, у
которой коэффициент усиления ц остаётся без изменения, кру-
тизна S возросла, а внутреннее сопротивление R{ уменьшилось
во столько раз, сколько включено ламп. Если включены парал-
лельно две лампы, то эквивалентные параметры будут у, 2S и
0,5/?;. Фактически вследствие неоднородности ламп мощность
увеличивается не пропорционально числу включённых ламп, а
в меньшей степени. Кроме того, при параллельном включении
увеличиваются междуэлектродные ёмкости, так как они соедине-
ны параллельно. Возрастает, например, входная ёмкость оконеч-
ной ступени и от этого увеличивается западание верхних звуко-
вых частот в предоконечной ступени. Поэтому соединять парал-
лельно больше двух-трёх ламп невыгодно; в целях повышения
мощности целесообразнее использовать одну более мощную
Динамическая характеристика для
Рис. 155. Анодная динамическая характе-
ристика для трансформаторного
усилителя
(рис. 155). Её положение определяется
Есм и напряжением источника Еа. Этой
лампу или применить двухтактную ступень.
лампы оконечной ступени с трансфор-
маторным выходом имеет некото-
рые особенности. Трансформатор
представляет значительное со-
противление только для перемен-
ной составляющей анодного то-
ка. А для постоянной составля-
ющей сопротивление первичной об-
мотки трансформатора очень не-
велико и им можно пренебречь.
Поэтому в трансформаторном уси-
лителе рабочая точка соответст-
вует анодному напряжению в ре-
жиме покоя, равному напряжению
анодного источника Еа, а не
меньшему напряжению, как это
было в усилителе на сопротив-
лениях.
При построении анодной дина-
мической характеристики для
трансформаторного усилителя сна-
чала наносят рабочую точку А
выбранным сеточным смещением
точке соответствует ток покоя /rt(1.
Вторую точку динамической характеристики можно найти из уравнения
256
Uа—Еа—МaRa. В нём Ra есть приведённое к первичной обмотке сопротивле-
ние нагрузки, т. е. Ra=RHn2t а&1а—изменение анодного тока. В отличие
от усилителя на сопротивлениях (см. § 38) здесь падение напряжения на
Ra создаётся только переменной составляющей анодного тока и поэтому в
уравнение входит не сам анодный ток, а его изменение Д/д.
£
Для Ua = 0 из данного уравнения находим Д/о=—. Эту величину
следует прибавить к току /о0 и тогда на вертикальной оси получится точка
М. Через неё и точку А проводят прямую, которая и является анодной
динамической характеристикой.
Таким образом, в отличие от усилителя на сопротивлениях для трансфор-
маторного усилителя при построении анодной динамической характеристики
Еа
величину — откладывают не от 0, а от значения тока /а0. Для меньших
Ra
или больших Ra динамическая характеристика располагается соответственно
с меньшим или большим наклоном, но проходит через точку А. Точка М не
соответствует реальному режиму работы, так как при Ua =0 анодный ток не
может иметь наибольшее значение. Точка N соответствует реальному ре-
жиму — запиранию лампы большим отрицательным напряжением на
сетке.
Интересная особенность трансформаторного усилителя заключается в
том, что при изменении анодного тока от значения !а0 в сторону уменьше-
ния анодное напряжение становится больше Еа (участок AN ). Это неве-
роятное, на первый взгляд, явление объясняется следующим образом. Пер-
вичная обмотка трансформатора обладает индуктивностью и, следовательно,
при увеличении или уменьшении тока в ней получается эдс самоиндукции
разных знаков. При увеличении тока эта эдс действует навстречу току и вы-
читается из напряжения Еа. Анодное напряжение при этом уменьшается. А
при уменьшении тока эдс самоиндукции имеет одинаковое направление с то-
ком и складывается с напряжением источника Еа. В результате анодное
напряжение возрастает.
Чтобы получить усиление с малыми нелинейными искажениями, в дан-
ном случае надо учитывать все те указания относительно выбора рабочей
точки и наклона динамической характеристики (т. е. выбора величины Ra),
которые были даны при рассмотрении динамической характеристики для уси-
лителя на сопротивлениях. В усилителях мощности при этом следует стремить-
ся к получению не наибольшего усиленного напряжения, а наибольшей по-
лезной мощности при малых нелинейных искажениях. Величина этой мощ-
ности равна половине произведения амплитудных значений переменных со-
ставляющих анодного тока и анодного напряжения,?. е. Ima^ma- Для
показанной на рис. 155 амплитуды переменного напряжения на сетке полез-
ная мощность выражается площадью заштрихованного треугольника (при
условии, что нелинейные искажения малы. т. е. при АВ=АС). Таким обра-
зом, для получения большей полезной мощности следует добиваться
наибольшей площади этого треугольника. Для пентодов и лучевых тетродов
величина Ra опт> соответствующая наименьшим нелинейным искажениям, как
правило, соответствует и наибольшей полезной мощности.
Рассмотренное построение динамической характеристики относится
также и к схемам дроссельного или автотрансформаторного выхода и к уси-
лителям высокой частоты с анодным нагрузочным сопротивлением в виде
резонансного контура, так как в этих случаях сопротивление анодной на-
грузки для постоянного тока очень мало и для режима покоя можно счи-
тать Ua » Еа.
257
§ 79.	ДВУХТАКТНАЯ ОКОНЕЧНАЯ СТУПЕНЬ УСИЛЕНИЯ
Хорошие результаты в мощном усилителе даёт двухтактная
ступень1). По сравнению с однотактной ступенью она позволяет
получить гораздо большую полезную мощность с меньшими не-
линейными искажениями. Однотактная ступень при увеличении
переменного на-
пряжения на уп-
равляющей сетке
даёт резкое возра-
стание нелиней-
ных искажений по
следующим при-
чинам. Напряже-
ние на управляю-
щей сетке захва-
тывает нижний из-
гиб характеристи-
ки и заходит в об-
ласть тока сетки.
Вследствие намаг-
ничивания сердечника выходно-
го трансформатора большой по-
стоянной составляющей анодно-
го тока изменения магнитного
потока заходят в область маг-
нитного насыщения. Эти причи-
ны нелинейных искажений бы-
ли разобраны в § 73 и 76.
В двухтактной ступени не-
линейные искажения уменьша-
ются благодаря самому прин-
ципу работы схемы. На рис.
156а изображена двухтактная
Рис. 156. Двухтактная схема мощной ступень усиления с Двумя трио-
ступени усиления и графики, поясня- дами. Она предС1ар.ляет собой
ющие процессы в ней	сдвоенную усилительную сту-
пень, т. е. две однотактные
ступени, имеющие общие источники питания. Входной (се-
точный) трансформатор имеет вывод от средней точки вто-
ричной обмотки, а выходной (анодный) трансформатор — вывод
от средней точки первичной обмотки. Лампы работают со сдви-
гом фаз 180°. Если на первичную обмотку входного трансформа-
тора подаётся переменное напряжение, то на концах 1 и 2 вто-
!) Иногда её называют симметричной или пушпульной (от английских слов
push — толкать, pull — тянуть).
258
ричной обмотки потенциалы всегда противоположны по знаку от-
носительно потенциала средней точки этой обмотки, присоеди-
нённой через сопротивление к катоду. Например, когда на
конце 1 и на сетке лампы Л\ имеется положительный потенциал
относительно катода, то на конце 2 и сетке лампы Л2 будет от-
рицательный потенциал. Переменные напряжения на сетках
ламп показаны графически на рис. 1566 и в, а графики анодных
токов этих ламп—на рис. 156г и д.
Постоянные составляющие анодных токов проходят в поло-
винках первичной обмотки выходного трансформатора в разных
направлениях, как показывают стрелки на рис. 156а. Поэтому на-
магничивающее действие постоянной составляющей анодного то-
ка одной лампы уничтожается действием тока второй лампы. В
итоге сердечник выходного трансформатора совсем не имеет по-
стоянного намагничивания. Опасность захода в область магнит-
ного насыщения отпадает и нелинейные искажения снижаются.
Сердечник можно сделать значительно меньших размеров, чем
при наличии постоянного намагничивания. Практически вслед-
ствие некоторой несимадетрии схемы (неодинаковости обеих по-
ловин схемы, называемых плечами), как, например, неодинако-
вости анодных токов ламп, неточного равенства числа витков по-
ловин обмотки трансформатора, получается небольшое постоян-
ное намагничивание, но оно не играет существенной роли. Одна-
ко в двухтактной ступени всегда следует стремиться к возможно
большей симметрии схемы.
Переменные составляющие анодных токов обеих ламп также
текут в первичной обмотке выходного трансформатора в противо-
положных направлениях, но так как они имеют сдвиг фаз в 180°,
то их намагничивающие действия складываются. Общий перемен-
ный магнитный поток Ф равен сумме переменных магнитных по-
токов обоих плеч Ф1 и Ф2, т. е. имеет удвоенную величину по срав-
нению с переменным магнитным потоком, который получился бы
от одной лампы (рис. 156е, ж и з). Таким образом, переменный
магнитный поток в сердечнике трансформатора имеет частоту,
равную частоте подведённого* к ступени переменного напряжения,
и индуктирует во вторичной обмотке выходного трансформатора
переменное напряжение той же частоты. Действия ламп склады-
ваются в сердечнике выходного трансформатора, и на выходе бу-
дет удвоенная мощность. Конечно, вследствие несимметрии плеч
точного удвоения мощности не получается.
В общем участке анодной цепи обеих ламп от средней точки
первичной обмотки выходного трансформатора до катода по-
стоянные слагающие анодных токов ламп идут в одном направ-
лении и складываются, т. е. лампы, как потребители энергии по-
стоянного тока от источника анодного напряжения, соединены
параллельно. Переменные составляющие анодных токов в общем
участке анодной цепи, наоборот, взаимно уничтожаются, так как
259
фазы их противоположны. Отсутствие переменной составляющей
в общем проводе анодного питания является важным преиму-
ществом двухтактной схемы. Благодаря этому свойству на сопро-
тивлении смещения RK получается только постоянное напряже-
ние. Значит, нет уменьшения усиления за счёт отрицательной об-
ратной связи и не требуется шунтировать сопротивление RK кон-
денсатором большой емкости. Кроме того, отсутствие переменной
составляющей в общем участке анодной цепи устраняет вредное
влияние оконечной ступени на предыдущие ступени усиления че-
рез цепи питания (об этом влиянии рассказано в следующем па-
раграфе).
Преимуществом двухтактной схемы также является её малая
чувствительность к пульсациям питающих напряжений. Питание
накала переменным током и недостаточное сглаживание пульса-
ций анодного напряжения в выпрямителе создаёт в двухтактной
ступени меньший фон, нежели в однотактной. Это объясняется
тем, что лампы питаются параллельно, и под влиянием пульса-
ций питающих напряжений анодные токи пульсируют с одина-
ковыми фазами, но переменные составляющие анодных токов от
этих пульсаций идут через половины первичной обмотки выход-
ного трансформатора в противоположных направлениях и их
магнитные потоки взаимно уничтожаются. Остаются небольшие
пульсации только из-за несимметрии схемы.
Двухтактная схема позволяет осуществлять работу в особых
режимах, не допустимых для однотактной схемы, но дающих
увеличенные мощность и кпд.
Режим работы на прямолинейном участке характеристики, ког-
да колебания анодного тока довольно точно соответствуют коле-
баниям переменного напряжения на сетке, называется режимом
усиления класса А. До сих пор мы рассматривали именно 7юлько
этот режим усиления. Предварительные усилители и однотактные
оконечные ступени работают всегда в режиме класса А. Харак-
терные его свойства следующие: 1) нелинейные искажения полу-
чаются небольшими; 2) полезная мощность сравнительно невели-
ка, так как используется лишь прямолинейный участок, состав-
ляющий небольшую часть всей характеристики, 3) постоянная
составляющая анодного тока равна току покоя 1а0 и имеет
значительную величину, большую, чем амплитуда переменной со-
ставляющей. Последнее говорит о том, что подводимая к усили-
телю от анодного источника мощность постоянного тока велика
и большая её часть теряется на аноде лампы. А когда на управ-
ляющей сетке нет переменного напряжения, то нет полезной
мощности и вся подводимая мощность расходуется на нагрев ано-
да. Теоретически кпд ступени, работающей в режиме класса А,
не может быть выше 40—45%, а практически он обычно бывает
ниже. Таким образом, режим класса А невыгоден в отношении
получаемой полезной мощности и характеризуется низким кпд.
260
Второй режим, называемый усилением класса В, состоит в
том, что рабочая точка устанавливается в (начале нижнего изги-
ба характеристики. Тогда импульсы анодного тока получаются
только от положительных полуволн переменного напряжения на
сетке. Этот режим устанавливается путём увеличения напряже-
ния смещения и увеличения напряжения возбуждения, т. е. пере-
менного напряжения на сетке. График усиления в режиме клас-
са В для одной лампы показан на рис. 157а. Колебания анодного
тока настолько сильно искажены по сравнению с колебаниями
на сетке, что при таком режиме в однотактной ступени коэффи-
циент гармоник достигает 40% и более.
Зато оказывается возможным использовать режим класса В
в двухтактной ступени. На рис. 1576 и в показаны графики анод-
ных токов ламп двухтактной ступени, работающей в режиме
класса В. Лампы работают поочерёдно: то одна, то другая. Пуль-
сирующие анодные токи ламп текут в половинах первичной об-
мотки выходного трансформатора в разные стороны и создают
в его сердечнике магнитные потоки, изменяющиеся так же, как и
токи, т. е. соответственно графикам рис. 1576 и в, но противопо-
ложные по направлению. В результате суммарный магнитный по-
ток будет мало искажённым (рис. 157г). Такую же мало иска-
Рис. 157. Режим усиления класса В в двухтактной ступени
жённую форму имеет индуктированное этим магнитным потоком
напряжение во вторичной обмотке. Следовательно, при недопус-
тимых искажениях в каждом плече схемы, благодаря свойствам
двухтактной ступени, на выходе получается взаимная компенса-
ция искажений, и выходное напряжение имеет небольшие иска-
жения. Практически вследствие несимметрии схемы и криволи-
нейности характеристик некоторые искажения, конечно, будут,
так что коэффициент гармоник может доходить до 10—15%.
Анодный ток в общем участке анодной цепи при усилении в
классе В показан на графике рис. 1576. Он имеет удвоенную ча-
стоту пульсаций, т. е. не содержит переменной составляющей с
261
частотой напряжения, поданного на вход ступени (при полной
симметрии схемы). Преимущества, вытекающие из этого, были
уже рассмотрены. В данном случае всё же необходимо шунтиро-
вать конденсатором сопротивление автоматического смещения,
чтобы на нём не получилось мешающее напряжение удвоенной
частоты.
Таким образом, усиление в режиме 'класса В даёт большую
полезную мощность, чем в классе А, за счёт использования боль-
шего участка характеристики. При этом, правда, увеличивают-
ся нелинейные искажения по сравнению с режимом класса А, но
всё же они остаются в допустимых пределах. Важным преимуще-
ством усиления 'класса В является сравнительно малый расход
энергии источника анодного напряжения. Ток покоя I aQ очень
мал или даже равен нулю, т. е. во всех паузах и промежутках,
когда на управляющей сетке нет переменного напряжения, рас-
хода анодного тока почти нет. Постоянная составляющая анод-
ного тока 1 а= также сравнительно невелика — она меньше ам-
плитуды переменной составляющей. Поэтому и при наличии ко-
лебаний расход анодного тока меньше, чем в классе А. Нагрев
анодов ламп в 'классе В также меньше и в паузах почти совер-
шенно отсутствует. В результате кпд ступени, работающей в ре-
жиме класса В, может доходить до 60—75%.
Следует отметить, что для усиления класса В необходимо фик-
сированное напряжение смещения. Автоматическое напряжение
смещения непригодно. Это объясняется тем, что ток покоя в режи-
ме класса В очень мал или даже равен нулю и не может создать
на сопротивлении смещения достаточное падение напряжения.
При наличии же колебаний постоянная составляющая анодного
тока всё время изменяется в зависимости от амплитуды колеба-
ний и всё время будет изменяться напряжение смещения.
Кроме режимов классов А и В, применяется ещё промежуточ-
ный режим класса АВ. В этом случае рабочая точка устанавли-
вается в области нижнего изгиба, но ток покоя не равен нулю.
На управляющую сетку подаётся довольно значительное перемен-
ное напряжение, чтобы использовать большой участок характе-
ристики. При режиме 'класса АВ отрицательная полуволна пере-
менного напряжения на сетке создаёт в анодном токе отрицатель-
ную полуволну, но гораздо меньшую по амплитуде, чем положи-
тельная. В каждом плече схемы при режиме 'класса АВ получа-
ются сильные нелинейные искажения, но на выходе двухтактной
схемы искажения эти взаимно уничтожаются. В однотактной схеме
режим класса АВ применять нельзя.
Различают два случая режима класса АВ, показанные для
одного плеча двухтактной схемы на рис. 158а и б. Режим, назы-
ваемый классом ABi, характерен тем, что работа происходит без
токов сетки, т. е. только в области отрицательных напряжений
на сетке. Режим, показанный на рис. 1586, называют классом
262
АВ2. В нём работа происходит с заходом в область положитель-
ных напряжений на сетке, т. е. с токами сетки. Режим класса АВ2
отличается большей мощностью, так как используется больший
участок характеристики, но зато искажения возрастают. Индек-
сами 1 и 2 принято обозначать работу ламп соответственно без
сеточных токов и с сеточными токами. Поэтому возможны ре-
жимы Ai и А2, Bi и В2.
Рис. 158. График усиления в режиме класса ABj и в режиме класса АВ2
В двухтактных ступенях применяются мощные триоды, пен-
тоды и лучевые тетроды. Напряжение на экранирующие сетки
подаётся через поглощающее сопротивление, которое может быть
общим или отдельным на каждую лампу, или без понижения пря-
мо от источника анодного напряжения. Когда большое усиление
не нужно, пентоды или лучевые тетроды включают триодами. Для
увеличения мощности иногда в каждом плече соединяют парал-
лельно 2—3 лампы. Специально выпущены для двухтактных схем
двойные триоды. Некоторые из них имеют правые характеристи-
ки; они рассчитаны на работу в
токами). Благодаря правььм
характеристикам, режим
класса В можно получить с
малым напряжением смеще-
ния. Схема двухтактной сту-
пени усиления с двойным
триодом показана на рис. 159.
Трансформаторы в двух-
тактной схеме должны быть
симметричными. Для этого
катушка делится на две по-
ловины, на которые наматы-
ваются половинки той об-
режиме класса В2 (с сеточными
Рис. 159. Двухтактная ступень на
двойном триоде
мотки, которая имеет вывод
средней точки. С целью уменьшения собственной ёмкости делают
секционированную обмотку, которая, кроме того, уменьшает воз-
можность пробоя изоляции, что особенно важно в мощных вы-
263
ходных трансформаторах, работающих с высоким напряжением
в первичной обмотке.
Стремление уменьшить искажения, вносимые трансформатора-
ми, привело к тому, что входной трансформатор двухтактной схе-
мы стали заменять так называемой фазоинверсной (фазопере-
ворачивающей) схемой предоконечной ступени. Она представля-
ет собой ступень на сопротивлениях, работающую на одной или
двух лампах и создающую на выходе два равных по величине, но
противоположных по фазе переменных напряжения, которые по-
даются на сетки ламп оконечной двухтактной ступени.
Рис. 160. Фазоинверсные схемы
На рис. 160 показаны для примера два варианта фазоинверсных схем.
В схеме рис. 160а сопротивление анодной нагрузки разделено на две поло-
вины Rai и Rat* включённые со стороны анода и катода. Усиленные пере-
менные напряжения, получающиеся на этих сопротивлениях, через разде-
лительные конденсаторы С ci и Сс2 передаются на сетки ламп следующей
двухтактной ступени. Эти напряжения противоположны по фазе относитель-
но точки нулевого потенциала (земли). Рассмотренная схема достаточно
проста, но даёт хорошие результаты только в случае, если источник перемен-
ного напряжения, приложенного к сетке, не соединён с общим минусом.
Таким источником может быть звукосниматель или вторичная обмотка транс-
форматора. Если же ступень будет работать после обычной ступени на сопро-
тивлениях, то коэффициент её усиления резко падает и станет несколько ни-
же двух. Нарушается также и симметрия схемы.
Лучше, но сложнее, схема с дополнительной лампой (рис. 1606), Работа
её основана на том, что каждая ступень усиления поворачивает фазу
переменного напряжения на 180°. Переменное напряжение от какого-либо
источника, например, от предыдущей ступени, подаётся на сетку лампы
Усиленное и перевёрнутое по фазе напряжение получается на сопротивле-
нии Ral и через конденсатор Сс1 передаётся на сеточное сопротивление Rci,
состоящее из сопротивлений Rt и R2. Лампа Л2 вместе с деталями /?О2,
Се2 и Кея образует вторую вспомогательную ступень. На сетку лампы Л2
подаётся от сопротивления R2 часть напряжения, усиленного лампой Ль Оно
усиливается лампой Л2, поворачивается на 180° по фазе и подаётся на сопро-
тивление Rc2- Делитель напряжения R2 рассчитывается так, чтобы
напряжение на Ra и Rc2 получились равными. Если, например, коэффици-
ент усиления ступени на лампе Л2 равей 10, то/?2 должно составлять 0,1 Ra-
ft качестве ламп Л\ и Л2 можно применить пентоды. Удобно также исполь-
264
зовать двойной триод. Инверсные схемы применяются только в том случае,
если последующая ступень работает в режиме класса Ai или АВЬ т. е. без
сеточных токов.
Когда мощная ступень усиления работает с токами сетки, на-
пример, в режиме АВ2, то на создание токов сетки расходуется
мощность. В этом случае предоконечная ступень должна разви-
вать довольно значительную мощность для возбуждения или, как
говорят, для раскачки оконечной ступени.
§ 80.	УСИЛИТЕЛИ С НЕСКОЛЬКИМИ СТУПЕНЯМИ УСИЛЕНИЯ
Регулировка громкости
На входе обычно -имеется регулятор громкости в виде потен-
циометра, с помощью которого можно изменять переменное на-
пряжение, подаваемое на сетку. Схемы включения регулятора
громкости при работе от микрофона и от звукоснимателя пока-
заны на рис. 161а и б. Сопротивление потенциометра должно
Рис. 161. Включение регулятора громкости
быть порядка нескольких десятков тысяч или сотен тысяч ом.
Регулировка громкости производится почти всегда на входе уси-
лителя для того, чтобы не перегружать последующие ступени
слишком сильными колебаниями, так как это приводит к нели-
нейным искажениям. Неправильно ставить регулятор громко-
сти, например, в оконечной ступени и при помощи его снижать
чрезмерно большую амплитуду колебаний, полученную в преды-
дущих ступенях.
При уменьшении громкости регулятором наблюдается харак-
терное явление: чем меньше громкость, тем слабее слышны звуки
низких тонов. В результате при малой громкости передача полу-
чается искажённой. Объясняется это свойством человеческого уха,
которое звуки нижних частот воспринимает гораздо хуже, чем
звуки средней и более высокой частот. Для устранения этих ис-
кажений применяют компенсированный регулятор громкости
(рис. 161в). В нём часть сопротивления потенциометра зашунти-
265
рована конденсатором С, включённым последовательно с сопро-
тивлением Ri. Конденсатор уменьшает усиление колебаний верх-
них частот и, таким образом, получается выравнивание слышимо-
сти звуков высоких и низких тонов. Такая компенсация необхо-
дима для слушания музыки, но она может ухудшить разборчи-
вость речи. Поэтому иногда конденсатор С замыкают накоротко
с помощью специального переключателя Музыка — Речь.
Автоматическое напряжение смещения
Рис. 162. Автоматическое напряжение смеще-
ния в усилителе: а) для ламп с подогревным
катодом, б) для любых ламп
диняются параллельно (накаливаются от
В усилителях на лампах с подогревным катодом в большин-
стве случаев применяется отдельная подача автоматическо-
го напряжения сме-
щения в каждой сту-
пени. В провод като-
да каждой лампы
включается сопро-
тивление смещения
RK,ua котором анод-
ный ток данной лам-
пы создаёт нужное
напряжение (рис.
162а). Для пропус-
кания переменной со-
ставляющей анодно-
го тока каждое со-
противление R к за-
шунтировано конден-
сатором. Этот способ
наиболее удобен, так
как позволяет подать
на каждую лампу
напряжение смеще-
ния любой величины
независимо от дру-
гих ламп. При като-
дах прямого накала
самостоятельное ав-
томатическое напря-
жение смещения в
каждой ступени при-
менять нельзя, так
как катоды ламп сое-
общего источника).
Поэтому создаётся общее автоматическое напряжение смещения,
показанное на схеме рис. 1626. Сопротивление смещения вклю-
чено в общую анодную цепь всех ламп и через него проходит
суммарный анодный ток. Различные по величине напряжения
266
смещения подаются от различных участков сопротивления сме-
щения, которое одновременно является делителем напряжения.
Конечно, если напряжения смещения на сетках ламп должны быть
одинаковыми, то все сеточные цепи присоединяются к минусу
источника анодного питания. Схема общего автоматического на-
пряжения смещения может применяться и при подогревных като-
дах. Недостатком её является зависимость величины напряжения
смещения данной лампы от анодных токов других ламп. Однако
иногда это свойство превращается в достоинство. Например, в
схеме рис. 162а нельзя получить напряжение смещения, запираю-
щее лампу (лампа не может сама себя запереть), а в схеме
рис. 1626 любая лампа может быть заперта напряжением сме-‘
щения, полученным за счёт тока других ламп.
Анодные развязывающие фильтры
В усилителях между отдельными ступенями может возник-
нуть паразитная обратная связь через общие цепи анодного пи*
тания. На цис. 163а упрощённо показана схема усилителя, имею-
Рис:. 163. Паразитная обратная связь через общую анодную цепь в усилителе и
включение анодног^ развязывающего фильтра
щего три ступени. Рассмотрим для примера влияние последней
ступени на предыдущие. Если бы анодный источник не имел внут-
реннего сопротивления, то переменный анодный ток третьей сту-
пени полностью пошёл бы через источник (следует помнить, что
генератором этого тока служит сама лампа). Никакого влияния
на работу предыдущих ступеней этот ток не оказал бы. Однако
каждый анодный источник имеет внутреннее сопротивление и по-
этому часть переменного анодного тока третьей лампы ответв-
ляется в анодные цепи предыдущих ступеней, проходит через их
анодные нагрузочные сопротивления Ra, переходные конденса-
торы Сс и сеточные сопротивления Rc. Путь этого тока в пергой
ступени показан на рис. 163а стрелками. Он создаёт на Rc пере-
менное напряжение, которое усиливается и в последней ступени
267
снова возникает переменный ток, часть которого ответвляется в
предыдущие ступени, опять создаёт на их сетках переменное на-
пряжение и т. д. В результате может воз1никнуть паразитная ге-
нерация в виде писка, воя или шума, напоминающего работу
мотора.
Борьба с паразитной обратной связью, возникающей через об-
щие анодные цепи, ведётся с помощью анодных развязывающих
фильтров, включаемых в анодные цепи каждой ступени, за ис-
ключением оконечной. На рис. 1636 показан анодный развязы-
вающий фильтр, состоящий из сопротивления Яф порядка
5—20 ком (реже больше) и конденсатора Сф (обычно электроли-
тического) ёмкостью 4—10 мкф и более.
Сопротивление фильтра препятствует прохождению пере-
менного анодного тока третьей ступени в предыдущую ступень.
Всё же некоторый ток через Яф проходит, но он возвращается на
катод третьей лампы через конденсатор фильтра Сф, имеющий
весьма малое сопротивление для тока низкой частоты. Вследствие
этого через Ra, Сс и Rc проходит настолько небольшая часть то-
ка, что созданное им на Rc ничтожно малое переменное напря-
жение не влияет на работу усилителя. При применении развязы-
вающих фильтров усилитель работает устойчиво н чисто.
Сеточные развязывающие фильтры
Автоматическое напряжение смещения по схеме рис. 1626
также создаёт паразитную обратную связь между ступенями уси-
ления через сеточные цепи. Действительно, через RK проходит пе-
ременный анодный ток последней лампы, создающий на RK пе-
ременное напряжение. Это напряжение вместе с напряжением
смещения подаётся на сетки ламп предыдущих ступеней и может
вызвать паразитную генерацию. Шунтирование сопротивления
смещения конденсатором большой ёмкости уменьшает перемен-
ное напряжение на RK, но недостаточно, особенно на нижних час-
тотах, при которых ёмкостное сопротивление конденсатора Ск не-
достаточно мало.
Поэтому в цепь сетки каждой лампы включают развязываю-
щий фильтр CфRф (рис. 164). Сопротивление Rф порядка сотен
тысяч ом и конденсатор Сф ёмкостью в десятые доли микрофа-
рады образуют делитель напряжения. Ёмкостное сопротивление
конденсатора С^во много раз меньше Rф. Поэтому па конденса-
торе Сф получится ничтожная часть переменного напряжения,
созданного на сопротивлении смещения RK. Но именно от кон-
денсатора Сф переменное напряжение подаётся на сетку лампы.
Значит, паразитная связь во много раз ослаблена, так как почти
всё переменное напряжение падает на /?^и на сетку данной лам-
пы не проникает.
268
Сеточные развязывающие фильтры при самостоятельном авто-
матическом напряжении смещения в каждой ступени (рис. 162а)
не обязательны, так как в этой схеме нет обратной связи между
Рис. 164. Сеточные развязывающие фильтры
ступенями через сеточные цепи. Иногда всё же ставят сеточный
фильтр для устранения отрицательной, обратной связи в самой
ступени.
Регулировка тона и тонкоррекция
В усилителях часто применяется регулятор тона, позволяю-
щий изменять частотную характеристику, а вместе с тем и тон
Рис. 165. Различные схемы регуляторов тона
звука (тембр). Схема рис. 165а даёт возможность уменьшить уси-
ление на верхних звуковых частотах, т. е. получается западание на
этих частотах. Чем меньше сопротивление R, тем в большей степе
ни первичная обмотка тра1нсформатора шунтируется ёмкостью С.
269
Величина С берётся такой, чтобы ёмкостное сопротивление на
нижних и средних частотах было велико и не оказывало влияния.
Практически С бывает порядка 0,005—0,01 мкф, a R — несколь-
ко десятков тысяч ом. Регулятор тона рис. 1656, наоборот, умень-
шает усиление на нижних частотах, т. е. получается западание
басов. Дроссель Д имеет большое индуктивное сопротивление на
верхних и средних частотах и поэтому не оказывает влияния на
частотную характеристику на этих частотах. На нижних частотах
он заметно шунтирует первичную обмотку трансформатора и при-
том тем сильнее, чем меньше сопротивление R. В регуляторе тона
рис. 165в объединены обе предыдущие схемы. Передвигая ползу-
нок потенциометра, можно получать западание на нижних или
верхних частотах.
Иногда для упрощения вместо плавной регулировки тембра
применяют переключатель на несколько положений, позволяю-
щий изменять частотную характеристику скачками. На рис. 165г
переключатель П включает сопротивления различной величины.
Возможна также схема с включением различных ёмкостей.
Кроме регуляторов тона, часто применяют тонкорректоры
для улучшения частотной характеристики. Например, в оконеч-
ных ступенях на пентодах первичную обмотку выходного транс-
форматора шунтируют цепью, состоящей из последовательно сое-
динённых конденсатора ёмкостью в несколько сотых долей, мик-
рофарады и сопротивления в несколько десятков или сотен ты-
сяч ом. Такая корректирующая цепь уменьшает рбоё сопротивле-
ние на верхних звуковых частотах и компенсирует увеличение ин-
дуктивного сопротивления первичной обмотки, устраняя в значи-
тельной степени искажения.
Лампы
В ступенях усиления напряжения применяют триоды или ма-
ломощные пентоды высокой частотьц
отлично работающие на низких час-
тотах. На экранирующую сетку этих
пентодов обычно дают напряжение
ниже анодного, так как большой
анодный ток в этих ступенях не ну-
Еа жен. Иногда пентоды применяют в
< триодном режиме. Встречается схе-
ма использования двойного триода
в усилителе с двумя ступенями
(рис. 166). О лампах для мощных*
Рис. 166. Усилитель с двумя ступеней было сказано выше,
ступенями на двойном триоде J
§ 81. ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ В УСИЛИТЕЛЯХ
Качество работы усилителя можно повысить, если применить отрицатель-
ную обратную связь, т. е. подать некоторую часть выходного напряжения на
вход усилителя с фазой, противоположной фазе входного напряжения.
270
Улучшение работы усилителя с отрицательной обратной связью заключа-
ется в следующем:
1)	могут быть уменьшены частотные и нелинейные искажения;
2)	в некоторых случаях уменьшается фон переменного тока;
3)	коэффициент усиления усилителя становится более устойчивым и
меньше зависит от изменения питающих напряжений, изменения выходного
нагрузочного сопротивления, смены ламп и других причин;
4)	внутреннее сопротивление лампы усилителя значительно уменьшается,
что облегчает отдачу полезной мощности в случае низкоомной нагрузки;
5)	при помощи отрицательной обратной связи можно изменять частот-
ную характеристику усилителя, т. е. осуществлять частотную коррекцию.
Надо отметить, что не в каждой схеме отрицательной обратной связи
получаются одновременно все эти ценные свойства.
Основным преимуществом отрицательной обратной связи следует считать
уменьшение нелинейных искажений. Они. возникают главным образом в
оконечной ступени усилителя. Поэтому отрицательная обратная связь дела-
ется именно в этой ступени. Иногда отрицательная обратная связь также
охватывает и предоконечную ступень. Устройство отрицательной обратной
связи, охватывающей большее число ступеней, осуществить труднее, так как
возможно, что на некоторых частотах обратная связь станет положительной и
возникнет паразитная генерация. Такая опасность, хотя и в меньшей степени,
есть при устройстве отрицательной обратной связи, охватывающей даже толь-
ко две ступени. Существенным недостатком отрицательной обратной связи яв-
ляется значительное уменьшение коэффициента усиления. Для компенсации
снижения усиления приходится увеличивать усиление в предварительных
ступенях, что обычно не представляет особых затруднений и не приводит к
заметному увеличению искажений, так как в этих ступенях искажения во-
обще незначительны. В особых более сложных балансных схемах отрица-
тельной обратной связи уменьшение усиления устранено.
Рассмотрим действие отрицательной обратной связи на примере схемы
оконечной ступени (рис. 167а). Напряжение первичной обмотки выходного
Рис. 167. Схемы отрицательной обратной связи
трансформатора Ua~ подано на делитель из сопротивлений и /?2. Ем-
кость С берётся такой величины (0,1—0,5 мкф), что её сопротивление во
всем диапазоне звуковых частот весьма небольшое. Назначение этой ёмко-
271
сти: устранить замыкание анодного источника на сопротивлеция и /?2.
Напряжение обратной связи Uoc снимается с сопротивления /?2 и подаётся
на сетку лампы. Это напряжение противоположно по фазе напряжению Uex,
поступающему от предыдущей ступени. Напряжение на сетке лампы равно:
иСъ= Uax—Uoc-t, отсюда следует, что	т, е- Uex должно
быть больше Uc^.
Коэффициент усиления усилителя без обратной связи равен
U
*=_^или Ua~ = kUc~.
Отношение напряжения обратной связи Voc к напряжению Ua~ назы-
вается коэффициентом обратной связи 0 и показывает, какая часть перемен-
ного напряжения, имеющегося в анодной цепи или на выходе, подаётся обрат-
но в цепь сетки или на вход усилителя:
иос
0 = -^-или Uoc = $Va~.
Величина 3 в усилителях берётся от 0,05 до 0,2.
Коэффициент усиления ступени при наличии обратной связи равен
Но
= Uc~ + Uor = Uc~ + $ Ua~ = Uc~ + i kUc~ = Uc~ (1 4- ₽ k).
На основании этого равенства можно написать
Ua~
k' =-----------
или окончательно
k
k' =---------------------------------.
1+0*
Таким образом, усиление уменьшается в 1+0* раз. В такое же число
раз с помощью отрицательной обратной связи возможно уменьшить частот-
ные и нелинейные искажения, а также фон. Например, коэффициент нели-
нейных искажений при наличии обратной связи будет равен
н 1+0 6'
где Кн—коэффициент нелинейных искажений при отсутствии обратной связи.
Входное напряжение при отсутствии обратной связи равно Uc~, а при
наличии обратной связи Uвх = Uc~ (1+0*). Следовательно, для того, что-
бы скомпенсировать уменьшение усиления в 1+0* раз, приходится подавать
на вход напряжение большее, чем при отсутствии обратной связи, в 1 + Р*
раз. Тогда мощность на выходе не уменьшится.
Уменьшение частотных искажений при помощи отрицательной обратной
сзязн разберём на примере. Пусть ступень имеет без обратной связи на сред-
ней частоте k= 50. Тогда при обратной связи с коэффициентом 0= 0,1 усиле-
ние станет равно
50	50
— 1 + 0,1-50 — 6 ~ 8’3’
272
Усиление уменьшилось в 6 раз, так как 1 + $k = 6. Предположим, что
без обратной связи на какой-то нижней или верхней частоте 6=40, т. е. имеет-
ся западание усиления на 20%. При наличии обратной связи на этой
частоте 1 + р k = ] -|- 0,1 • 40 = 5 и,
нению с усилением для средней ча-
стоты получилось западание уси-
ления всего лишь на 4%.
Как видно, частотные искаже-
ния уменьшились в 1 4- р k раз
(в данном примере в 5 раз). Чем
меньше усиление на какой-либо
частоте, тем меньше напряжение
на выходе. Но тогда соответст-
венно меньше напряжение обрат-
ной связи, а значит, напряжение
на сетке возрастёт и это в извест-
ной степени скомпенсирует запа-
дание усиления на данной часто-
те, Аналогичный результат можно
получить для случая подъёма уси-
ления на какой-либо частоте.
Усилитель с отрицательной обрат-
Рис. 168. Уменьшение нелинейных
искажений с помощью отрицательной
обратной связи
ной связью автоматически выравнивает свою частотную характеристику.
Интересен случай обратной связи, когда величина р k значительно боль-
ше 1, Тогда можно написать
1
Г’
Получается, что усиление вообще не зависит от величины k, а опре-
деляется исключительно величиной р. В этом случае имеется весьма устой-
чивое, хотя и небольшое усиление, почти не зависящее от частоты, т. е.
частотные искажения почти отсутствуют.
Уменьшение нелинейных искажений с помощью отрицательной обрат-
ной связи можно пояснить на следующем примере. На рис. 168а показа-
ны графики синусоидального входного и искажённого выходного напряже-
ний в усилителе, не имеющем обратной связи (масштабы Uex и Увых взяты
разные). Усилитель создаёт в данном случае нелинейные искажения такого
характера, что первая (положительная) полуволна выходного напряжения
имеет значительно большую амплитуду, чем вторая (отрицательная) полу-
волна. Аналогичные графики для работы усилителя с отрицательной обрат-
ной связью приведены на рис. 1686.
Напряжение на входе Uвх по-прежнему синусоидально. Его пришлось
увеличить, а напряжение обратной связи Uoc, противоположное по фазе
напряжению Uex, имеет первую полуволну с большей амплитудой, а вто-
рую — с меньшей, так как оно является частью выходного напряжения.
Напряжение на сетке Uc^, равное разности Uвх и Uoc, показано жирной
линией. Оно имеет положительную полуволну с меньшей амплитудой, а
отрицательную — с большей. Так как положительная полуволна усиливает-
ся в данном усилителе сильнее, то на выходе получится показанное на рисун-
ке напряжение, близкое к синусоидальному. Таким образом, действительно
произошло уменьшение нелинейных искажений.
Внутреннее сопротивление лампы, работающей в усилителе с отрица-
тельной обратной связью, уменьшается в 1 4- 3 и раз. Его определяют по
формуле
Во столько же раз уменьшается коэффициент усиления лампы
Р “ 1 + 0Р ’
Крутизна лампы остаётся без изменения.
Любая лампа приобретает свойства триода, и поэтому нагрузочное со-
противление Ra следует брать равным (24-3) 7?/.
Продолжим рассмотрение схем отрицательной обратной связи. В схеме
рис. 167а коэффициент обратной связи равен
₽=^-.
Общее сопротивление Rr + берут примерно в 20 раз больше, чем Ra-
Рассмотренная схема обратной связи называется последовательной, а на
рис. 1676 показана схема с параллельной обратной связью, в которой
q = Кобщ
Ro6iu, Я
где ЯОбщ есть общее сопротивление соединённых параллельно Ra> Rc и
Ri предыдущей лампы.
Недостаток этих схем состоит в том, что они не уменьшают фон от
пульсаций анодного напряжения. Действительно, напряжение пульсаций
будет попадать на анод и на сетку лампы (через делитель обратной связи)
в одной и той же фазе и вызовет увеличенные пульсации анодного тока.
На рис. 167в дана схема, свободная от такого недостатка' В ней напряже-
ние обратной связи получается от дополнительной обмотки выходного транс-
форматора. Схема обратной связи, охватывающей две ступени, показана на
рис, 167 г. Напряжение UOc получается с помощью делителя, включённого
на выходе, и
За величину k в этом случае надо считать полный коэффициент усиления
двух ступеней, т. е. k
U вых
Рис. 169. Схема уси-
лителя с катодным вы-
ходом (катодный
повторитель)
Весьма сильная отрицательная обратная связь
получается в схеме с катодной нагрузкой или с ка-
тодным выходом (рис. 169). В ней анодное нагрузоч-
ное сопротивление Ra включено не со стороны ано-
да, а со стороны катода, и всё напряжение V6blx,
получающееся на этом сопротивлении, является на-
пряжением обратной связи. Поэтому р=1 nk'=
1 + А/’
т. е. k' получается немного меньше единицы.
Ступень с катодным выходом даёт весьма ма-
лые искажения, имеет малую входную ёмкость,
большое входное сопротивление и малое выходное
сопротивление. Она применяется в качестве оконеч-
ной или предоконечной ступени в специальных
широкополосных усилителях, дающих равномерное усиление в широком диа-
пазоне частот, и в ряде других случаев. Особенностью ступени с катодным
выходом является то, что ивых не только почти равно Uex, но и совпадает
с ним по фазе, а не перевёрнуто, как в обычных усилителях. Поэтому такую
ступень называют катодным повторителем.
В рассмотренных выше схемах применялась обратная связь по напря-
жению. Существует также отрицательная обратная связь по току, имею-
щая меньшее применение. Схема для этого случая не отличается от схемы
274
автоматического смещения (рис. 149а). В ней имеется катодное сопротивле-
ние RKt не зашунтированное ёмкостью. Получающееся на RK переменное
напряжение является напряжением обратной связи. Оно пропорционально
переменному анодному току лампы. Обратная связь по току уменьшает не-
линейные искажения, фон и усиление ступени, но частотные искажения не
уменьшаются, а могут даже увеличиться.
Если сделать (3 различным для различных частот, то станет возможно
осуществлять частотную коррекцию. Для этого в цепь обратной связи вводят
реактивные сопротивления, т. е- ёмкости или индуктивности. Например, если
в схеме рис. 167а или рис. 167г зашунтировать сопротивление /?2 конденсато-
ром такой ёмкости, чтобы его влияние сказывалось только на верхних зву-
ковых частотах, то на этих частотах [3 уменьшится и усиление поднимается.
Наоборот, если подобным конденсатором зашунтировать Rlt то на верхних
частотах р увеличится и произойдёт более сильное западание усиления на
этих частотах. На этом же принципе можно осуществить регулировку тона.
§ 82.	ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1.	Усилитель имеет 5 ступеней. Коэффициент усиления каждой из пер-
вых трёх ступеней равен 20, предоконечная ступень имеет £4= 10. а оконеч-
ная — k5— 4. Определить коэффициент усиления всего усилителя.
2.	Зависит ли'выходная мощность усилителя от величины нагрузочного
сопротивления, на которое работает оконечная ступень?
3.	Можно ли считать достаточным, если усилитель даёт равномерное
усиление в диапазоне частот 300—3000 гц?
4.	Начертите частотную характеристику усилителя, дающего подъём на
нижних частотах и западание на верхних частотах.
5.	Что такое коррекция частотных искажений?
6< Усилитель имеет коэффициент нелинейных искажений Kw = 7%. Что
это означает?
7.	Какие искажения и почему вносят лампы?
8.	Найти коэффициент усиления ступени, если она имеет лампу с пара-
метрами р = 12,	= 8000 ом, a Ra = 40 000 ом.
9.	Почему в эквивалентной схеме усилительной ступени не изображают
источник анодного напряжения?
10.	Начертите эквивалентную схему анодной цепи усилительной ступе-
ни для постоянной составляющей анодного тока.
11.	Перечертите на клетчатую бумагу динамическую характеристику
лампы (рис. 77), выберите напряжение смещения и постройте графическое
изображение усилительного процесса для переменного напряжения на сетке
с амплитудой Umc = 3,5 в.
12.	Из той же характеристики определите, какое максимальное перемен-
ное напряжение можно подвести к сетке для усиления без искажений и ка-
кое при этом нужно напряжение смещения?
13.	Каково назначение отрицательного напряжения смещения в усили-
тельной ступени?
14.	Объясните, почему для усиления больших переменных напряжений
с меньшими нелинейными искажениями рекомендуется увеличивать анодное
напряжение на лампе.
'	15. Почему оконечная ступень обычно не бывает на сопротивлениях?
16.	Усилитель имеет коэффициент усиления 1 000 000. Получится ли на
выходе напряжение в 1 000 000 в, если на вход дать напряжение 1 о?
17-	Анодный источник даёт напряжение 350 в, постоянный анодный ток
в ступени усиления на сопротивлениях /Л=2,5 ма и /?а=80 000 ом. Найти
анодное напряжение на лампе.
18.	Сопротивление /?=1000 ом присоединено к генератору переменного
тока через понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации
5:1. На какое сопротивление нагружен генератор?
275
19.	Генератор переменного тока имеет внутреннее сопротивление 2000 ом.
Через какой трансформатор следует присоединить сопротивление 500 ом,
чтобы генератор был нагружен на 8000 ом?
20.	В трансформаторном усилителе индуктивность рабочих витков пер-
вичной обмотки Li=32 гн, индуктивность рассеяния Lp =0,5 гн. Какое со-
противление имеют эти индуктивности на низкой частоте 100 гц и на более
высокой частоте 5000 гц?
21.	Какие преимущества и недостатки имеет трансформаторный усили-
тель по сравнению с дроссельным?
22.	Почему нельзя делать междуламповый трансформатор с очень ма-
лым сердечником?
23.	Начертите эквивалентные схемы трансформаторного усилителя с па-
раллельным анодным питанием для низших и высших частот.
24.	Постоянная составляющая анодного тока лампы /а=2.5 ма. Какое
сопротивление надо включить в провод катода, чтобы получить напря-
жение смещения — 4 а?
25-	Можно ли с помощью автоматического напряжения смещения по
схеме рис. 149 запереть лампу?
26.	Какое влияние на частотную характеристику усилителя оказывает
конденсатор Ск, шунтирующий сопротивление автоматического смещения
RK ? Дайте подробное объяснение.
27.	Правильно ли взять для оконечной ступени -на триоде, имеющем
=1000 ом, нагрузочное сопротивление 200 ом?
28.	Какое нагрузочное сопротивление следует иметь для оконечного
пентода, у которого внутреннее сопротивление Л/ = 60 000 ом?
29.	Почему выходной трансформатор всегда имеет значительно боль-
ший сердечник, чем междуламповые трансформаторы?
30.	Почему в двухтактной оконечной ступени нежелательно иметь в
лампах разные величины постоянных составляющих анодных токов?
31.	При одной и той же мощности в какой ступени усиления сердечник
выходного трансформатора может иметь меньшее сечение: в однотактной
или в двухтактной?
32.	Начертите двухтактную схему оконечной ступени с пентодами, имею-
щими самостоятельное автоматическое напряжение смещения в каждом плече.
33.	Какие преимущества имеет режим усиления класса А по сравне-
нию с режимами В и АВ?
34.	Начертите схему ступени усиления на сопротивлениях с анодным
развязывающим фильтром, состоящим из двух звеньев.
35.	Анодный ток лампы равен 1а= 30 ма- Для получения автоматиче-
ского напряжения смещения в цепь этого тока включено сопротивление
1200 ом. Найти величину напряжения смещения.
36.	Почему звуковую катушку динамического громкоговорителя нельзя
включать непосредственно в анодную цепь оконечной ступени?
37.	Зачем применяются регуляторы тона?
38.	Составьте схему усилителя с первой ступенью на пентоде 6Ж7, вто-
рой ступенью на триоде 6С5 и третьей ступенью двухтактной на лампе
6Н7. Вход должен иметь переключатель на микрофон и на звукосниматель,
а также регулятор громкости. В последней ступени включите регулятор то-
на. Во всех ступенях примените автоматическое напряжение смещения, а в
первых двух — анодные развязывающие фильтры. Начертите также вместе
со схемой усилителя схему выпрямителя на лампе 5Ц4С, питающего усили-
тель. Укажите на схеме примерные данные деталей.
39.	Ступень усиления на сопротивлениях с триодом имеет следующие
данные: Ra =80 000 ом, RK = 2000 ом, 1а=2 мо, напряжение анодного ис-
точника 240 в, а минус его включён на корпус. Найдите величину анодного на-
пряжения и напряжения смещения, а также определите потенциалы относи-
тельно корпуса следующих точек схемы: анода, управляющей сетки, катода,
плюса источника анодного напряжения.
40.	При усилении синусоидального напряжения на выходе усилителя,
кроме напряжения основной частоты с амплитудой Umy = 20 в, получилось
276
ещё и напряжение второй гармоники с амплитудой ^2= 1,6 в. Определите
величину коэффициента нелинейных искажений.
41.	Почему не делают первичную обмотку междулампо-вого трансфор-
матора с очень большим числом витков, например несколько десятков ты-
сяч, для получения большого индуктивного сопротивления?
42.	Усилитель развивает на нагрузочном сопротивлении 140 ом выходную
мощность 70 вт. Найдите, какова будет при этом амплитуда напряжения на
выходе?
43.	На каких частотах вносит искажения собственная ёмкость обмоток
трансформаторов?
44.	Составьте схему трёхступенчатого усилителя на лампах с катодами
прямого накала для работы от микрофона. Первые две ступени на пентодах
по схеме на сопротивлениях, последняя ступень также на пентоде с транс-
форматорным выходом. Напряжение смещения должно быть автоматическое
от анодного тока, на управляющие сетки первых двух ламп — 3 в, а на
управляющую сетку выходной лампы — 10 в. Рассчитайте сопротивление авто-
матического смещения, если постоянные составляющие катодных токов ламп
соответственно равны: lK1=IK2= 1,5 ма и 1к3=22 ма. В первых ступенях обя-
зательно включите анодные и сеточные развязывающие фильтры.
45.	Аноды ламп оконечной ступени, имеющей фиксированное напряжение
смещения, во время усиления речи оратора накаливаются до тёмно-красного
цвета, а в паузах становятся совсем тёмными. В каком режиме работает
ступень: в классе А или АВ?
46' Сопротивление автоматического смещения мощной ступени имеет
200 ом. Желательно, чтобы на самой низкой частоте 50 гц шунтирующий
это сопротивление конденсатор имел сопротивление в 10 раз меньше. Како-
ва должна быть его ёмкость?
47.	Для чего применяются фазоинверсные схемы усилителей?
48.	Что такое отрицательная обратная связь?
49.	Какие улучшения можно получить в усилителе, если применить в
нём отрицательную обратную связь?
50.	Если коэффициент обратной связи 3 = 6,2, то во сколько раз умень-
шится коэффициент усиления усилителя, имевшего до введения обратной
связи величину £=100?
51.	Какие особенности имеет усилительная ступень с катодным выходом?
ГЛАВА VIII
ЛАМПОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ПЕРЕДАТЧИКИ
§ 83.	ЛАМПОВЫЙ ГЕНЕРАТОР С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ
Ламповые генераторы служат для возбуждения переменных
токов любой частоты. Наиболее важное значение имеют генера-
торы высокой частоты, которые применяются в радиопередатчи-
ках, а также в радиоприёмниках и в измерительной радиоаппа-
ратуре. Реже применяются генераторы звуковой частоты.
Простейший ламповый генератор был рассмотрен в гл. IV,
§ 35. Он состоит из лампы (трёхэлектродной или более сложной),
колебательного контура, источ-
Рис. 170. Схема лампового генератора
с индуктивной обратной связью
ников питания и цепи обратной
связи (рис. 170).
Все ламповые
принято делить на
1) генераторы
ним или независимым возбуж-
дением, у которых на сетку лам-
пы переменное напряжение по-
даётся от другого генератора-
возбудителя;
2) генераторы с самовоз-
буждением, у которых перемен-
ное напряжение на сетку по-
даётся от собственного колеба-
тельного контура. Генератор с
пис. 170 относится к генеоато-
генераторы
две группы:
с посторон-
индуктивной обратной связью на
рам с самовозбуждением. Вообще обратная связь является приз-
наком генератора с самовозбуждением.
При замыкании ключа К возникает анодный ток, который за-
ряжает конденсатор колебательного контура. В контуре начина-
ются свободные затухающие колебания. Переменный ток, прохо-
дящий через катушку L, индуктирует переменное напряжение в
278
сеточной катушке Lc. Оно подаётся на сетку и вызывает пульса-
ции анодного тока. В анодном токе появляется переменная со-
ставляющая. Генератором этого переменного тока является са-
ма лампа так же, как и в любой усилительной ступени. Перемен-
ная составляющая анодного тока, проходя через контур LC, соз-
даёт на нём переменное напряжение. Это напряжение есть уси-
ленное лампой переменное напряжение сетки, так как контур
представляет собой нагрузочное сопротивление для лампы. Час
тота переменного напряжения сетки равна частоте собственных
колебаний контура. Следовательно, и переменная составляющая
анодного тока имеет такую же частоту. Поэтому в анодном кон-
туре автоматически всегда будет резонанс токов и контур для
переменной составляющей анодного тока представляет большое
сопротивление.
Чтобы колебания, начавшиеся в контуре после замыкания
анодной цепи, не затухали, а поддерживались переменной со-
ставляющей анодного тока и превратились в незатухающие, не-
обходимо, чтобы усиленное напряжение, созданное на контуре LC
переменной составляющей анодного тока, совпало по фазе с на-
пряжением свободных колебаний в контуре. В противном случае
начавшиеся колебания затухнут ещё быстрее и самовозбуждения
не получится.
Это можно пояснить следующим примером. Если совершает
свободные колебания тяжёлый маятник (например, качели), то
для поддержания колебаний и превращения их в незатухающие
нужно подталкивать маятник не только с частотой, равной его
собственной частоте, но и так, чтобы фаза внешней подталкиваю-
щей силы совпадала с фазой колебаний маятника. А если не соб-
людать надлежащего соотношения фаз колебаний, например, тол-
кать маятник в направлении, противоположном его собственно-
му движению, то он быстро остановится.
. Правильная фаза обратной связи достигается соответствую-
щим включением концов катушек L и Lc. На практике при отсут-
ствии самовозбуждения в генераторе с индуктивной обратной
связью меняют местами концы сеточной катушки Lc и тогда, как
правило, возникает генерация колебаний, если только в схеме
нет других неисправностей. При правильном включении катушек
переменные напряжения на сетке и на аноде лампы противопо-
ложны по фазе. Это легко понять из следующих соображений.
Когда в контуре возникли колебания и в течение первой четверти
периода конденсатор разрядился на катушку, произошла потеря
части энергии в активном сопротивлении. В течение следующей
четверти периода, когда конденсатор заряжается под влиянием
эдс самоиндукции катушки, эта потеря должна быть скомпенси-
рована переменной составляющей анодного тока лампы. Если,
например, в течение этой четверти периода обкладка конденса-
тора, соединённая с анодом (верхняя на рис. 170), заряжается
отрицательно, т. е. на аноде переменное напряжение имеет знак
279
минус, то анодный ток должен иметь положительную полуволну,
т. е. должно быть возрастание тока для того, чтобы новые элект-
роны пришли на верхнюю обкладку конденсатора и увеличили
напряжение на нём до прежнего значения. Но для увеличения
анодного тока на сетке должна быть положительная полуволна
переменного напряжения, противоположная по фазе переменно-
му напряжению на аноде.
Кроме такого сдвига фаз, необходимо, чтобы обратная связь
была не слишком малой величины. Если она будет слабой, то
переменное напряжение на сетке создаст слишком малую пере-
менную составляющую анодного тока, энергия которой будет не-
достаточна для компенсации потерь в контуре.
Таким образом, условия самовозбуждения лампового генера-
тора следующие:
1) переменные напряжения на аноде и на сетке должны быть
сдвинуты по фазе на 180° и
2) обратная связь должна иметь достаточную величину.
По принципу работы ламповый генератор с самовозбуждени-
ем мало отличается от усилительной ступени. Колебания, возник-
шие в контуре, с помощью обратной связи подаются на сетку
лампы, усиленное переменное напряжение получается на контуре
и снова поступает через обратную связь на сетку лампы, снова
усиливается и т. д. Амплитуда колебаний постепенно возрастает,
пока не доходит до некоторого предела. Как видно, ламповый ге-
нератор с самовозбуждением колебаний является усилителем
своих собственных колебаний.
§ 84. РЕЖИМ, МОЩНОСТЬ И КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
ЛАМПОВОГО ГЕНЕРАТОРА
Если усиливать обратную связь, например, путём сближения
катушек L и Lc в схеме с индуктивной обратной связью, то пере-
менное напряжение сетки увеличится, возрастёт переменная со-
ставляющая анодного тока и станут сильнее колебания в контуре.
Это будет происходить до известного предела,'так как при боль-
ших напряжениях сетки анодный ток достигнет величины тока
насыщения, и, кроме того, возникнет значительный сеточный ток,
на образование которого тратится часть колебательной энергии
контура. Такой режим работы называется перенапряжённым. На-
оборот, режим работы при более слабой обратной связи называ-
ют недо'напряжённым. Режим работы генератора между этими
двумя крайними случаями является нормальным, получающимся
при некоторой средней величине обратной связи. В нормальном
режиме анодный ток изменяется обычно от нуля до тока насы-
щения, но сеточный ток ещё не очень велик. Все эти три режима
графически показаны на рис. 171. Увеличение переменного на-
пряжения на управляющей сетке даёт переход от недонапряжён-
280
ного режима (рис. 171а) к нормальному (рис. 1716), а затем к
перенапряжённому (рис. 171 в). Для последнего режима харак-
терно искажение синусоидальной формы колебаний анодного то-
ка, в котором появляются провалы за счёт больших сеточных токов.
Рис. 171. Недонапряжённый (а), нормальный (б) и перенапряжённый (в)
режимы работы лампового генератора
У лампового генератора различают: 1) подводимую мощность
Р, забираемую от анодного источника, 2) мощность потерь на
аноде Ра, затрачиваемую на нагревание анода генераторной лам-
пы, 3) колебательную или полезную мощность Рк в контуре.
Подводимая мощность расходуется на создание колебатель-
ной мощности и на нагрев анода. Поэтому можно написать
Р = рк + Ра.
Если передатчик не генерирует, то Рк = ®, и вся подводимая
мощность теряется на аноде, т. е. Р=Ра. Этот случай в генера
торах является наиболее тяжёлым для лампы, так как может по
лучиться перегрев и даже расплавление анода. На практике ста
раются не допускать так называемого срыва колебаний в лам-
повом генераторе, чтобы не погубить лампу.
Величину полезной мощности, которую может дать лампа,
легко подсчитать по формуле
Рк^0,2 IMacUa,
где hac — ток насыщения и Uа — анодное напряжение лампы.
Из формулы видно, что увеличение полезной мощности можно
осуществить повышением анодного напряжения. В зависимости
от режима работы фактическая мощность в контуре может быть
и меньше, чем рассчитанная по данной формуле. При этом мощ-
ность потерь на аноде Ра не должна превышать максимально до
пустимую рамакс.
Важным показателем режима работы лампового генератора
является коэффициент полезного действия (кпд). Он представ-
ляет собой отношение полезной мощности к подводимой, т. е. по-
казывает, какую часть подводимой мощности составляет полез-
281
ная мощность. Обычно кпд выражают в процентах, для чего от-
ношение мощностей Рк и Р умножают на 100
= ^-100.
Например, если Р=10 вт, а Рк = 6 вт, то =	=60%.
У ламповых генераторов кпд доходит до 70—80%, причём в ге-
нераторах малой мощности он бывает меньше.
Подводимая мощность может быть подсчитана, если извест-
на постоянная слагающая анодного тока /а= и напряжение анод-
ного источника Ua. В работающем генераторе эти величины из-
меряются с помощью миллиамперметра и вольтметра. Формула
для вычисления Р будет
Р = А,- ".
Если, например, Ua = 400в, 1а= =50лш=0,05я, то
Р= 0,05-400= 20 вт.
Величина полезной мощности зависит от переменной состав-
ляющей анодного тока. Для повышения Рк и кпд нужно по воз-
можности увеличить переменную составляющую анодного тока и
уменьшить постоянную составляющую. Чтобы увеличить пере-
менную составляющую, нужно использовать всю характеристику
до тока насыщения, а для уменьшения постоянной составляющей
подают на сетку отрицательное напряжение смещения. Режимы,
показанные на рис. 171, соответствуют работе без напряжения
смещения. При этом в недонапряжённом и нормальном режимах
колебания имеют синусоидальный характер. Такой режим лампо-
вого генератора называется режимом колебаний без отсечки или
колебаний первого рода. Он даёт малый кпд (не более 40—45%,
а практически меньше) и применяется лишь в таких маломощ-
ных генераторах, которые должны давать синусоидальные коле-
бания. Режим колебаний первого рода аналогичен режиму уси-
ления класса А, который мы рас-
сматривали в гл. VII.
Значительно выгоднее режим
колебаний с отсечкой или колеба-
ний второго рода, получающийся
путём сдвига рабочей точки влево
с помощью напряжения смещения
Есм и увеличения переменного
Рис. 172. Режим колебаний второ- напряжения управляющей сетки
города	(напряжения возбуждения). При-
мер колебаний второго рода пока-
зан на рис. 172. Он весьма напоминает режим усиления класса В.
Форма импульсов анодного тока при колебаниях второго рода за-
висит от величин напряжения смещения и напряжения возбужде-
282
ния. Так как импульсы анодного тока отделены друг от друга про-
межутками, в течение которых ток отсутствует, то постоянная сла-
гающая меньше, чем у колебаний первого рода.
Чем больше промежутки между импульсами, тем меньше по-
стоянная составляющая и выше кпд. В передатчиках добивают-
ся максимальной полезной мощности и максимального кпд путём
подбора напряжений смещения и возбуждения. О величине мощ-
ности в контуре судят по индикатору, а минимум подводимой
мощности обнаруживается по минимальному показанию анодно-
го миллиамперметра или по наименьшему нагреву анода лампы.
Напряжение смещения для наивыгоднейшего режима можно при-
ближённо определить по характеристике лампы. Рабочая точка
должна быть в самом начале характеристики, как в режиме
класса В, или ещё левее в области нулевого анодного тока. Ре-
жим, в котором импульсы анодного тока длятся меньше, чем
полупериод, в отличие от класса В называют режимом класса С.
Наиболее распространённым в ламповых генераторах спосо-
бом подачи напряжения смещения является способ сеточного
сопротивления (гридлика), показанный на рис. 173 а и б. Напря-
жение смещения соз-
даётся сеточным то-
ком. Напряжение
возбуждения подаёт-
ся на сетку через
конденсатор Сс ём-
костью в несколько
сотен пикофарад, а
постоянная слагаю-
щая сеточного тока
проходит через со-
противление Rc, соз-
давая на нём паде-
Рис. 173. Способы подачи автоматического смеще-
ния от сеточного сопротивления
ние напряжения, ко-
торое и является на-
пряжением смещения. На рис. 173 показаны направление сеточ-
ного тока и знаки потенциалов на концах сопротивления Rc. Ве-
личина Rc бывает порядка нескольких тысяч или десятков тысяч
ом.
Применение сеточного сопротивления особенно удобно в гене-
раторах с самовозбуждением. Если колебания в генераторе отсут-
ствуют, то сеточный ток равен нулю и напряжения смещения нет.
Рабочая точка находится на прямолинейном участке характери-
стики, обладающем наибольшей крутизной, что является услови-
ем для лёгкого возникновения колебаний. Как только колебания
возникнут, то под действием положительных полуволн перемен-
ного напряжения управляющей сетки появится сеточный ток, ко-
торый создаст напряжение смещения, и рабочая точка сдвинется
влево, что и нужно для режима колебаний с отсечкой. Примене-
283
ние сеточного сопротивления даёт наиболее устойчивую работу
генератора с самовозбуждением. В схеме рис. 1736 сопротивле-
ние Rc включено между сеткой и катодом. Последовательно с ним
включён дроссель Д, который уменьшает потерю энергии высо-
кой частоты в сопротивлении Rc.
В генераторах с посторонним возбуждением иногда применя-
ют подачу напряжения смещения от отдельного источника или
автоматическое напряжение смещения, создаваемое анодным то-
ком. Особенности этих двух способов были подробно разобраны
в главе об усилителях низкой частоты (см. § 77).
§ 85.	СХЕМЫ ЛАМПОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ
Схемы ламповых генераторов с самовозбуждением различаются
способами осуществления обратной связи, которая может быть
индуктивной, ёмкостной или автотрансформаторной. Кроме того,
генераторы бывают с последовательным анодным питанием, ког-
да лампа и контур соединены последовательно, или с параллель-
ным анодным питанием, когда лампа и контур подключены к
анодному источнику параллельно. Наконец, каждая схема может
быть однотактной (с одной лампой) или двухтактной (с двумя
лампами).
Приведённая на рис. 170 схема имеет последовательное пи-
тание. В ней контур находится под высоким напряжением анод-
ного питания, что небезопасно для радиооператора. В схеме с ин-
дуктивной обратной связью и параллельным питанием (рис. 174а)
Рис. 174. Варианты схем генератора с индуктивной обратной связью: а) с парал-
лельным анодным питанием, б) с контуром в цепи сетки
произведено разделение токов с помощью дросселя и раздели-
тельного конденсатора Са. Конденсатор Са включён для того, что-
бы пропустить в контур ток высокой частоты, но не допустить
замыкания анодного источника через катушку L. Он имеет ём-
кость не менее нескольких сотен или тысяч пикофарад и во избе-
жание пробоя должен быть рассчитан на двойное анодное напря-
284
жение. Постоянная составляющая анодного тока проходит через
дроссель Д, имеющий для неё ничтожно малое сопротивление. Но
для тока высокой частоты дроссель имеет значительное индук-
тивное сопротивление и преграждает ему путь в анодный источ-
ник. Без дросселя в данной схеме колебания возникнуть не могут,
так как переменная составляющая анодного тока лампы не пой-
дёт в контур, а замкнётся через анодный источник, имеющий
очень небольшое сопротивление по сравнению с сопротивлением
контура. Наличие дополнительных деталей — разделительного
конденсатора и анодного дросселя — является некоторым недо-
статком схемы параллельного питания.
В маломощных генераторах ещё встречается схема с индук-
тивной обратной связью, имеющая контур в цепи управляющей
сетки, а не в цепи анода (рис. 1746).
Рис. 175. Схемы генераторов с автотрансформаторной обратной
связью: а) с параллельным анодным питанием, б и в) с последова-
тельным анодным питанием
Схема генератора с автотрансформаторной обратной связью
или трёхточечная схема показана на рис. 175а. В ней катушка
контура L и сеточная катушка Lc совмещены. Вся катушка L
285
входит в состав контура, а часть её является сеточной катушкой.
Таким образом, на сетку подаётся часть переменного напряже-
ния контура от катушки, работающей как автотрансформатор.
Трёхточечной эту схему называют потому, что контур включён
в схему тремя точками: концы катушки присоединены к сетке и
к аноду, а с некоторой части катушки взят отвод на катод. Поло-
жение точки к (катод) между точками с (сетка) и а (анод) обес-
печивает сдвиг фаз на 180° между переменными напряжениями
сетки и анода, что необходимо для самовозбуждения генератора.
Величина обратной связи при настройке генератора подбирается
перестановкой точки к по виткам катушки, после чего провод
припаивается.
В схеме с автотрансформаторной обратной связью и последо-
вательным анодным питанием (рис. 1756) нельзя присоединять
сеточное сопротивление Rc параллельно конденсатору Сс, так
как тогда через Rc на сетку попадёт плюс высокого анодного
напряжения. На схеме рис. 1756 источник анодного питания
включён между контуром и катодом, но можно его включить
иначе: между контуром и анодом. Подобная схема показана на
рис. 175в, где видно, что шасси, являющееся общим минусом,
присоединено к анодному концу контура и благодаря этому ток
накала проходит через часть витков контурной катушки. Такая
схема называется схемой с катодной связью или с заземлённым
(по высокой частоте) анодом. 
В этой схеме катод лампы нельзя присоединять к шасси, так
как тогда ёмкость между источником анодного напряжения и
шасси будет шунтировать часть катушки контура и влиять на
частоту. При катоде прямого накала в схеме рис. 175в в плюсо-
вой провод накала должен быть включён дроссель высокой час-
тоты. Без него получилось бы замыкание переменной состав-
ляющей анодного тока мимо контура через источник накала на
катод, как показано на схеме рис. 175в штриховой линией. Для
лампы с подогревным катодом этот дроссель не обязателен, так
как цепь накала может быть сделана совершенной отдельной.
Схема с ёмкостной обратной связью и параллельным анодным
питанием показана на рис. 176а. С последовательным питанием
она обычно не встречается. Схема эта также может быть назва-
на трёхточечной, но только три точки в ней находятся на ёмкост-
ной ветви контура. Емкость контура в этой схеме состоит из двух
последовательно соединённых конденсаторов С\ и С2, образую-
щих делитель напряжения. Конденсатор С2 является конденсато-
ром обратной связи и с него напряжение подаётся на сетку. На-
стройка контура производится с помощью вариометра, а в слу-
чае катушки с постоянной индуктивностью — конденсатором
переменной ёмкости (рис. 1766).
Сопротивление Rc в схеме с ёмкостной обратной связью долж-
но быть включено между сеткой и катодом, причём конденса-
286
тор в цепи сетки может отсутствовать, так как для постоянной со-
ставляющей сеточного тока нет пути через конденсаторы Сх и С2«
Рис. 176. Схемы генераторов с ёмкостной обратной связью и параллельным
анодным питанием: а) настройка вариометром, б) настройка конденсатором
Особый интерес представляет двухконтурная схема генера-
тора с самовозбуждением с последовательным анодным питани-
ем (рис. 177). В этой схеме в цепях сетки и анода имеются кон-
туры, настроенные в резонанс, а обратная связь осуществляется
через междуэлектродную ёмкость анод — сетка Cacf которая
в данном случае уже не является паразитной. Ёмкость эта неве-
лика, и достаточная для самовозбуждения обратная связь полу-
чается только на более коротких волнах. На более длинных вол-
нах необходимо
включить между ано-
дом и сеткой допол-
нительный конден-
сатор. Д'вухконтур-
ная схема может
быть и с параллель-
ным анодным пита-
нием.
Все описанные
однотактные схемы
могут быть -преобра-
зованы в двухтакт-
Рис. 177. Двухконтурная схема лампового гене-
ратора с обратной связью через ёмкость анод—сетка
ные с последователь-
ным или параллель-
ным питанием. В ка-
честве примера на рис. 178а дана двухтактная схема с ин-
дуктивной обратной связью и последовательным анодным пита-
нием, а на рис. 1786 — двухтактная схема с параллельным пи-
287
танием. По принципу работы двухтактные генераторы аналогич-
ны двухтактным усилителям низкой частоты. Они представляют
собой две однотактные схемы с одним общим контуром, общим
питанием и другими общими деталями, например с общим сеточ-
ным сопротивлением Rc. Лампы работают со сдвигом фаз в 180°,
т. е. поочерёдно.
Рис. 178. Двухтактные схемы ламповых генераторов: а) с индуктивной
обратной связью и последовательным анодным питанием, б) с автотрансформа-
торной обратной связью и параллельным анодным питанием
Преимущества двухтактной схемы следующие. Она даёт уве-
личение мощности почти вдвое. В общих проводах питания отсут-
ствуют переменная составляющая основной частоты (первая гар
моника) и все нечётные гармоники, а в колебательном контуре
отсутствуют чётные гармоники, которые в передатчиках весьма
нежелательны (см. § 87). Междуэлектродные ёмкости ламп сое-
динены последовательно. Общая их ёмкость становится вдвое
меньше. Поэтому они меньше влияют на частоту контура и вооб-
ще на работу схемы, делая её особенно пригодной для весьма
коротких волн, например для укв. Все эти преимущества прояв-
ляются только при хорошей симметрии схемы.
§ 86.	ГЕНЕРАТОРЫ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ БЕЗ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
Существуют ламповые генераторы с самовозбуждением без
обратной связи. На рис. 179а показана схема динатронного гене-
ратора, в котором самовозбуждение получается за счёт явления
динатронного эффекта в тетроде. В анодную цепь включён кон-
тур и на аноде установлено напряжение меньшее, чем на экра-
нирующей сетке. Напряжения на электродах подобраны так, что
лампа работает на падающем участке анодной характеристики,
когда увеличение анодного напряжения даёт уменьшение анод-
ного тока и наоборот (рис. 89). В таком режиме лампа будет
поддерживать колебания, которые могут начаться в контуре от
288
любого электрического импульса, например при включении анод-
ного источника.
Действительно, пусть переменное напряжение на контуре
имеет в какой-то момент минус на обкладке конденсатора, сое-
динённой с анодом
(рис. 179а). В этОхМ
случае напряжение на
аноде уменьшится, но
анодный ток возрастёт.
Увеличение анодного
тока вызовет приток
некоторого количества
электронов на верхнюю
обкладку конденсатора.
Произойдёт подзарядка
•конденсатора, и если
она будет достаточной,
Рис- 179. Схемы динатронного (а) и транзитрон-
ного (6) генераторов
то потери энергии в кон-
туре скомпенсируются и колебания станут незатухающими. От-
сутствие обратной связи упрощает схему и позволяет включить
контур только двумя точками. Динатронные генераторы приме-
нялись в качестве маломощных генераторов (гетеродинов) глав-
ным образом в измерительной аппаратуре. Они дают стабиль-
ную частоту колебаний, но их недостатком является некоторая
неустойчивость процесса вторичной эмиссии.
В качестве гетеродина в измерительной и приёмной аппара-
туре иногда применяют транзитронный генератор (рис. 1796).
В нём на анод дано меньшее напряжение, чем на экранирующую
сетку, но динатронный эффект не возникает, так как применён пен-
тод. Контур включён в цепь экранирующей сетки. Защитная
сетка соединена с катодом через большое сопротивление, а через
конденсатор Ci на неё подаётся переменное напряжение с конту-
ра (такой же величины и в такой же фазе, как и н<а экранирую-
щую сетку). Изменение напряжения на защитной сетке создаёт
перераспределение токов анода и экранирующей сетки.
Рассмотрим работу генератора на следующем примере. Пред-
положим, что в контуре возникли колебания с амплитудой 10 в
и в данный момент на верхней обкладке конденсатора С имеется
отрицательный заряд. Постоянные напряжения на аноде, экра-
нирующей сетке и защитной сетке пусть равны соответственно
100, 200 и 0 в. Переменное напряжение — 10 в снизит напряже-
ние на экранирующей сетке с 200 в до 190 в и в результате этого
ток экранирующей сетки должен немного уменьшиться. Но одно-
временно изменится от 0 до — 10 в напряжение на защитной сет-
ке. Это вызовет резкое уменьшение анодного тока, за счёт кото-
рого значительно возрастёт ток экранирующей сетки. Таким об-
разом, при уменьшении напряжения экранирующей сетки (в из-
28J
вестных пределах) ток экранирующей сетки возрастает и наоборот.
В рассмотренном случае, когда на верхней обкладке конденсато-
ра С имеется отрицательный заряд, увеличение тока 1с2 даст по-
полнение этого заряда, т. е. компенсацию потерь энергии в кон-
туре. Поэтому станет возможным самовозбуждение.
Транзитронный генератор может давать колебания с частотой
от десятков герц до десятков мегагерц. Управляющая сетка не
принимает участия в колебательном процессе, но для установле-
ния правильного режима на неё обычно дают некоторое отрица-
тельное смещение.
§ 87.	ЛАМПОВЫЙ ПЕРЕДАТЧИК С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ
Ламповый передатчик представляет собой ламповый генера-
тор, связанный с антенной. Различают передатчики с простой
схемой присоедине-
ния антенны, у кото-
рых антенна входит в
состав анодного кон-
тура генератора, и
передатчика со слож-
ной схемой, у кото-
рых антенный кон-
тур является само-
стоятельным и свя-
зан с анодным конту-
ром генератора.
Связь антенны с кон-
Рис. 180. Передатчик с самовозбуждением: а) по
простой схеме, б) по сложной схеме
туром генератора мо-
жет быть индуктив-
ная, ёмкостная или
автотрансформатор-
ная. Чаще всего
встречается индук-
тивная связь,
Схемы лампового
генератора в пере-
датчиках могут быть
различны. На рис.
180а показан пере-
датчик с индуктив-
ной обратной связью,
простой схемой при-
соединения антенны
и параллельным анодным питанием. Емкость контура со-
ставлена из конденсатора С и ёмкости самой антенны СА. На
рис. 1806 показан передатчик с автотрансформаторной обратной
290
связью и со сложной схемой присоединения антенны. Связь с ан-
тенной — индуктивная. Конденсатор С\ служит для настройки
антенного контура в резонанс на частоту генератора.
Преимущество простой схемы состоит в том, что мощность в
антенне РА получается несколько выше, чем в сложной схеме.
Однако простая схема обладает крупным недостатком. При ра-
боте колебаниями второго рода, когда импульсы анодного тока
несинусоидальны, в антенне при простой схеме получается много
гармоник, которые, излучаясь, создают помехи другим станциям,
работающим на частотах в 2, 3, 4 и т. д. раза больших, чем часто-
та данного передатчика. Например, если передатчик работает на
частоте 3000 кгц, что соответствует длине волны 100 м, то при
простой схеме будет весьма заметно излучение второй гармони-
ки, имеющей /=6000 кгц или X =50 м, третьей гармоники с час-
тотой 9000 кгц или X = 33,3 м и т. д.
Излучение на гармониках слабее, чем на основной частоте;
но всё же оно создаёт помехи приёму радиостанций, работающих
на волнах, близких к этим гармоникам.
При сложной схеме антенный контур является вторичным и
настраивается в резонанс на основную частоту. Поэтому гармо-
ники в нём значительно ослаблены. Принято говорить, что слож-
ная схема даёт фильтрацию гармоник. Недостатком сложной схе-
мы является уменьшение мощности в антенне. Практически РА
составляет от 0,5 до 0,9 Рю где Рк— мощность в колебательном
контуре генератора. Чем слабее связь с антенной, тем меньше Р
но зато меньше излучение гармоник. В большинстве случаев
связь с антенной делают переменной. Антенная катушка для свя-
зи с контурной катушкой обычно имеет небольшое число витков.
Одноламповые передатчики с самовозбуждением являются
простейшими по схеме и конструкции, но обладают серьёзным
недостатком. Частота колебаний генератора с самовозбуждением
определяется собственной частотой его контура. В передатчике с
самовозбуждением антенна либо входит в состав контура, либо
сильно связана с ним. Поэтому все изменения электрических дан-
ных антенны, например изменение ёмкости антенны при качании
её ветром, влияют на частоту передатчика. При сложной схеме
это влияние меньше и при ослаблении связи оно уменьшается,
но вместе с тем падает и мощность в антенне.
Практически передатчик с самовозбуждением имеет неустой-
чивую (нестабильную) частоту. Приём его сигналов из-за этого
иногда совершенно невозможен. Нельзя также точно отградуи-
ровать передатчик, т. е. нанести на его шкалу настройки длины
волн или частоты. Не имея точно установленной устойчивой час-
тоты, передатчик с самовозбуждением создаёт помехи другим
радиостанциям, работающим на соседних, близких волнах. В на-
стоящее время главное требование, которое предъявляется к каж-
дому передатчику, это устойчивость частоты. Передатчики с само-
291
возбуждением этому требованию не удовлетворяют. Они приме-
нялись раньше, когда техника радиопередающих устройств не
была на высоком уровне и когда было не так много радиостан-
ций. Сейчас же их применяют только в диапазонах метровых и
более коротких волн.
§ 88.	ПЕРЕДАТЧИКИ С ПОСТОРОННИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
Современные передатчики для повышения устойчивости часто-
ты делаются с посторонним возбуждением.
Передатчик с посторонним или независимым возбуждением
состоит из возбудителя, иначе называемого задающим генера-
тором и представляющего собой генератор с самовозбуждением,
и одной или нескольких ступеней усиления мощности. Задающий
генератор может иметь любую схему из числа рассмотренных
выше. Усилитель мощности является ступенью усиления высокой
частоты с колебательным контуром в виде анодного нагрузочного
сопротивления. Наиболее простььм является передатчик с одной
ступенью усиления мощности, например по рис. 181. Задающий
Задающий генератор	Усилитель мощности
Рис. 181. Передатчик с посторонним возбуждением по сложной схеме
генератор имеет схему с автотрансформаторной обратной связью
на триоде с параллельным анодным питанием. Усилитель мощ-
ности работает на тетроде также с параллельным питанием и
имеет автотрансформаторную связь с возбудителем. Связь с ан-
тенной — индуктивная. На этой схеме удобно рассмотреть осо-
бенности передатчика с посторонним возбуждением.
Назначение задающего генератора состоит в том, чтобы соз-
дать возможно более устойчивые колебания необходимой частоты.
292.
Колебания эти подаются для усиления на следующую ступень.
Главное назначение усилителя мощности — отделить задающий ге-
нератор от антенны для того, чтобы изменения параметров антен-
ны не влияли на частоту задающего генератора. Одновременно с
этим усилитель мощности даёт увеличение мощности колебаний.
Усилитель мощности работает обычно на тетроде или пентоде.
Применение триода нежелательно, так как паразитная ёмкость
анод — сетка С ас в триоде вызывает следующие вредные явления:
1)	через ёмкость С ас антенна влияет на контур задающего
генератора и частота становится неустойчивой;
2)	через эту ёмкость колебания от возбудителя проникают в
антенну и излучаются даже при разомкнутом ключе К. При те-
леграфной передаче излучаются так называемые негативные сиг-
налы, соответствующие промежуткам между точками и тире;
3)	через ёмкость Сас получается обратная связь в усилителе
мощности и он может превратиться в генератор с самовозбужде-
нием по двухконтурной схеме. Частота его колебаний будет опре-
деляться параметрами контура Ь2С2, который связан с антенной
и вследствие её влияния имеет неустойчивую частоту. Иначе го-
воря, усилитель мощности может превратиться в передатчик с са-
мовозбуждением, недостатки которого были разобраны в преды-
дущем параграфе.
Иногда усилители мощности работают на триодах и имеют
так называемую нейтрализацию, т. е. уничтожение вредного влия-
ния ёмкости Сас с помощью специального нейтродинного конден-
сатора. Однако чаще применяют тетроды и пентоды и рацио-
нальным монтажом стремятся уменьшить ёмкость между анодной
и сеточной цепями усилителя. Тогда неприятные явления, наблю-
дающиеся при работе усилителя на триоде, устраняются и отпа-
дает необходимость в нейтрализации.
Задающий генератор обычно бывает однотактным и только на
самых коротких волнах иногда двухтактным. Связь его контура
с сеточной цепью усилителя мощности делается индуктивной или
автотрансформаторной, реже ёмкостной. Для большей устойчи-
вости частоты желательно эту связь делать как можно слабее.
Тогда влияние усилителя на возбудитель будет минимальным.
Но чем слабее связь, тем большую мощность должен иметь воз-
будитель для раскачки усилителя. Практически задающий гене-
ратор имеет мощность в пределах от 10 до 50% мощности уси-
лителя. Усилитель мощности также может быть однотактным или
двухтактным. Последний даёт более значительное увеличение мощ-
ности и применение его желательно при работе на очень корот-
ких волнах. Мощность усилителя иногда повышают путём парал-
лельного включения ламп, но при этом возрастают междуэлект-
родные ёмкости, что особенно нежелательно в коротковолновых
передатчиках.
В целях уменьшения излучения гармоник применяют слож-
ную схему присоединения антенны к усилителю мощности, и тогда
293
анодный контур усилителя называют промежуточным контуром.
Конденсаторы Ci и С2 контуров возбудителя и усилителя в пере-
датчиках небольшой мощности для удобства настройки имеют
общую ось, т. е. представляют собой агрегат, и настраиваются
одновременно. В таких передатчиках связь промежуточного кон-
тура с антенной делают постоянной; в передатчиках большой
мощности её делают переменной. Для настройки антенного кон-
тура служит конденсатор переменной ёмкости или вариометр.
В качестве индикатора настройки антенны применяют лампочку
накаливания или неоновую лампочку, а в более мощных передат-
чиках включают для измерения антенного тока тепловой или
термоэлектрический амперметр. Конденсатор настройки антен-
ны всегда имеет отдельную ручку. Ввести его в агрегат конден-
саторов контуров возбудителя и усилителя нельзя, так как пара-
метры антенны не являются строго постоянными.
Настройка передатчика производится следующим образом.
Если применён агрегат конденсаторов в контурах возбудителя и
усилителя и связь с антенной постоянна, то сначала, вращая
ручку агрегата, устанавливают нужную волну по шкале, а затем
настраивают антенну до получения максимального тока в ней.
В более мощных передатчиках, имеющих отдельную настройку
промежуточного контура и переменную связь с антенной, уста-
навливают заданную волну настройкой контура задающего гене-
ратора, а затем настраивают в резонанс контур усилителя, кото-
рый должен иметь какой-либо индикатор (связь с антенной при
этом должна быть минимальной). Получив резонанс в промежу-
точном контуре, увеличивают связь с антенной и настраивают
антенный контур. Для получения максимальной мощности в ан-
тенне подбирают наивыгоднейшую связь с антенной и подстраи-
вают промежуточный контур и антенну, так как изменения вели-
чины связи и параметров одного из контуров влияют на парамет-
ры другого контура и нарушают резонанс. При этом следят за
нагревом анода лампы усилителя мощности; при слишком сильной
связи с антенной анод может перегреться.
§ 89.	ГЕНЕРАТОРЫ С ЭЛЕКТРОННОЙ СВЯЗЬЮ
Широкое распространение в передатчиках малой и средней
мощности, а также в различных гетеродинах для приёмников и
измерительной аппаратуры получили генераторы с электронной
связью. Они представляют собой весьма остроумное применение
одной лампы одновременно в задающем генераторе и усилителе
мощности. Иначе говоря, это генераторы, или передатчики, име-
ющие две ступени, работающие только на одной лампе. Являясь
генераторами с посторонним возбуждением, они имеют значитель-
но более высокую устойчивость частоты, чем генераторы с само-
возбуждением.
294
Передатчик по схеме с электродной связью на лампе с като-
дом прямого накала показан на рис. 182а. В схеме может быть
использован тетрод, пентод или более сложная лампа. Катод, уп-
равляющая сетка и экранирующая сетка лампы образуют триод,
входящий в схему задающего генератора, причём экранирующая
сетка выполняет роль анода. Задающий генератор чаще всего
бывает с автотрансформаторной обратной связью и последова-
тельным анодным питанием (схема с катодной связью, рис. 175s).
Именно эта схема показана на рис. 182а, но возможно примене-
ние. 182. Передатчик по схеме с электронной связью: а) на лампе
с катодом прямого накала, б) на лампе с подогревным катодом
ние других схем. Анодный конец контура L\C\, называемого
внутренним контуром, присоединён к минусу источника анодного
напряжения. Ток накала проходит через часть катушки контура и,
чтобы она не была замкнута для переменного анодного тока ба-
тареей накала, в плюсовой провод накала включён дроссель вы-
295
сокой частоты Д\. На экранирующую сетку подаётся понижен-
ное напряжение через поглощающее сопротивление а для
прохождения переменной составляющей анодного тока (т. е. то-
ка экранирующей сетки) задающего генератора включён конден-
сатор Сс2.
Колебания, возникшие в контуре LiCi задающего генератора,
усиливаются всей лампой, входящей в схему усилителя мощности
с параллельным анодным питанием (возможно и последователь-
ное питание). Усиленные колебания получаются в анодном или
внешнем контуре L2C2, который связан с антенной. Для лампы
с подогревным катодом схема несколько изменяется, так как цепь
накала отделяется от других цепей и включение дросселя не обя-
зательно (рис. 1826). В коротковолновых генераторах обычно
всё же включают дроссели высокой частоты в оба провода цепи
накала. Это объясняется тем, что цепь накала, как правило, при-
соединена одним полюсом к общему минусу или имеет значитель-
ную ёмкость относительно шасси, а между катодом и нитью так-
же есть паразитная ёмкость. При отсутствии дросселей в цепи
накала эта емкость шунтирует часть катушки L\. Часто замыка-
ют для токов высокой частоты катод с нитью с помощью конден-
сатора ёмкостью в несколько сот или тысяч пикофарад. Без него
изоляция между катодом и нитью может быть пробита значи-
тельным переменным напряжением, которое получается на этом
участке. Конденсаторы С\ и С2 обычно сдваиваются в один
агрегат.
Приведённое объяснение работы схемы с электронной связью
является весьма упрощённым. Дело в том, что переменная со-
ставляющая анодного тока усилителя мощности, т. е. тока глав-
ного анода, проходит через контур LiCb способствуя самовозбуж-
дению задающего генератора. Если разомкнуть цепь глазного
анода, то мощность колебаний в контуре AiCi упадёт и возмож-
но даже прекращение генерации в возбудителе. Таким образом,
в схеме с электронной связью колебания из усилителя мощпэсти
поступают в задающий генератор и способствуют генерации ко-
лебаний в нём. В обычной двухламповой схеме переменная со-
ставляющая анодного тока усилителя мощности не попадает в
задающий генератор. Тем не менее, в схеме с электронной связью
контуры L\C\ и L2C2 не имеют паразитной ёмкостной связи. Они
связаны друг с другом только через общий электронный поток,
что и послужило поводом к названию «генератор с электронной
связью». Благодаря отсутствию паразитной ёмкостной связи из-
менения параметров контура Ь2С2 весьма мало влияют на пара-
метры внутреннего контура и частота генератора получается ста-
бильной.
Маломощные гетеродины с электронной связью иногда имеют
вместо контура Ь2С2 активное сопротивление.или дроссель высо-
кой частоты. Встречаются также гетеродины с электронной
Ж
связью, имеющие возбудитель по тран-
зитронной схеме. В них применяются
обычно гептоды. Схема такого гетероди-
на на лампе 6А7 показана на рис. 183.
Она работает подобно схеме с пентодом
(рис. 1796). Роли экранирующей и за-
щитной сеток пентода выполняют вто-
рая и третья сетки лампы, а роль ано-
да лампы возбудителя — четвёртая сет-
ка. Переменное напряжение, получаю-
щееся на контуре, усиливается всей
лампой, и усиленное напряжение мо-
жет быть снято с анодного нагрузоч-
ного сопротивления Rа.
Рис. 183. Транзитронный
генератор с электронной
связью
§ 90.	СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ
Значение стабильности (устойчивости) частоты для современ-
ных радиопередатчиков было рассмотрено выше. Применение
постороннего возбуждения и сложной схемы связи с антенной
является простейшим средством повышения стабильности часто-
ты. Однако этого недостаточно, так как сам возбудитель изменяет
свою частоту от различных ёмкостных и температурных влияний
и изменений питающих напряжений. Поэтому необходимо принять
ряд мер для стабилизации частоты задающего генератора. Суще-
ствуют две системы стабилизации частоты: параметрическая (или
бескварцевая) и кварцевая.
Параметрическая стабилизация осуществляется ослаблением
влияния различных внешних причин на частоту генератора и под-
бором параметров и элементов схемы, обеспечивающих наимень-
шее изменение частоты. Одним из способов параметрической ста-
билизации является работа возбудителя на возможно более длин-
ной волне (не короче 40 м) и при возможно большей ёмкости
в контуре с последующим умножением частоты. Вообще стабиль-
ность лампового генератора с укорочением волны ухудшается.
Предположим, что какое-то небольшое изменение ёмкости контура
или режима лампы изменяет частоту на 1%. Если частота гене-
ратора 200 кгц (длина волны 1500 м), то изменение частоты будет
небольшое, всего на 2 кгц. В приёмнике, который принимает сиг-
налы данного передатчика, приём не исчезнет. Но если частота
генератора равна 5000 кгц ( К = 60 м), то изменение на 1% соста-
вит 50 кгц и вызовет пропадание сигналов в приёмнике.
Преимущества большой ёмкости в контуре можно выяснить на
примере. Пусть под влиянием каких-либо причин ёмкость контура
изменяется на 0,5 пф, вызывая соответствующее изменение часто-
ты. Если ёмкость контура равна 50 пф, то указанное изменение
297
ёмкости составляет 1%, а если ёмкость сделать равной 500 пф,
то такое же изменение ёмкости на 0,5 пф составит только 0,1%
и изменение частоты будет значительно меньше. Однако слишком
большая ёмкость в контуре при малой индуктивности даёт умень-
шение мощности. Практически желательно, чтобы величина ёмко-
сти в пикофарадах была в 5 раз больше длины волны в метрах.
При применении в коротковолновом передатчике задающего
генератора, работающего на более длинной волне с большой ём-
костью в контуре, необходимо применить умножение частоты.
Удвоитель частоты по однотактной схеме не отличается от уси-
лителя, но имеет иной режим работы. Напряжение смещения
должно быть в 2—3 раза больше, чем в усилителе. Напряжение
возбуждения также увеличивается. При этих условиях импульсы
анодного тока имеют наибольшую вторую гармонику, на которую
настраивается анодный контур. Этот контур вследствие резонанса
токов представляет большое сопротивление только для второй
гармоники и в нём получаются довольно мощные колебания с
удвоенной частотой. Для первой' гармоники сопротивление конту-
ра будет малым и никакого усиления на основной частоте нет.
Полезная мощность удвоителя может быть не больше половины
той мощности, которую дала бы данная ступень в режиме уси-
ления.
Встречается также двухтактный удвоитель. Его работа осно-
вана на том, что в общей анодной цепи двухтактной ступени
имеются только чётные гармоники. Цепь сетки двухтактного уд-
воителя такая же, как у двухтактного усилителя, и, следователь-
Рис. 184. Двухтактный удвоитель
частоты
но, лампы работают со сдвигом
фаз в 180° (поочерёдно). Аноды
ламп соединены вместе, и в об-
щую анодную цепь включен
контур, настроенный на вторую
гармонику (рис. 184). Напря-
жения смещения и возбуждения
подбираются так, чтобы вторая
гармоника была максимальной.
Применяют иногда и утроители
частоты. В них анодный контур
настраивается на утроенную
частоту (третью гармонику).
Полезная мощность при этом
уменьшается. Удвоение или ут-
роение можно также получить в
генераторе с электронной
связью, если настроить его внешний контур на вторую или третью
гармоники.
При работе возбудителя на сравнительно длинной волне мож-
но, применяя несколько удвоителей или утроителей, получить
298
весьма короткие волны, даже укв, с хорошей стабильностью
частоты.
Большое влияние на частоту возбудителя оказывают измене-
ния питающих напряжений. Если питание производится от сети,
то в выпрямителе желателен стабилизатор напряжения. Лучше
применять для питания возбудителя отдельный выпрямитель.
Для уменьшения анодного напряжения в анодную цепь воз-
будителя иногда включают поглощающее сопротивление в не-
сколько тысяч или десятков тысяч ом. Повышение стабильности
режима даёт также увеличение сеточного сопротивления. Приме-
нение этих методов, конечно, сопровождается уменьшением
мощности.
Наиболее трудно бороться с влиянием температуры на часто-
ту колебаний генератора. Вследствие постепенного разогрева
электродов лампы и деталей схемы изменяются параметры кон-
тура (например, увеличиваются ёмкости) и наблюдается медлен-
ное изменение — сползание — частоты в течение довольно про-
должительного времени, достигающего нередко десятков минут.
Поэтому иногда возбудитель включают задолго до начала рабо-
ты передатчика и не выключают его в перерывах. В более мощ-
ных передатчиках возбудитель помещают в термостат — закры-
тый ящик с теплоизолирующими стенками, в котором с помощью
электронагревателей и автоматических регуляторов (реле) под-
держивается постоянная температура. Детали контуров (конден-
саторы и катушки) делаются с температурной компенсацией, т. е. с
приспособлениями, устраняющими изменение ёмкости или индук-
тивности при нагревании. Самым простым методом компенсации
является включение в контур дополнительного тикондового кон-
денсатора (см. § 16).
Необходимо избегать механических вибраций деталей генера-
тора. Если катушка, конденсатор контура или монтажные
провода укреплены непрочно, то небольшие сотрясения могут
вызвать значительные изменения длины волны. Конструкция и
крепление деталей и монтажных проводов должны быть прочны-
ми. Особенно важно это для передвижных радиостанций. Для
уменьшения влияния на возбудитель следующей ступени связь
с ней должна быть по возможности слабей. Желательно, чтобы
эта ступень работала без тока сетки. В мощных передатчиках
такая ступень, называемая буферной, обязательно применяется
для отделения возбудителя от влияния более мощных усилитель-
ных ступеней. Чтобы устранить различные ёмкостные влияния,
иногда весь возбудитель помещают в экран.
Кварцевая стабилизация даёт значительно более высокую
стабильность частоты и проста по устройству, так как требует
внесения в схему возбудителя только одного дополнительного
элемента — кварцевой пластинки. Однако она имеет и недостат-
ки. Кварц стабилизирует, как правило, только одну волну, а па-
раметрическая стабилизация позволяет работать на любых вол-
299
нах в заданном диапазоне1). Кроме того, кварц дорог и требует
осторожного обращения, так как при перегрузке он легко может
быть разрушен.
Применяемые в генераторах пластинки кварца вырезаются
из кристаллов кварца (горный хрусталь) или из кварцевой галь-
ки и имеют прямоугольную или круглую форму (рис. 185а). Пла-
стинка помещается в
к^варцедержатель
(рис. 1856) между ме-
таллическими обклад-
ками (можно наносить
металлический слой не-
посредственно на по-
верхность кварца). По-
лучается конденсатор с
диэлектриком в виде
Рис. 185. Пластинка кварца и кварце держатель кварцевой пластины. На
схемах его изображают
так, как на рис. 185в.
Кварц обладает пьезоэлектрическим эффектом, о котором
было рассказано в гл. VI. Если приложить к кварцу переменное
напряжение, то он станет совершать механические колебания,
т. е. будет попеременно сжиматься и расширяться.
Кварцевая пластинка имеет несколько собственных частот,
зависящих от размеров пластинки. Для стабилизации использу-
ются обычно «колебания по толщине», частота которых зависит
от толщины пластинки. Соответствующая длина электромагнит-
ной волны в метрах X определяется через толщину пластинки
в миллиметрах d по формуле
Х= 120* d.
Например, при d = 0,5 мм получаем Х= 120-0,5 = 60 м. Посто-
янный коэффициент, взятый в данном случае равным 120, у раз-
ных типов кварцевых пластин может быть от 100 до 140.
При изменении температуры меняются размеры и свойства
кварца и поэтому собственная частота его несколько изменяется.
Для борьбы с этим раньше пластинку кварца помещали в термо-
стат. Теперь пластинки вырезают особым образом (так называе-
мый нулевой или косой срез), дающим почти полную независи-
мость частоты от температуры.
Наиболее сильные незатухающие колебания кварцевой пла-
стинки можно получить, когда частота внешней переменной эдс,
воздействующей на кварц, равна его собственной частоте, т. е. в
случае резонанса. Кварцевая пластинка обладает очень острым
резонансом и, следовательно, весьма малым затуханием. При
i) Существуют схемы кварцевой стабилизации в плавном диапазоне, но
они сравнительно сложны.
300
:. Кварцевая пластинка эквивалентна
Рис. 186. Схемы кварцевых генераторов с обрат-
ной связью через ёмкость анод—сетка (а) и с
дополнительной обратной связью (б)
небольшой разнице между частотой внешней эдс и собственной
частотой кварцевой пластинки амплитуда колебаний последней
совершенно 1ничтожна. Это свойство и позволяет применить кварц
для стабилизации част(
колебательному конту-
ру с очень малым зату-
ханием и очень ста-
бильной частотой.
Наиболее распрост-
ранена схема генерато-
ра с кварцем в цепи сет-
ки (рис. 186а). По су-
ществу это двухконтур*
ная схема, в которой
сеточный контур заме-
нён кварцевой пластин-
кой. Обратная связь
осуществляется через
ёмкость анод—сетка Сас.
Анодный контур настра-
ивается на частоту
кварца. Переменное на*
пряжение, подаваемое
кварцем «на сетку, имеет
стабильную частоту.
Такую же частоту име-
ют переменная состав-
ляющая анодного тока
и колебания в анодном
контуре. При неболь-
шой расстройке анод-
ного контура генерация
колебаний ещё есть, но
если контур расстроить
больше, то сопротивление его уменьшится, усиление упадёт и ко-
лебания, передаваемые при помощи обратной связи из анодной
цепи в цепь сетки, будут недостаточно сильны для поддержания
незатухающих колебаний кварца.
Таким образом, схема с кварцегл в цепи сетки генерирует
только на небольшом участке настройки анодного контура. На-
личие колебаний обнаруживается по индикатору, например лам-
почке, связанной индуктивно с контуром, или по спаданию анод-
ного тока, если в анодную цепь включён миллиамперметр. По-
следнее объясняется тем, что при возникновении колебаний на
сетке получается переменное напряжение, которое создаёт сеточ-
ный ток. Этот ток, проходя через сопротивление Rcf создаёт от-
рицательное напряжение смещения на сетке и постоянный анод-
301
ный ток уменьшается. Конденсатор в цепи сетки в данной схеме
не нужен, так как постоянный сеточный ток через кварц пройти
не может. Схема с кварцем в цепи сетки может быть с последо-
вательнЫхМ или параллельным анодным питанием.
Некоторые сорта кварца плохо генерируют, и, кроме того,
в схеме с кварцем, в цепи сетки на более длинных волнах обрат-
ная связь становится недостаточной. Для облегчения генерации
и увеличения мощности вводят дополнительную обратную связь.
Её подбирают-такой величины, чтобы схема без участия кварца,
т. е. на волнах, отличных от волны кварца, не могла генерировать,
но была близка к режиму генерации. А на волне кварца, когда он
придёт в колебание и даст дополнительное возбуждение на сетку,
схема будет генерировать. На рис. 1866 дана подобная схема
кварцевого генератора с дополнительной индуктивной обратной
связью.
На коротких волнах (короче 30 м) кварцевая пластинка полу-
чается очень тонкой и легко разрушается при перегрузке. Допу-
стимая мощность кварцевого генератора зависит от толщины и
площади пластинки. Для пластинок толщиной в 0,5 мм можно
допустить мощность в контуре не свыше 1—2 вт на 1 см2 пло-
щади пластины. Стабилизацию кварцем более коротких воля
(20—10 м) и укв производят путём использования кварцевой пла-
стинки на более длинные волны с последующим умножением
частоты.
Кроме кварца, можно применять пластинки из минерала
турмалина. Они позволяют стабилизировать непосредственно, без
умножения частоты, даже укв-генераторы и выдерживают боль-
шую мощность, чем кварц. Но турмалин дороже кварца и ещё
не получил широкого распространения.
§ 91.	ТЕЛЕГРАФНАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ В ПЕРЕДАТЧИКАХ
Телеграфной манипуляцией в простейшем её понимании назы-
вается прерывание работы передатчика с помощью телеграфного
ключа. Существуют два. вида манипуляции. В первом случае при
размыкании ключа излучение прекращается совершенно, а во
втором оно прекращается только на рабочей волне, но продол-
жается на другой волне, называемой негативной. Таким образом,
точки и тире передаются на*рабочей волне, а в промежутках меж-
ду ними происходит излучение на другой волне (негативной).
Чтобы задающий генератор работал устойчиво, ключ вклю-
чают не в его цепи, а в ту- или иную цепь усилителя мощности
(оконечного или промежуточного). При небольшой мощности и
невысоком анодном напряжении проще всего поместить ключ в
анодную цепь. Если же анодное напряжение высокое, то лучше
поместить ключ в цепь экранирующей сетки. Однако напряжение
в несколько сот вольт на ключе создаёт опасность для радиста-
302
оператора даже при наличии защитного чехла у 'ключа. Кроме
того, между контактами ключа при высоком напряжении воз-
никает искрение, которое портит контакты и создаёт помехи близ-
ко расположенным приёмникам. Для предупреждения искрения
между контактами включают специальные конденсаторы и со-
противления, называемые искрогасящими.
Часто включают ключ в цепь управляющей сетки. При этом
надо избегать включения его в провода, по которым идут токи
высокой частоты, так как тогда наблюдается ёмкостное влияние
оператора на настройку. На рис. 187а приведена схема включе-
<9 X У । s)
Рис. 187. Схемы включения ключа в цепь управляющей сетки
ния ключа в цепь постоянной составляющей сеточного тока. Если
ключ разомкнут, то на сетке получается накопление электронов
и лампа запирается. Но в лампах, имеющих «левую» характери-
стику, отрицательный потенциал, получающийся на сетке от скоп-
ления электронов, недостаточен для запирания лампы. Более
надёжно подавать на сетку при размыкании ключа запирающее
отрицательное напряжение от отдельного источника (рис. 1876)
или от делителя (рис. 187в). Когда ключ располагается на зна-
чительном расстоянии от передатчика, а также в мощных пере-
датчиках, манипуляция производится с помощью специального
реле, контакты которого включены вместо ключа в ту или иную
цепь передатчика, а ключ находится в цепи обмотки этого реле и
управляет его работой.
§ 92.	ЛАМПЫ ДЛЯ ГЕНЕРАТОРОВ И ПЕРЕДАТЧИКОВ
Для маломощных генераторов и передатчиков применяются
любые приёмно-усилительные триоды, тетроды и пентоды, рас-
смотренные в гл. IV. В малогабаритной стеклянной серии выпу-
скались специальные лампы для маломощных передатчиков: те-
303
трод СБ-245 и пентод СО-257. Они отличались тем, что на верху
баллона у них выведен анод, а не управляющая сетка, как у дру-
гих малогабаритных приёмно-усилительных ламп.
Передатчики средней и большой мощности работают на спе-
циальных генераторных лампах. Катоды у ламп значительной мощ-
ности чисто вольфрамовые и только в лампах с анодным напря-
жением ниже 1500 в применяют оксидные или карбидированные
катоды. Аноды в лампах средней мощности бывают никелевые
и обычно чернёные для лучшей теплоотдачи. При большей мощ-
ности аноды делают из молибдена и тантала, а в самых мощных
лампах — из меди или хромистой стали с водяным охлаждением.
Сетки изготовляют из молибдена. Цоколь со штырьками встре-
чается у ламп средней мощности, не рассчитанных на работу в
диапазоне укв. Анод обычно выводится на верху баллона. У бо-
лее мощных ламп, особенно для укв, выводы от электродов
часто делаются в разных местах баллона через стекло на специ-
альные контакты или гибкими проводами с кабельными наконеч-
никами. Такие лампы изготовляются или совершенно без цоколя
или имеют цоколь только со штырьками нити накала, экрани-
рующей сетки и защитной сетки.
В обозначении генераторных ламп первой стоит буква Г.
По старой системе после неё стоит либо номер заводской разра-
ботки, либо буква, указывающая, для какого диапазона волн
предназначена лампа: Д — длинные волны от 200 м и выше,
К — короткие волны от 15 м и выше, У — ультракороткие, волны.
Тетроды имели ещё третью букву Э (экранированная). Число
после букв обозначало полезную мощность, даваемую лампой в
нормальном режиме работы на волнах того диапазона, для кото-
рого она предназначена. Например, ГК-20 означало: генератор-
ная, коротковолновая, полезная мощность 20 вт.
По новой системе обозначений генераторные лампы для длин-
ных и коротких волн (частоты ниже 25 Мгц) имеют буквы ГК,
лампы для укв (25—600 Мгц) — буквы ГУ, лампы для санти-
метровых волн (выше 600 Мгц) — буквы ГС, мод}'ляторные
лампы — ГМ и генераторные лампы для импульсной работы —
ГИ. После букв следует номер для того, чтобы различать лампы
разных типов друг от друга. Многие лампы, применяющиеся сей-
час, выпускаются ещё со старыми обозначениями.
Лампы для коротких волн с успехом работают на любых
более длинных волнах, а лампы для более длинных волн могут ра-
ботать в диапазоне более коротких волн только с пониженной
полезной мощностью, да и то не всегда. Например, лампы типа ГК
возможно иногда использовать на укв.
Особенностью генераторных триодов для средних и коротких
волн является высокий коэффициент усиления ц (густая сетка)
и «правая» характеристика. Это даёт возможность уменьшить
напряжение возбуждения и облегчает возникновение генерации в
304
самовозбуждающихся генераторах, ио зато работа происходит
с большим сеточным током.
Генераторные тетроды применяются главным образом для
усилителей мощности и для схем с электронной связью. Во избе-
жание динатронного эффекта напряжение экранирующей сетки
в них обычно не превышает 15—20% анодного напряжения. Ши-
роко применяются генераторные пентоды и лучевые тетроды, ко-
торые благодаря своим преимуществам вытесняют триоды и
тетроды.
У всех генераторных пентодов делается вывод от защитной
сетки, так как в телеграфных передатчиках иногда для увеличения
мощности на защитную сетку дают некоторый положительный
потенциал, а в телефонных передатчиках её использует для мо-
дуляции.
Наиболее распространёнными генераторными лампами на по-
лезную мощность до 1000 вт являются следующие:
Для длинных и коротких волн: триод ГК-20, тетроды ГКЭ-100
и ГКЭ-500, лучевой тетрод 2П9М, пентод ГК-71.
Для ультракоротких волн: триоды ГУ-4, ГИ-3, ГУ-8, двойные
лучевые тетроды ГУ-29, ГУ-32, пентоды 2П29Л, 2П29П, 4П1Л,
ГУ-15, ГУ-50, ГУ-13, ГУ-72, ГУ-80.
§ 93.	ПРИНЦИП МОДУЛЯЦИИ
Для радиотелефонной передачи нужно каким-нибудь спосо-
бом воздействовать звуковыми колебаниями на колебания высо-
кой частоты. Последние должны перенести на себе звуковые ко-
лебания. Поэтому их называют несущими колебаниями, а соот-
ветствующие им радиоволны — несущими волнами. Наиболее рас-
пространённой является амплитудная модуляция, при которой
под воздействием звуковых колебаний изменяется амплитуда ко-
лебаний высокой частоты. Это изменение должно происходить в
полном соответствии с передаваемым звуком.
Изменение амплитуды колебаний высокой частоты соответст-
венно передаваемым колебаниям звуковой частоты называется
модуляцией. Полученные в результате модуляции колебаний вы-
сокой частоты, у которых амплитуда меняется со звуковой часто-
той, называются модулированными колебаниями. Устройства,
служащие для осуществления модуляции, называются модуля-
торами.
В простейшем случае модуляцию можно осуществить включе-
нием угольного микрофона в антенну передатчика. При колеба-
ниях мембраны сопротивление микрофона изменяется, а следо-
вательно, будет меняться и амплитуда тока высокой частоты в
антенне. Этот способ сейчас не применяется, так как в микрофо-
не получается потеря мощности.
Процесс модуляции можно наглядно изобразить графически.
На рис. 188а показан график синусоидального звукового коле-
305
бания, которое необходимо передать. Рис. 1886 изображает
незатухающие (смодулированные) колебания высокой часто-
ты— несущие колебания. Наконец, на рис. 188в показаны моду-
Рис. 188. Графики, поясняющие амплитудную модуляцую: а) модулирую-
щее колебание низкой частоты, б) несущее колебание высокой частоты,
в, г и д) модулированные колебания при глубине модуляции
50, 100 и 30%
лированные колебания, получившиеся в результате воздействия
звуковых колебаний на колебания высокой частоты. Изменение
амплитуды у модулированных колебаний точно повторяет все ха-
рактерные особенности звукового колебания.
Нельзя говорить, что модуляция есть наложение колебаний
низкой частоты на колебания высокой частоты, или сложение
колебаний низкой частоты с колебаниями высокой частоты, или.
Тон ни зной частоты
Рис. 189. Сложение колебаний высокой и низкой частот
что модулированный ток является суммой токов высокой и низкой
частот. Подобное сложение токов можно осуществить в схеме
(рис. 189а)9 в которой генератор низкой частоты включён после-
306
довательно с генератором высокой частоты и некоторым нагру-
зочным сопротивлением. Сложение токов этих генераторов пока-
зано на рис. 1896. Полученный суммарный ток имеет высокоча-
стотную составляющую с неизменной амплитудой и не является
модулированным колебанием.
В зависимости от силы воздействия звуковых колебаний на
несущие колебания можно получить более или менее значитель-
ное изменение амплитуды колебаний высокой частоты или, как
говорят, больший или меньший коэффициент модуляции (глубину
модуляции). Коэффициент модуляции m показывает наибольшее
изменение амплитуды модулированного колебания по отношению
к амплитуде, бывшей до модуляции, т. е. к амплитуде несущих
колебаний. Обычно коэффициент модуляции выражают в процен-
тах. На рис. 188 показаны модулированные колебания с различ-
ными коэффициентами модуляции для случая передачи синусои-
дального колебания. Если в процессе модуляции амплитуда ме-
няется на свою полную величину, бывшую до модуляции, умень-
шаясь до 0 и возрастая до удвоенного значения (рис. 188 г), т. е.
изменяется на 100% в обе стороны, то коэффициент модуляции
равен 100%. При изменении амплитуды только на 30% своей пер-
воначальной величины (рис. 1886) коэффициент модуляции ра-
вен 30% и т. д.
Возможен случай, когда коэффициент модуляции больше
100% (рис. 190). Он носит название перемодуляции. В этом
случае амплитуда увеличивает-
ся больше, чем на 100%, но так
как уменьшение её возможно
только на 100%, то получается
срезание части колебаний, что
приводит к искажениям. Наи-
больший возможный коэффици-
ент модуляции без искажений
^=100%.
При радиотелефонировании
передаются звуки различной Рис. 190. Случай перемодуляции
силы и коэффициент модуляции
всё время меняется, а не остаётся постоянным, как в случае мо-
дуляции синусоидальным колебанием. При сильных звуках ко-
эффициент модуляции больше, при слабых — меньше. Чтобы из-
бежать искажений от перемодуляции, можно допустить т=100%
только для самых сильных звуков, а для средних по силе звуков
коэффициент модуляции должен быть меньше. У радиостанций
средний коэффициент модуляции бывает в пределах 30—80%.
Так как при его увеличении возрастает дальность действия радио-
станции, то при передаче речи m доводят иногда до 85—90%,
допуская искажения более сильных звуков, а при концертной
радиотелефонии m не превышает 50—60%.
307
§ 94.	СОСТАВ МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИИ
М. В. Шулейкин в 1916 г. показал, что модулированные коле-
бания являются суммой нескольких простых синусоидальных ко-
лебаний с различными частотами.
Модулированные синусоидальным звуком колебания пред-
ставляют собой сумму трёх незатухающих колебаний: несущего,
имеющего частоту, равную частоте модулируемого колебания f,
и двух так называемых верхнего и нижнего боковых колебаний,
частоты которых больше и меньше f на величину частоты моду-
лирующего звука F, т. е. равны ! + F и f — F. Амплитуды боко-
вых колебаний одинаковы/ но меньше, чем амплитуда несущих
колебаний.
При отсутствии модуляции передатчик излучает лишь несу-
щую волну. Как только начинается модуляция, появляются боко-
вые колебания. Например, если передатчик имеет несущую часто-
ту f=250 кгц и модулируется звуком с частотой F = 2000 гц = 2 кгц,
а)
4
Несущ, колебание
Нижн. Пиков. Верхе. воков
колебание колебание
248 250 252 ffian)
4кгц -н
Hit
VNW-JWWhiSi.
Рис. 191. Состав модулированного колебания
то, кроме несущей волны, излучается ещё верхняя боковая волна
с частотой /+F = 252 кгц и нижняя боковая волна с частотой
f—F=248 кгц. На рис. 191а приведён спектр модулированного
колебания, т. е. диаграмма распределения частот и амплитуд со-
ставных частей колебания, модулированного простым звуком, а
на рис. 1916 показаны эти составные колебания.
308
^Рассмотрим простое доказательство наличия боковых колеба-
ний, которое будет полезно в дальнейшем при изучении приём-
ников. Попробуем сложить все три составные части модулиро-
ванных колебаний: несущее колебание и боковые. Сложим сна-
чала боковые колебания. При сложении двух незатухающих ко-
лебаний, частоты которых не равны, образуются так называемые
биения, играющие в радиотехнике важную роль. Биения представ-
ляют собой колебания с периодически меняющейся амплитудой,
несколько напоминающие модулированные колебания. Если сло-
жить колебания с частотами Л и /2, то у результирующего коле-
бания средняя частота равна
f —	^2
1	2
а амплитуда изменяется (пульсирует) с более низкой частотой,
называемой частотой биений F и равной разности частот f\ и /2.
На рис. 192 показано сложение двух колебаний с одинаковыми
амплитудами, но разными частотами: f\= 80 кгц и /2=Ю0 кгц
(частоты , относятся как 4 : 5, а периоды как 5:4). В результате
получается колебание с высокой частотой f= (804-100) : 2 = 90кгц,
амплитуда которого пульсирует с частотой /?=100—80 = 20 кгц.
Следует обратить внимание на то, что при переходе от одной
группы биений к другой имеется колебание, у которого период
вдвое меньше, чем у остальных колебаний. Таким образом, за
время одного полупериода совершается целое колебание и по-
этому фаза колебаний каждой следующей группы биений проти-
воположна фазе колебаний предыдущей группы.
' Если теперь сложить биения с несущими колебаниями, имею-
щими частоту f = 90 кгц, то одна группа биений будет складывать-
ся с ними, а другая группа биений будет вычитаться из них, так
как фазы этих групп биений противоположны, а у несущих
колебаний фаза постоянна. В результате получится правильное
модулированное колебание с высокой частотой / = 90 кгц и часто-
309
той модуляции F=10 кгц (рис. 193). Но ведь оно состоит из не-
сущего колебания и. двух боковых с частотами 100 и 80 кгц. Зна-
чит, справедливость разложения модулированных колебаний на
составные части доказана.
1-90кги.
ШИ№
fi'HOKBH Р‘2вкгц
Рис. 193. Графики, поясняющие состав модулированных колебаний
Итак, модулированное колебание можно рассматривать с двух
точек зрения: как колебание одной определённой частоты с из-
меняющейся амплитудой, либо как сумму несущего и боковых
колебаний с неизменными амплитудами, но разными частотами.
Обе точки зрения имеют одну и ту же физическую сущность и
не противоречат друг другу. Они просто показывают разные сто-
роны одного и того же процесса. В дальнейшем мы будем в каж-
дом случае применять ту точку зрения, которая позволит наи-
более просто и ясно получить ответ на интересующий нас вопрос.
При радиотелефонной передаче звуковые колебания имеют
сложную форму. Частота и амплитуда звука меняются. Каждый
сложный звук является суммой нескольких колебаний различных
частот и амплитуд. Эти составные колебания речи и музыки про-
изводят модуляцию. Будут получаться уже не два боковых коле-
бания, а две боковые полосы колебаний. Например, если пере-
датчик работает на частоте 500 кгц
и модулирующие звуки имеют
частоты от 100 до 10 000 гц, т. е.
от 0,1 до 10 кгц, то верхняя
боковая полоса будет иметь ча-
стоты от 500 + 0,1=500,1 кгц до
500+10= 510 кгц, а нижняя бо-
ковая полоса займёт частоты от
500—0,1 = 499,9 кгц ю 500—10=
=490 кгц (рис. 194). Излучае-
мые передатчиком колебания зай-
мут полосу частот от 490 до
510 кгц.
Ширина полосы частот колебаний, излучаемых радиотелефон-
ным передатчиком, равна удвоенной наивысшей частоте моду-
ляции. В рассмотренном примере ширина полосы равна 20 кгц
310
Л»
------------20кгц---------]•
49Q	499,9.5801	510 fK&l
508
Рис. 194. Боковые полосы частот
при модуляции
(от 490 до 510 кгц), так как наивысшая звуковая частота 10 кгц.
Для хорошей передачи музыки и речи необходимо передавать
примерно такую полосу колебаний. Однако огромное количество
радиостанций и недостаток свободных волн в радиовещательном
диапазоне заставляют сужать полосу передаваемых колебаний.
В настоящее время каждой радиовещательной станции отведена
полоса частот в 9 кгц. Это означает, что можно передавать звуки
с частотой не выше 4500 гц. Более высокие звуки должны быть
срезаны на самой передающей станции, чтобы соответствующие
им боковые колебания не мешали передаче радиостанции, рабо-
тающей на соседней волне, т. е. не создавали с её боковыми коле-
баниями интерференцию, вызывающую на приёме писк и
свист.
При модуляции амплитуда несущих колебаний остаёчгся по-
стоянной, а у боковых колебаний она меняется, оставаясь всегда
меньше амплитуды несущих ' колебаний. Полезной мощностью
при радиотелефонии является только мощность боковых колеба-
ний, которая меньше мощности несущих колебаний. Теория по-
казывает, что мощность двух боковых колебаний даже при
/77=100% составляет лишь 7з общей мощности, а 2/з мощности
приходится на несущую волну. При /п = 50% мощность боковых
волн составляет только 0,1 всей мощности. Поэтому при одина-
ковой общей мощности в антенне и при прочих равных условиях
радиотелефонная станция даёт дальность действия значительно
меньшую, чем радиотелеграфная.
§ 95.	СЕТОЧНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
Различные методы модуляции состоят в том, что под воздей-
ствием колебаний звуковой частоты изменяется режим передат-
чика, в результате чего амплитуда колебаний в контуре изме-
няется в соответствии с передаваемым звуком. Чтобы не ухуд-
шить стабильность частоты задающего генератора, модуляцию
осуществляют в одной из ступеней усиления мощности, чаще
всего в выходной, но иногда и в промежуточной.
Простейшим методом является сеточная модуляция или моду-
ляция на управляющую сетку, при которой напряжение смещения
лампы усилителя мощности изменяется со звуковой частотой
(рис. 195а). В цепь постоянной составляющей сеточного тока по-
следовательно с сеточным сопротивлением Rc включена вторич-
ная обмотка микрофонного трансформатора МТ. Таким образом,
на управляющую сетку лампы усилителя мощности, кроме на-
пряжения возбуждения высокой частоты от задающего генера-
тора и постоянного напряжения смещения от сеточного сопро-
тивления, подаётся переменное напряжение звуковой частоты.
Оно изменяет величину напряжения смещения и перемещает ра-
бочую точку по характеристике.
311
На рис. 1956 изображена работа лампы усилителя мощности
при модуляции на управляющую сетку, когда коэффициент моду-
ляции равен 100%. Постоянное напряжение смещения взято —20 в,
амплитуда напряжения высокой частоты равна 40 в и амплитуда
модулирующего напряжения звуковой частоты также 40 в. При
отсутствии модуляции импульс
анодного тока имеет величину
50 ма. В течение положитель-
ного полупериода модулирую-
щего напряжения рабочая точ-
ка перемещается из А в Б и им-
пульсы возрастают до 100 ма.
За время отрицательного полу-
периода звукового напряжения
смещение возрастает до — 60 в,
рабочая точка сдвигается в точ-
ку В и лампа запирается. Им-
пульсы анодного тока уменьша-
Рис. 195. Схема и графики процесса сеточной
модуляции
ются до нуля.
Вследствие этого
высокочасто т н а я
сост авляющая
анодного тока
представляет со-
бой модулирован-
ный ток с коэф-
t фициентом моду-
ляции 100%. Этот
ток питает анод-
ный контур усили-
теля, в котором
колебания также
будут модулиро-
ванными. При
меньшей амплиту-
де напряжения
звуковой частоты
коэффициент мо-
дуляции получит-
ся меньше.
Начальный режим для модуляции, когда напряжения звуко-
вой частоты нет (точка Д), должен соответствовать режиму коле-
баний второго рода. При колебаниях первого рода модуляция
не получается, в чём нетрудно убедиться, проделав для этого
случая графическое построение, подобное рис. 1956. В режиме
колебаний первого рода высокочастотная составляющая анодного
тока имеет неизменную амплитуду, т. е. не будет промодулиро-
вана. Кроме того, в начальном режиме импульсы анодного тока
312
должны иметь величину, равную половине максимально возмож-
ной. Это необходимо для того, чтобы при т=100% они могли
возрастать до удвоенной величины.
. Режим работы с максимально возможными импульсами анод-
ного тока, дающий максимальную полезную мощность, называют
телеграфным режимом. Телефонный режим устанавливается пу-
тём увеличения напряжения смещения до значения, при котором
импульсы анодного тока, а следовательно, ток в контуре и в ан-
тенне уменьшаются вдвое. Мощность в антенне при этом сни-
жается в 4 раза, что значительно сокращает дальность действия
по сравнению с радиотелеграфной работой.
Чтобы установить правильный режим модуляции с минималь-
ными искажениями, пользуются модуляционной характеристикой.
Оша снимается экспериментально и представляет собой зависи-
мость тока высокой частоты в антенне от напряжения смещения
при постоянном напряжении возбуждения. Примерный вид её
изображён на рис. 196, где показаны также точки телеграфного и
телефонного режимов. Последняя находится на середине прямо-
линейного участка характеристики и определяет величину напря-
жения смещения. Размеры прямолинейного участка определяют
амплитуду модулирующего напряжения.
Схема рис. 195 может применяться для передатчиков мощ-
ностью до нескольких десятков ватт. Микрофонный трансформа-
тор, который может быть назван также модуляционным, имеет
обычно коэффициент трансформации от 1 : 10 до 1 : 100. Вместо
специальной батареи для питания микро-
фона иногда используют батарею накала
генераторной лампы, присоединяя к ней
микрофон через поглощающее сопротив-
ление, если напряжение слишком велико
для микрофона. В настоящее время поль-
зуются главным образом динамическими
микрофонами, не требующими источни-
Рис. 196. Модуляцион-
ная характеристика при
модуляции на управляю
ков питания.
Если мощность передатчика велика, то
необходим дополнительный усилитель
низкой частоты. Микрофон присоединяет-
ся ко входу усилителя через микрофон-	щую сетку
ный трансформатор, а с выхода. усили-
теля колебания подаются в цепь управляющей сетки усилителя
мощности передатчика через модуляционный трансформатор,
имеющий обычно коэффициент трансформации 1:1.
О наличии модуляции судят по изменению тока в антенне при
разговоре перед микрофоном. Для этого рекомендуется произ-
носить в микрофон звук «а». Тепловой амперметр, имея зна-
чительную инерцию, мало изменяет свои показания при модуля-
ции. Лучше проверять модуляцию по изменению свечения лам-
почки накаливания, включённой в качестве индикатора в антенну.
313
Хорошо реагирует на изменение амплитуд при модуляции неоно-
вая лампа, обладающая очень малой инерцией свечения. Конт-
роль качества модуляции обычно ведут, принимая передачу на
приёмник, например простейший детекторный,
§ 96.	АНОДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
Анодная модуляция состоит в изменении со звуковой частот
той анодного напряжения лампы усилителя мощности. Этот вид
модуляции также возможен только при колебаниях второго
рода. Если режим колебаний в усилителе мощности установлен
правильно, то при увеличении анодного напряжения амплитуда
колебаний в контуре возрастёт, а при уменьшении напряжения
на аноде амплитуда колебаний уменьшится. Теория показывает,
что неискажённая и глубокая анодная модуляция возможна толь-
ко тогда, когда генератор работает в перенапряжённом режиме,
т. е. когда импульсы анодного тока резко несинусоидальны и име-
ют провал за счёт возрастания сеточного тока (рис. 171в).
При анодной модуляции колебания звуковой частоты, пода-
ваемые на анод генераторной лампы, должны иметь значитель-
ную мощность. Модуляцию непосредственно от микрофона через
трансформатор без всякого усиления, как при модуляции на сет-
ку, в данном случае осуществить нельзя. Даже при сравнительно
малой мощности передатчика надо иметь модуляторную ступень,
представляющую собой ступень усиления низкой частоты по транс-
форматорной или дроссельной схеме. Вообще модулятор, как
правило, является обычным усилителем низкой частоты. Процесс
модуляции совершается не в модуляторе, а в усилителе мощности.
Задача модулятора состоит в усилении колебаний низкой частоты,
полученных от микрофона, чтобы они могли достаточно сильно
воздействовать на режим работы усилителя мощности и дали
большой коэффицент модуляции.
На рис. 197а показана схема анодной модуляции с трансфор-
матором. Модуляторная ступень не отличается от обычного транс-
форматорного усилителя низкой частоты. Вторичная обмотка мо-
дуляционного трансформатора Т2 включена последовательно в
цепь анодного питания генераторной лампы ГЛ. Переменное на-
пряжение звуковой частоты, получающееся на этой обмотке,
складывается с постоянным напряжением анодного источника.
Поэтому анодное напряжение на ГЛ пульсирует со звуковой ча-
стотой, что и создаёт эффект модуляции. Для уменьшения посто-
янного.намагничивания сердечника модуляционного трансформа-
тора устанавливают по возможности одинаковый анодный ток у
генераторной и модуляторной ламп и коэффицент трансформации
берут 1 : 1, причём концы обмоток соединяют так, чтобы постоян-
ные анодные токи, протекающие в обмотках, создавали противо-
положно направленные магнитные потоки, уничтожающие друг
314
друга. В более мощных передатчиках между микрофоном и моду-
лятором включают дополнительный усилитель, называемый иног-
да подмодулятором. Сам модулятор для уменьшения нелинейных
искажений делают по двухтактной схеме.
Рис. 197. Схемы анодной модуляции: а) с трансформатором, б) с дросселем
Другая основная схема анодной модуляции с дросселем дана
на рис. 1976. Здесь модулятор является дроссельным усилителем
низкой частоты. Модуляционный дроссель МД включён последо-
вательно в общую анодную цепь модуляторной и генераторной
ламп. Под действием переменной составляющей анодного тока
модуляторной лампы на дросселе получается большое перемен-
ное напряжение звуковой частоты, которое складывается с посто-
янным напряжением анодного источника. В результате напряже-
ние на аноде генераторной лампы пульсирует со звуковой часто-
той и происходит модуляция.
315
Рис. 198. Модуляционная ха-
рактеристика при анодной
модуляции
Для получения большого коэффициента модуляции мощность
модуляторной лампы должна быть не меньше, чем у генератор-
ной. Это является некоторым недостатком анодной модуляции,
так как получается дополнительный расход энергии на питание
цепей накала и анода модулятора. Однако при анодной модуля-
ции телефонный режим может совпадать с телеграфным режи-
мом. Следовательно, мощность ра-
диотелефонного передатчика с анод-
ной модуляцией значительно больше,
чем у передатчика с модуляцией на
сетку при одинаковых генераторных
лампах в обоих передатчиках. Пере-
ход с телеграфного режима на теле-
фонный при анодной модуляции не
требует уменьшения мощности коле-
баний, как при модуляции на сетку.
Нча модуляционной характеристике,
представляющей зависимость тока в
антенне от анодного напряжения
(рис. 198), точка телефонного режима совпадает с точкой теле-
графного режима.
Во избежание искажений дроссель МД должен иметь боль-
шую индуктивность. Чтобы его сердечник не мог намагнититься
до насыщения, в нём делают обычно воздушный зазор. Конден-
сатор С, шунтирующий анодный источник, должен иметь боль-
шую ёмкость для пропускания переменной составляющей зву-
ковой частоты.
Анодная модуляция с успехом применяется при использова-
нии в качестве генераторных ламп триодов, лучевых тетродов
и пентодов. При обычных тетродах она не пригодна, так как
анодное напряжение в некоторые моменты будет меньше напря-
жения экранирующей сетки и возникнет динатронный эффект,
который внесёт сильные искажения.
§ 97.	МОДУЛЯЦИЯ ПРИ ТЕТРОДАХ И ПЕНТОДАХ
Для тетродов пригодна сеточная модуляция или модуляция
на анод и экранирующую сетку одновременно. В схеме такой
анодно-экранной модуляции (рис. 199) модуляционный дроссель
(или трансформатор) включается в общую цепь анода и экра-
нирующей сетки генераторной лампы. При модуляции одновре-
менно и в одну сторону изменяются и напряжение на аноде и
напряжение на экранирующей сетке. Уменьшение анодного напря-
жения сопровождается уменьшением напряжения на экранирую-
щей сетке и наоборот. Вследствие этого анодное напряжение оста-
ётся всё время выше напряжения экранирующей сетки. Возмож-
316
кость возникновения динатронного эффекта устраняется. Анодно-
экранная модуляция применяется также для пентодов.
Рис. 199. Схема анодно-экранной модуляции
Хорошие результаты даёт модуляция на защитную сетку пен-
тода (рис. 200). По такой схеме можно получить неискажённую
Рис, 200. Модуляция на защитную сетку пентода
модуляцию с большим коэффициентом модуляции при сравни-
тельно небольшом напряжении звуковой частоты даже у пере-
датчиков значительной мощности. При этом на защитную сетку
обычно дают некоторое отрицательное смещение.
§ 98.	ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
В последние годы в радиосвязи и радиовещании стала успешно приме-
няться частотная модуляция — ЧМ В соответствии с директивами XX съезда
КПСС у нас в стране создаётся сеть ультракоротковолновых радиовеща-
тельных станций, работающих с частотной модуляцией.
317
Недостатком амплитудной модуляции (AM) является плохое использова-
ние мощности высокочастотных колебаний и, как следствие этого, уменьшение
дальности действия радиостанции по сравнению с дальностью при передаче
телеграфных сигналов. Кроме того, в приёмниках амплитудно-модулирован-
ных сигналов трудно осуществить борьбу с помехами от атмосферных раз-
рядов и различных электрических установок. Помехи производят в приёмнике
дополнительную амплитудную модуляцию принятых колебаний, которая про-
является в виде шорохов и тресков. Уменьшить помехи почти невозможно.
Эти недостатки в значительной степени устраняются при применении частот-
нЬй модуляции.
При частотной модуляции под действием передаваемого звука изменяется
не амплитуда, а частота несущего колебания. На рис, 201 показаны графики
Рис. 201. Частотная модуляция
модулирующего синусоидального звука и колебания с переменной высокой
частотой, полученного в результате частотной модуляции. Во время одного
полупериода звукового колебания частота несущего колебания постепенно
возрастает, доходит до наибольшего значения, а затем постепенно возвра-
щается к прежнему значению. В течение другого полупериода звука частота
несущего колебания, уменьшается, доходит до некоторого наименьшего зна-
чения и снова принимает первоначальное значение. Чем больше амплитуда
модулирующего звука, тем сильнее изменяется частота. Для радиовещания
применяется широкополосная частотная модуляция, при которой наибольшее
отклонение частоты от первоначального значения достигает нескольких де-
сятков килогерц (обычно ±75 кгц). Такое большое отклонение частоты допу-
стимо только в случае, если частота самих несущих колебаний достаточно
велика. Поэтому радиовещание с частотной модуляцией ведётся на ультрако-
ротких волнах, т. е, на частотах не менее десятков мегагерц.
Главным достоинством частотной модуляции является ослабление дейст-
вия помех, что позволяет резко улучшить качество приёма. По сравнению с
амплитудной модуляцией при частотной модуляции лучше используется мощ-
ность передатчика, что даёт возможность получить необходимую дальность
действия с меньшей мощностью.
Существует ещё узкополосная частотная модуляция, при которой полоса
частот колебаний, создаваемых передатчиком, такая же, как и при ампли-
тудной модуляции. Однако при узкополосной ЧМ в меньшей степени подав-
ляются помехи.
Для осуществления частотной модуляции колебания звуковой частоты
должны тем или иным способом воздействовать на частоту задающего гене-
ратора, Существует много различных методов частотной модуляции- На
рис. 202а показана весьма простая и хорошо работающая схема, в которой
частотная модуляция получается путём изменения так называемой динами-
ческой входной ёмкости модуляторной лампы. Параллельно контуру LC зада-
ющего генератора присоединена через конденсатор Cj входная ёмкость Свх
318
Задающий генератор	Модулятор
Рис. 202. Схемы частотной модуляции:
а) с изменением входной ёмкости модулятор-
ной лампы, 6) с реактивной модуляторной
лампой
модуляторной лампы МЛ. Величина её зависит от сеточного смещения, что
можно объяснить на основании довольно простых соображений.
На сетку модуляторной лампы подаётся напряжение высокой частоты от
задающего генератора. Амплитуда этого напряжения постоянна, а его час-
тота в процессе модуляции изменяется незначительно. Например, в современ-
ных радиовещательных передатчиках с частотной модуляцией, работающих
в диапазоне метровых волн,
т. е, на частоте порядка де-
сятков мегагерц, наибольшее
изменение частоты при моду-
ляции составляет +75 кгц.
.Поэтому частоту сеточного
напряжения допустимо считать
постоянной. Тогда входная ём-
кость лампы будет пропорцио-
нальна величине ёмкостного
сеточного тока, возникающего
за счёт наличия этой входной
ёмкости.
Если бы входная ёмкость
была равна нулю, то не было
бы и ёмкостного сеточного то-
ка. Чем больше входная ём-
кость, тем больший проходит
через неё ток. Он состоит из
двух токов. Один из них прохо-
дит через ёмкость сетка—катод
лампы, а другой—через ём-
кость анод—сетка. Величина по-
следнего тока пропорциональна
переменному напряжению меж-
ду анодом и сеткой, которое
и вызывает прохождение тока
через эту ёмкость. Если увели-
чить сеточное смещение, то ра-
бочая точка сдвинется по ха-
рактеристике лампы в область
,меньшей крутизны и усиление
ступени снизится. Это вызовет
уменьшение переменного напряжения на аноде. Станет меньше и переменное
напряжение между анодом и сеткой, что, в свою очередь, создаст уменьшение
ёмкостного тока, проходящего через ёмкость С ас* Но тогда уменьшится
общий ёмкостный ток в цепи сетки. А это означает, что снизилась величина
входной ёмкости. Очевидно, что при уменьшении сеточного смещения всё
будет происходить наоборот и входная ёмкость возрастёт.
В цепь сетки лампы МЛ включён микрофонный трансформатор МТ.
При подаче через него напряжения звуковой частоты смещение на сетке лам-
пы МЛ изменяется. Следовательно, будет изменяться входная ёмкость моду-
ляторной лампы и в результате этого изменится частота колебаний задаю-
щего генератора-
Другая распространённая схема частотной модуляции с так называемой
реактивной лампой показана на рис. 2026. В этой схеме у модуляторной
лампы МЛ внутреннее сопротивление между анодом и катодом для перемен-
ного тока имеет индуктивный характер и величина его зависит от смеще-
ния на сетке. Это внутреннее сопротивление, эквивалентное некоторому индук-
тивному сопротивлению, подключено параллельно контуру задающего генера-
тора, т. е. входит в состав этого контура и влияет на его частоту. Если к
сетке модуляторной лампы подвести напряжение звуковой частоты, то реак-
тивное внутреннее сопротивление лампы будет изменяться и это вызовет
изменение частоты колебаний задающего генератора.
319
Реактивный характер внутреннего сопротивления модуляторной лампы
объясняется следующим образом. От контура Ct Ц задающего генератора
переменное напряжение высокой частоты подаётся на анод модуляторной
лампы и одновременно на её сетку через делитель, составленный из сопро-
тивления R и ёмкости С. Сопротивление R берётся значительно большим,
чем ёмкостное сопротивление конденсатора С. Поэтому ток в цепи RC прак-
тически совпадает по фазе с напряжением, подводимым от задающего гене-
ратора, т. е, переменным напряжением на аноде модуляторной лампы.
Напряжение на ёмкости С, а следовательно, и на сетке модуляторной лампы
будет отставать от тока на 90°. Под влиянием этого напряжения в лампе
возникает переменный анодный ток, который можно считать совпадающим
по фазе с напряжением на сетке- Но это означает, что он отстаёт по фазе
от анодного напряжения на 90°. Отсюда следует что внутреннее сопротив-
ление лампы действительно имеет индуктивный характер, т. е. промежуток
анод—катод лампы ведёт себя,, как индуктивность. Величина этой индуктивно-
сти зависит от крутизны характеристики лампы. Если, например, крутизна
уменьшится, то при прежних значениях напряжений переменный, анодный
ток станет меньше, а это равносильно тому, что внутреннее сопротивле-
ние увеличилось, т. е. увеличилась индуктивность, эквивалентная лампе.
Когда на сетку модуляторной лампы подаётся напряжение звуковой частоты,
то с этой частотой изменяются смещение на сетке и крутизна характеристики.
В результате будет меняться эквивалентная индуктивность лампы, а это вы-
зовет изменение частоты колебаний задающего генератора.
Если в делителе для подачи напряжения на сетку модуляторной лампы
поменять местами R и С и взять R много меньшим ёмкостного сопротивле-
ния конденсатора С, то, повторив проведённые выше рассуждения, придём
к выводу, что лампа эквивалентна некоторой ёмкости, величина которой также
зависит от смещения на сетке. Таким образом, в этом случае принцип модуля-
ции не изменится. Можно также в схеме модулятора с реактивной лампой
заменить конденсатор С катушкой индуктивности.
Следует отметить ещё одно преимущество частотной модуляции по срав-
нению с амплитудной модуляцией. Так как частотная модуляция произво-
дится в сравнительно маломощном задающем генераторе, то для её осуществ-
ления не требуется мощнйх модуляторов. Модулятор должен лишь воздейст-
вовать на параметры колебательного контура генератора для изменения
частоты его колебаний-
В гл. IX при рассмотрении приёма частотно-модулированных сигналов
даны некоторые дополнительные сведения о частотной модуляции.
§ 99.	ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1.	В чём заключается отличие генератора с самовозбуждением от гене-
ратора с посторонним возбуждением?
2.	Какая связь называется обратной связью?
3.	Каковы условия самовозбуждения лампового генератора?
4.	Контур лампового генератора имеет L = 120 мкгн и С == 200 пф.
Определите частоту колебаний генератора.
5.	Почему чрезмерно сильная обратная связь невыгодна для лампового
генератора?
6.	Лампа имеет ток насыщения /waf=200 ма. Анодное напряжение
Ua = 450 в. Какую полезную мощность может дать эта лампа в генераторе?
7.	В ламповом генераторе анодное напряжение Ua = 750 в и постоянная
составляющая анодного тока равна 1а—№ ма- Полезная мощность
=18 вт. Найдите мощность потерь на аноде Ра и кпд генератора.
8.	Какую роль играет напряжение смещения в ламповом генераторе?
9.	Всегда ли можно получить от лампового генератора полезную мощ-
ность /\=0,2 1нас Ua?
320
10.	Сопротивление контура генератора при резонансе = 10 000 ом
Переменное напряжение на контуре имеет амплитуду Ита =400 в. Найдите
мощность в контуре Рк,
11.	Что произойдёт в ламповом генераторе, если во время его работы
будет пробит сеточный конденсатор?
12.	Переменное напряжение на управляющей сетке лампы имеет ам-
плитуду Umc= 100 в и частоту / = 8000 кгц. Сопротивление Rc — 10 000 ом
включено между сеткой и катодом. Какая мощность тока высокой частоты
теряется в этом сопротивлении' Во сколько раз она уменьшится, если после-
довательно с Rc включить дроссель с индуктивностью £=2 мгн?
13.	' Почему напряжение смещения от сеточного сопротивления стано-
вится равным нулю, если колебания в генераторе прекращаются?
14* Начертите схему лампового генератора с индуктивной обратной
связью и параллельным анодным питанием, имеющего контур в цепи управ-
ляющей сетки, а вместо анодного дросселя активное сопротивление. Почему
такая схема годится только для маломощных ламповых генераторов?
15.	Начертите двухконтурную схему лампового генератора с параллель-
ным анодным питанием,
16.	Начертите двухтактную схему лампового генератора с ёмкостной
обратной связью и параллельным анодным питанием.
17.	Что произойдёт в схеме лампового генератора с параллельным анод-
ным питанием, если будет пробит разделительный конденсатор?
18.	Почему генератор с параллельным анодным питанием не может ра-
ботать без дросселя в анодной цепи?
19.	Чем удобна переменная индуктивная связь передатчика с антенной?
20.	Правильно ли, что главная задача усилителя мощности — увеличе-
ние мощности колебаний, созданных задающим генератором?
21.	Почему нельзя конденсатор настройки антенны насадить на одну
ось с конденсаторами настройки замкнутых контуров передатчика?
22.	Анодный контур усилителя мощности имеет данные: L = 80 мкгн и
С = 150 пф. Определите частоту колеб'аний передатчика.
23.	Объясните назначение антенного индикатора.
24.	Зависит ли частота передатчика от параметров его антенны?
25.	Зачем необходимо настраивать антенну передатчика на частоту коле,
баний задающего генератора?
26.	В чём вредное действие ёмкости анод—сетка в усилителе мощ-
ности?
27.	Начертите схему лампового передатчика с электронной связью, у
которого задающий генератор имеет индуктивную обратную связь.
28.	Зачем применяется удвоение частоты в ламповых генераторах?
29.	Как можно обычный усилитель мощности превратить в удвоитель?
30.	Каковы главные причины нестабильности частоты передатчика?
31.	Почему изменяется частота задающего генератора, если сменить
у него лампу?
32.	Чему равна толщина пластинки кварца на длину волны X = 40 л?
33.	Чем замечательны кварцевые пластинки нулевого среза?
34.	Начертите схемы кварцевых генераторов с дополнительной авто-
трансформаторной и ёмкостной обратной связью.
35.	Почему не включают ключ в одну из цепей задающего генератора?
36-	Можно ли включить ключ в цепь накала усилителя мощности?
37.	Что такое негативные сигналы?
38.	Почему в усилителях мощности нежелательно применять триоды?
39.	Начертите схему передатчика с посторонним возбуждением, имею-
щего задающий генератор по схеме с электронной связью на пентоде и уси-
литель мощности также на пентоде. Все остальные данные выберите сами.
40.	/ Где имеет большее значение повышение коэффициента полезного
действия: в задающем генераторе мощностью 5 вт или в мощной оконечной
ступени на 10 кет?
321
41.	Может ли удвоитель частоты работать в режиме колебаний пер-
вого рода?
42.	Могут ли быть генераторы с самовозбуждением без обратной связи?
43.	Каковы преимущества двухтактных схем ламповых генераторов?
44.	Почему для лампового генератора с самовозбуждением нежелатель-
но применять напряжение смещения от отдельного источника или применять
автоматическое напряжение смещения от анодного тока?
45.	Амплитуда тока высокой частоты в антенне передатчика без моду-
ляции составляет 20 а. При модуляции она увеличивается в некоторые мо-
менты до 32 а и уменьшается до 8 а. Каков коэффициент модуляции?
46	Можно ли сказать, что модуляция в радиотелефонном передатчике
происходит в модуляторе?
47.	Является ли коэффициент модуляции при радиотелефонной переда-
че постоянной величиной?
48.	Передатчик создаёт колебания с частотой 600 кгц. Он модулируется
синусоидальным звуком, имеющим частоту 200 гц. Из каких составных ко-
лебаний складываются в данном случае модулированные колебания?
49,	Что такое биения?
50.	Какова ширина полосы частот радиотелефонного передатчика, если
наивысшая частота модулирующих звуков составляет 2500 гц?
51.	В чём отличие модулированных колебаний при частотной модуляции
от таких же колебаний при амплитудной модуляции?
52.	Амплитуда тока в антенне при коэффициенте модуляции 100% воз-
растает вдвое и уменьшается до нуля. В каких пределах при этом изме-
няется мощность тока в антенне?
53.	Начертите схему передатчика с модуляцией на управляющую сет-
ку, имеющего следующие данные. Задающий генератор по схеме с автотранс-
форматорной обратной связью на пентоде с параллельным анодным пита-
нием. Усилитель мощности также на пентоде с параллельным анодным пи-
танием. Модулятор имеет одну ступень усиления на триоде с дроссельным
выходом, т. е. работает без модуляционного трансформатора.
54.	Схему анодной модуляции можно осуществить, заменив модуляцион-
ный дроссель обычным активным сопротивлением. Однако такая схема б’удет
иметь большой недостаток. Какой?
55.	Модуляционный дроссель имеет индуктивность £ = 40 гн. Опреде-
лите его сопротивление для токов с частотой 50 гц и 3200 гц.
56.	В схеме передатчика с анодной модуляцией конденсатор, шунтиру-
ющий анодную батарею, имеет ёмкость С=5000 пф. Достаточна ли она
для пропускания низкочастотной составляющей анодного тока?
57.	Начертите схему передатчика с электронной связью и модуляцией
на защитную сетку.
58.	Какое переключение надо сделать в схеме рис. 199, чтобы вместо
анодно-экранной модуляции получилась чисто анодная модуляция?
59.	В какой ступени передатчика осуществляется частотная модуляция?
60-	Начертите схему анодной модуляции с трансформатором, причём
модулятор должен представлять собой двухтактную ступень на триодах.
61.	В каких частях радиотелефонного передатчика возникают частотные
и нелинейные искажения? Дайте подробное объяснение.
ГЛАВА IX
РАДИОПРИЁМНИКИ
§ 100.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Радиоприёмники работают по следующему принципу. Радио-
волны, пересекая провод приёмной антенны, наводят в нём пере-
менную электродвижущую силу. Эта эдс создаёт в цепи антенны
переменный ток, частота колебаний которого равна частоте коле-
баний принятой радиоволны, т. е. частоте тока в антенне пере-
датчика. Однако мощность колебаний в приёмной антенне обыч
но ничтожна мала. Принятые колебания усиливаются в приёмни-
ках за счёт настройки контуров в резонанс, а также при помощи
электронных ламп.
Детекторные приёмники, наиболее простые по устройству, но
не имеющие электронных ламп и собственных источников элек-
троэнергии, позволяют принимать на телефон с незначительной
громкостью сигналы лишь мощных передающих радиостанций,
находящихся на сравнительно небольших расстояниях.
Ламповые приёмники за счёт применения усилительных
электронных ламп и источников электропитания дают большое
усиление и позволяют принимать с достаточной громкостью на
телефон или громкоговоритель слабые сигналы маломощных и
отдалённых радиостанций. Существуют также приёмники с полу-
проводниковыми приборами, заменяющими лампы. Они рассмат-
риваются в гл. XI.
Усиление принятых сигналов является первой задачей радио-
приёмников, Даваемое одной усилительной ступенью усиление час-
то оказывается недостаточным. Поэтому колебания, усиленные
в первой ступени приёмника, подводят для дальнейшего усиления
ко второй ступени, затем к третьей и т. д., пока они не будут
усилены в нужной степени. Число ступеней усиления в приёмнике
бывает до 4—6 и больше. Общий коэффициент усиления
всего приёмника равен произведению коэффициентов усиления
отдельных ступеней и может составлять несколько миллионов.
323
Второй задачей радиоприёмника является выделение сигна-
лов нужной радиостанции. В приёмной антенне возникает мно-
жество различных колебаний высокой частоты, так как на неё
действуют радиоволны, приходящие от многих радиостанций. Бла-
годаря наличию в приёмнике колебательных контуров, настраи-
ваемых в резонанс на частоту нужной радиостанции, получается
усиление сигналов только данной радиостанции. Это важное свой-
ство приёмника называют избирательностью (или селективно-
стью). Если приёмник не будет обладать избирательностью, то
все сигналы от различных радиостанций смешаются и приём нуж-
ной станции не будет возможен.
Третьей задачей радиоприёмника является детектирование,
т. е. преобразование колебаний высокой частоты в колебания низ-
кой частоты, повторяющие собой модулирующий сигнал (речь,
музыку и т. д.). Полученные в результате детектирования электри-
ческие колебания низкой частоты обычно сно-ва усиливаются и по-
ступают в телефон или громкоговоритель, где и превращаются
в звуковые колебания.
Ламповые приёмники бывают двух типов. Если в приёмнике
преобразование частоты совершается только один раз, т. е. коле-
бания высокой частоты превращаются в колебания низкой час-
тоты, то такой приёмник называется приёмником прямого усиле-
ния. Приёмники этого типа просты по устройству и в прошлом
имели широкое распространение. В настоящее время их почти
полностью заменили приёмники другого типа — супергетеродины,
или приёмники с преобразованием частоты, более сложные по уст-
ройству, но дающие большее усиление и большую избирательность,
чем приёмники прямого усиления (см. § 108).
В этих приёмниках колебания высокой частоты, принятые ан-
тенной, в специальной ступени преобразуются в колебания иной,
постоянной для данного приёмника, высокой частоты. После этого,
производится основное усиление сигналов и при помощи несколь-
ких резонансных контуров обеспечивается нужная избиратель-
ность. Затем сигналы подвергаются детектированию, т. е. коле-
бания высокой частоты преобразуются в колебания низкой ча-
стоты, как и в приёмнике прямого усиления.
Таким образом, в супергетеродинном приёмнике1 преобразо-
вание частоты совершается два раза. Именно благодаря первому
преобразованию частоты удалось осуществить приёмники с боль-
шим усилением и хорошей избирательностью, что необходимо для
приёма слабых сигналов.
§ 101.	ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРИЁМНИКОВ
Современный приёмник должен давать хорошую слышимость
при приёме слабых сигналов в нужном диапазоне волн, иметь
хорошую избирательность и вносить возможно меньшие иска-
жения. Очень важно, чтобы приёмник работал устойчиво. Его на-
324
стройка ма заданную волну не должна самопроизвольно значи-
тельно изменяться, чтобы не произошло исчезание слышимости
сигналов. Во многих случаях приёмники, настроенные на опреде-
лённую волну, должны обеспечивать возможность устойчивой
связи без дополнительной подстройки и без поиска сигналов кор-
респондента путём изменения настройки приёмника.
Каждый приёмник характеризуется следующими основными
величинами.
Выходное напряжение и выходная мощность. Последняя, око-
нечная, ступень приёмника отдаёт телефону или громкоговори-
телю некоторую мощность тока низкой частоты, которую называют
выходной мощностью. На зажимах телефона или громкоговори-
теля получается напряжение, называемое выходным напряже-
нием. Для громкого приёма на телефон выходная мощность долж-
на быть около 10—20 мет, а выходное напряжение составляет
15—20 в для высокоомного телефона и 2—3 в для низкоомного.
Приёмники, работающие на громкоговоритель, имеют значитель-
но большую выходную мощность (от десятков милливатт до не-
скольких ватт).
Чувствительность. Способность приёмника принимать слабые
сигналы радиостанций называется чувствительностью. Чувстви-
тельность приёмника определяется величиной напряжения высо-
кой частоты, которое необходимо подвести к его входу (зажи-
мы антенна — земля), чтобы получить нормальную выходную,
мощность, т. е. нормальный приём. Чем меньше входное напря-
жение, нужное для нормального приёма, тем выше чувствитель-
ность приёмника. У современных приёмников чувствительность бы-
вает от нескольких микровольт до нескольких милливольт и за-
висит от качества и количества ступеней усиления. Нельзя, одна-
ко, делать очень много ступеней, так как при этом неизбежно воз-
растают искажения, шумы и трудно добиться устойчивой рабо-
ты приёмника.
Избирательность (селективность). Способность приёмника вы-
делять сигналы нужной радиостанции из сигналов других радио-
станций, имеющих иную длину волны, называется избиратель-
ностью. Иначе говоря, избирательность есть способность приёмни-
ка принимать колебания в сравнительно узкой полосе частот.
При современном развитии радио, когда большое количество
радиостанций работает на весьма близких друг к другу волнах,
необходимо, чтобы приемник обладал высокой избирательно-
стью. Чем выше она, чем уже полоса частот колебаний, пропу-
скаемых приёмником, тем меньше будут чувствоваться помехи от
других радиостанций.
Избирательность характеризуют при помощи резонансных кри-
вых, называемых кривыми избирательности. Такая кривая долж-
на учитывать избирательные свойства всего приёмника и поэтому
она обычно представляет собой график зависимости выходного
325
напряжения V вых от частоты f напряжения на входе. На рис. 203а
дана кривая избирательности хорошего -приёмника. Она пока-
зывает, что приёмник принимает сигналы в полосе частот, кото-
рая для примера взята равной 10 кгц, а сигналы мешающих
радиостанций, имеющих чистоты, лежащие вне Пределов этой
полосы, ослаблены во много раз. Примеры плохих кривых изби-
Рис. 203. Различные формы кривых избирательности приёмника
рательности, при которых могут наблюдаться сильные помехи от
других радиостанций, приведены на рис. 2036 и в. Если избира-
тельность чрезмерно высока, то полоса частот пропускаемых ко-
лебаний становится весьма узкой. Это выгодно для приёма теле-
графных сигналов, но при приёме радиовещательных передач
будут получаться значительные частотные искажения. Таким об-
разом, для каждого вида приёма (радиотелеграф, радиотелефон,
радиовещание) желательно иметь свою определённую полосу
частот пропускаемых колебаний.
Избирательность часто выражают величиной ослабления сиг-
нала при расстройке на определённое число килогерц. По кривой
избирательности можно определить, во сколько раз уменьшается
выходное напряжение при той или иной расстройке. При хорошей
избирательности расстройка на 5 кгц должна давать ослабление
сигнала не меньше чем в 100 раз.
Избирательность зависит от числа колебательных контуров и
их качества. Чем больше настроенных в резонанс контуров в
приёмнике и чем эти контуры лучше, т. е. чем меньше их зату-
хание, тем выше избирательность. Большое число резонансных
контуров практически можно применить только в супергетеро-
динных приёмниках.
Качество воспроизведения. Чем меньше искажений вносит
приёмник, тем выше качество воспроизведения. В гл. VII были
рассмотрены частотные и нелинейные искажения, вносимые уси-
лителем низкой частоты. В приёмнике частотные искажения полу-
чаются не только в усилителе низкой частоты, но и за счёт резо-
нансных свойств колебательных контуров.
Чем шире полоса частот колебаний, пропускаемых приёмником,
тем естественнее получается звучание речи и музыки. Для приё-
ма речевых передач достаточно, чтобы пропускались колебания
326
в полосе частот 200—2000 гц, а при приёме музыкальных пере-
дач эта полоса частот должна быть 100—5000 гц для удовлетво-
рительного воспроизведения и 50—10 000 гц для хорошего вос-
произведения. Однако требование пропускания колебаний в ши-
рокой полосе частот находится в противоречии с требованием вы-
сокой избирательности. Увеличение избирательности ведёт к
уменьшению полосы частот пропускаемых колебаний и к ухудше-
нию естественности воспроизведения звука. При высокой избира-
тельности особенно резко снижается слышимость звуков верхних
частот, так как вследствие острой формы кривой резонанса среза-'
ются колебания боковых частот, наиболее отличающихся от несу-
щей частоты, а они соответствуют звукам высокого тона.
Идеальная кривая резонанса должна иметь прямоугольную
форму, показанную на рис. 203г. Тогда колебания всех частот,
излучаемые радиостанцией, будут пропускаться равномерно. Ре-
альные кривые резонанса, приведённые на рис. 203а, бив, дают
ослабление колебаний боковых частот. Улучшение звучания иног-
да можно получить, если несколько расстроить контуры, чтобы
максимум кривой резонанса соответствовал не несущей частоте,
а некоторой боковой. Точная настройка на несущую частоту даёт
приглушённое звучание с недостатком звуков высоких тонов, а
смещение настройки в сторону боковых частот возвращает пере-
даче эти звуки, необходимые для естественного звучания. Хоро-
шую избирательность с достаточно широкой полосой частот про-
пускаемых колебаний можно получить при помощи полосовых
фильтров, описываемых в § 110.
Диапазон волн. Приёмник должен давать настройку на необ-
ходимый диапазон волн. Желательно, чтобы его чувствитель-
ность и избирательность были одинаковы на всём диапазоне. Ра-
диовещательные приёмники имеют обычно диапазоны средних
волн 200—600 м (1500—500 кгц) и длинных волн 750—2000 м
(400—150 кгц), а также коротковолновый диапазон 15—50 м
(20—6 Мгц). Специальные приёмники строятся на иные диа-
пазоны.
К приёмникам предъявляют также требования устойчивости
и надёжности в работе, экономичности в потреблении энергии
от источников электропитания, удобства и простоты управления,
прочности, доступности монтажа для ремонта и др.
§ 102.	ДЕТЕКТИРОВАНИЕ
Радиотелефонный передатчик излучает модулированные вол-
ны, под влиянием которых в приёмной антенне возникают моду-
лированные колебания высокой частоты. Превращение модули-
рованных колебаний высокой частоты в колебания звуковой ча-
стоты есть детектирование.
Если модулированный ток высокой частоты пропустить через
телефон, то никакого звука не получится, так как мембрана, обла-
327
дая инерцией, не может совершать колебания с высокой частотой
и останется неподвижной. Иначе говоря, модулированный ток
не содержит в себе составляющей звуковой частоты, способной
привести в колебание мембрану телефона. Если бы даже мембра-
на телефона совершала колебания с высокой частотой, то всё рав-
но ничего не было бы слышно, так как ухо человека не воспри-
нимает в виде звука колебания высокой частоты.
Детектирование осуществляется при помощи ocoda>ix прибо-
ров — детекторов, обладающих несимметричной проводимостью,
т. е. неодинаково проводящих ток в разных направлениях. При
пропускании тока в прямом направлении детекторы имеют не-
большое сопротивление, а при обратном направлении тока их со-
противление гораздо больше. Детекторы некоторых типов совер-
шенно не пропускают ток в одном направлении.
Модулированные колебания, пропущенные через детектор, те-
ряют свою симметричную форму, характерную тем, что соседние
положительная и отрицательная полуволны имеют примерно оди-
наковую амплитуду. После детектирования вследствие несиммет-
ричной проводимости одни полуволны, например отрицательные,
становятся гораздо меньше по амплитуде, чем другие — положи-
тельные, или даже совершенно уничтожаются. В результате. по-
лучается несимметричный переменный (или пульсирующий) мо-
дулированный ток.
Составляющая.
б)
t
Рис. 204. Графики, поясняющие процесс детектирования
На рис. 204а показаны графики модулированного напряжения,
подводимого к детектору, и пульсирующего тока, полученного
в детекторе (рис. 2046). График тока относится к случаю, когда
детектор совершенно не пропускает (срезает) отрицательные по-
луволны.
Ток детектора представляет собой сумму модулированного
тока высокой частоты, постоянного тока и переменного тока зву-
ковой частоты. Сумма постоянного тока и тока звуковой частоты
328
составляет ток, пульсирующий со звуковой частотой. Он показан
на рис. 2046 жирной штриховой линией.
Таким образом, в результате детектирования появились посто-
янная составляющая и составляющая низкой (звуковой) частоты,
которых не было в модулированном колебании.
Для приведения в действие мембраны телефона используется
низкочастотная составляющая. Постоянная составляющая и со-
ставляющая высокой частоты для получения звука никакой роли
не играют.
Итак, при детектировании модулированные колебания воздей-
ствуют на детектор, имеющий несимметричную проводимость, в
результате чего появляется ток звуковой частоты, который может
привести в действие телефон или громкоговоритель.
§ 103.	ПРИЁМНИКИ С КРИСТАЛЛИЧЕСКИМ ДЕТЕКТОРОМ
Наиболее (простыми являются приёмники с кристаллическими
детекторами, называемые детекторными приёмниками. Кристал-
лический детектор, называемый иначе кристаллическим или полу-
проводниковым диодом, представляет собой контакт между про-
водящим кристаллом и металлом. Подробное рассмотрение уст-
ройства кристаллических детекторов и физических процессов в
них дано в гл. XI.
Для хорошего приёма нужно, чтобы контакт кристалла с ме-
таллом обладал достаточной «чувствительностью», т. е. хорошим
детекторным эффектом. В старых конструкциях детекторов кри-
сталл помещался в специальную чашечку и зажимался в ней вин-
товой крышкой или легкоплавким металлом. Наиболее употре-
бительным был кристалл гален,
представляющий собой искусст-
венный сернистый свинец (сое-
динение свинца с серой). Для
контакта применялась стальная
или медная проволочка диамет-
ром 0,15—0,25 мм. Конец её за-
острялся, например, путём косо-
го среза. Проволока укрепля-
лась на рычажке, который мож-
но было передвигать. Эти детек-
торы были неустойчивы в рабо-
те, так как чувствительная точ-
ка легко сбивалась от незначи-
тельных толчков. Приём ослаб-
Рис. 205. Устройство кремниевого
кристаллического детектора с постоян-
ной точкой
лялся или совсем исчезал и приходилось находить новую точку.
От поисков новых точек кристалл царапался и портился.
Теперь выпускаются германиевые и кремниевые детекторы с
постоянной точкой. На рис. 205 показана конструкция кремние-
329
вого детектора в штепсельной вилке, в которой кристалл кремния
имеет контакт с пружинкой из листовой бронзы или латуни. Если
у такого детектора "с течением времени снизится чувствительность,
то можно найти новую хорошую точку, вращая чашечку с кри-
сталлом при помощи отвёртки.
На рис. 206а приведена схема простейшего детекторного при-
ёмника. Антенный контур состоит из катушки L и конденсатора
С, при помощи которого производится настройка на частоту при-
нимаемой радиостанции. Модулированное напряжение высокой
частоты, получающееся на катушке L, воздействует на детектор-
ную цепь, состоящую из детектора Д и телефона Т. Детектор,
осуществляет выпрямление тока и слагающая звуковой частоты
приводит в колебание мембрану телефона.
Рис. 206. Схемы простейших детекторных приёмников
Схема приёмника рис. 206а называется простой схемой, так
как антенна входит в состав колебательного контура приёмника.
Сама антенна обладает собственной длиной волны, зависящей от
длины её провода. Катушка L, включённая в антенну, удлиняет
ее волну, а конденсатор С, включённый последовательно, укора-
чивает волну вследствие того, что общая ёмкость при последова-
тельном соединении уменьшается. Наоборот, включение конден-
сатора С параллельно ёмкости самой антенны даёт увеличение
330
общей ёмкости, а значит, и удлинение волны. Для перекрытия
широкого диапазона в детекторных приёмниках иногда приме-
няют переключение конденсатора последовательно и параллель-
но катушке или применяют катушки с отводами и переключате-
лем (рис. 2066). В более дешёвых детекторных приёмниках для
плавной настройки включают вариометр (рис. 206в). Иногда до-
полнительно присоединяют постоянные конденсаторы последова-
тельно для укорачивания волны и параллельно для её удлине-
ния.
Детекторная цепь имеет сравнительно небольшое сопротивле-
ние и довольно сильно шунтирует контур приёмника, ухудшая
его добротность. В некоторых случаях можно получить увеличе-
ние громкости и улучшение избирательности, если уменьшить
связь контура с детекторной цепью, например, присоединив её
только к части катушки контура. Поэтому приёмники иногда
делают с переменной детекторной связью (рис. 206г).
Детекторный приёмник имеет низкую чувствительность и
плохую избирательность. Главным недостатком его является ма-
лая громкость приёма, так как он работает исключительно за счёт
энергии принятых колебаний. Даже при близко расположенной
радиовещательной станции с детекторным приёмником можно
получить громкий приём только на телефон. Мощные радиове-
щательные станции уверенно принимаются детекторным приём-
ником на расстояниях примерно до 500 км. Приём на больших
расстояниях возможен, но он не будет регулярным и слышимость
будет слабой. Для улучшения работы приёмника надо увеличить
высоту и длину антенны и свести к минимуму потери энергии в
антенном устройстве и в контуре приёмника. Сопротивления ан-
тенны, заземления и катушки контура должны быть минималь-
ными. Конденсатор контура должен иметь воздушный диэлектрик
для уменьшения потерь. Важную роль играет качество детектора
и телефона.
Телефон лучше применить пьезоэлектрический, как более чув-
ствительный. Электромагнитный телефон должен быть высокоом-
ным. Параллельно электромагнитному телефону присоединяется
блокировочный конденсатор ёмкостью до 1000—2000 пф, пока-
занный на приведённых выше схемах. Через него переменное
напряжение высокой частоты от контура подаётся на детектор.
При отсутствии конденсатора значительная часть этого напря-
жения была бы потеряна на сопротивлении телефона. Кроме того,
конденсатор, заряжаясь от импульсов тока, проходящих через
детектор, разряжается на телефон, т. е. действует подобно пер-
вому конденсатору оглаживающего фильтра выпрямителя. В ре-
зультате напряжение звуковой частоты на телефоне повышается
и громкость приёма увеличивается. Однако применение блокиро-
вочного конденсатора не обязательно, так как его роль в извест-
ной степени выполняет ёмкость шнура телефона.
331
§ 104.	ПРИЕМНИК ПРЯМОГО УСИЛЕНИЯ
Ламповые приёмники несравненно чувствительнее и избира-
тельнее детекторных приёмников. Они дают возможность прини-
мать отдалённые радиостанции и получать громкоговорящий
приём. Принципиальная чособенность лампового приёмника со-
стоит в том, что он обладает собственным источником энергии в
виде анодной батареи или выпрямителя, причём энергия принятых
волн лишь управляет энергией анодного источника. В ламповом
приёмнике при помощи электронных ламп производится уси-
ление колебаний в десятки и сотни тысяч и даже в мил-
лионы раз.
Принцип устройства приёмников прямого усиления показан
на блок-схеме рис. 207.
частоты	мы
Рис. 207. Блок-схема приёмника прямого усиления
Колебания из антенны попадают сначала во входную часть
приёмника, представляющую собой контур, связанный с антенной.
Для примера на схеме рис. 207 показана индуктивная связь ан-
тенны с входным контуром, применяемая довольно часто. Вход-
ной контур, настраиваемый на частоту принимаемых сигналов,
даёт некоторое усиление и осуществляет предварительную изби-
рательность, т. е. выделяет сигналы нужной радиостанции из мно-
жества различных колебаний, созданных в антенне волнами раз-
ных станций. От входного контура колебания подводятся к уси-
лителю напряжения высокой частоты (УВЧ), имеющему обычно
не более двух ступеней. Усилитель высокой частоты при помощи
электронных ламп и настроенных в резонанс контуров даёт зна-
чительное усиление и повышение избирательности.
После усиления колебания высокой частоты попадают в де-
текторную ступень. Детекторная ступень обычно также и усиливает
колебания. Полученные после детектора колебания звуковой ча-
стоты усиливаются в ступенях усиления напряжения низкой час-
стоты (УНЧ), число которых редко бывает более двух. От по-
332
следней ступени колебания звуковой частоты попадают в громко-
говоритель или телефон.
Для краткой характеристики приёмников прямого усиления
приняты следующие условные обозначения. Буквой V обозна-
чается детекторная ступень. Число ступеней УВЧ указывается
цифрой до буквы V, а число ступеней УНЧ — цифрой после бук-
вы V. Например: 1-V-1 —приёмник, имеющий одну ступень УВЧ,
детектор и одну ступень УНЧ, 0-V-0 — одноламповый приёмник
без усиления высокой и низкой частоты, 0-V-2 —приёмник без
усиления высокой частоты, но с двумя ступенями усиления низ-
кой частоты. Все ступени приёмника получают питание от источ-
ника накала и источника анодного напряжения, в качестве кото-
рых могут применяться сухие батареи, аккумуляторы, или выпря-
митель. На блок-схеме источники питания обычно не показы-
ваются.
Главной ступенью любого приёмника является детекторная
ступень, без которой приёмник работать не может. Усилители
высокой частоты и низкой частоты вообще необязательны. Но
без, усиления высокой частоты приёмник имеет недостаточную
чувствительность и плохую избирательность, а усиление низкой
частоты необходимо для увеличения громкости приёма.
§ 105.	ДИОДНЫЙ ДЕТЕКТОР
Приёмник с диодным детектором можно сделать по схеме
любого приёмника с кристаллическим детектором, заменив пос-
ледний диодом. Такая схема позволяет принимать передачу мест-
ных станций на телефон. Диод работает устойчиво, но при приёме
слабых колебаний даёт по сравнению с кристаллическим детек-
тором несколько меньшую громкость.
В современных многоламповых супергетеродинных приёмни-
ках диодный детектор применяется очень часто для детектиро-
вания сравнительно сильных колебаний, полученных после уси-
ления сигналов предыдущими ступенями. Достоинством диодного
детектора является малое искажение колебаний звуковой часто-
ты. Его недостаток—отсутствие усиления колебаний.
На рис. 208а графически показан процесс детектирования дио-
дом. Вдоль нижней вертикальной оси изображена кривая моду-
лированного напряжения, подаваемого на диод от колебатель-
ного контура, а вдоль правой горизонтальной оси построен с по-
мощью характеристики диода график пульсирующего анодного
тока. Этот ток содержит,, кроме составляющей высокой частоты,
ещё постоянную составляющую и составляющую низкой частоты.
Следует заметить, что для упрощения графики на рис. 208а при-
ведены для случая, когда последовательно с диодом не включено
никакого сопротивления.
833
w
GO
Состовпикнци» н ч
Рис. 208. Графическое изображение детектирования с помощью диода (а и б) и схемы диодных детекторов:
в) последовательная, г) параллельная
Две схемы диодных детекторов показаны на рис. 208в и г.
В схеме рис, 208в, называемой последовательной, нагрузочное
сопротивление R включено последовательно с диодом. Перемен-
ное модулированное напряжение с контура LC подаётся на диод,
т. е. играет роль анодного напряжения. Сопротивление R имеет
величину порядка 0,1—0,5 Мом. Чтобы на нём не получалась по-
теря значительной части переменного напряжения высокой ча-
стоты, его всегда шунтируют конденсатором С] ёмкостью
100—200 пф, сопротивление которого для токов высокой частоты
невелико.
Полученный в диоде благодаря его односторонней проводи-
мости пульсирующий ток протекает следующим образом. Его
составляющая высокой частоты проходит через конденсатор С\
и контур LC. Постоянная составляющая и составляющая низкой
частоты проходят через катушку контура L и сопротивление R,
создавая на нём напряжение, пульсирующее со звуковой ча-
стотой.
Нагрузочное сопротивление R включено специально для того,
чтобы в результате работы детектора получить переменное напря-
жение низкой частоты. Это напряжение обычно подаётся через
разделительный конденсатор С2 на усилитель низкой частоты.
Разделительный конденсатор служит для того, чтобы на УНЧ
не подавалось постоянное напряжение, также получающееся на
сопротивлении R. Ёмкость конденсатора С2 должна быть значи-
тельной, не менее нескольких тысяч пикофарад, чтобы он хорошо
пропускал колебания низкой частоты.
Шунтирующий нагрузочное сопротивление R конденсатор Ci
не только служит для подачи через него переменного напряжения
от контура на диод, но также сглаживает пульсации напряжения
на сопротивлении R и повышает это напряжение, т. е. действует
аналогично первому конденсатору сглаживающего фильтра вы-
прямителя (см. гл. V, § 56).
За счёт действия конденсатора С} постоянное напряжение и
напряжение низкой частоты на сопротивлении R повышаются.
На рис. 2086 показан график напряжения, получающегося на
нагрузочном сопротивлении R при детектировании модулирован-
ных колебаний. Каждый импульс тока, проходящего через диод,
подзаряжает шунтирующий конденсатор Сь который в проме-
жутке между импульсами тока разряжается на сопротивление R.
В результате этого высокочастотные пульсации напряжения рез-
ко уменьшаются, а постоянная составляющая напряжения и со-
ставляющая низкой частоты, показанные на графике, становятся
значительно больше (в 2,5—3 раза), чем при отсутствии шунти-
рующего конденсатора. Следует иметь в виду, что во всех случаях
детектирования при наличии такого конденсатора происходит
процесс, изображённый на рис. 2086.
Схема рис. 208г, называемая параллельной, имеет парал-
лельное соединение диода и нагрузочного сопротивления R. Пере-
335
менное напряжение от контура LC подаётся на диод через кон-
денсатор Ci ёмкостью 100—200 пф. Высокочастотная составляю-
щая анодного тока диода проходит через этот конденсатор и кон-
тур, а постоянная и низкочастотная составляющие проходят через
нагрузочное сопротивление R, так как конденсатор не про-
пускает постоянный ток и представляет очень большое сопро-
тивление для тока низкой частоты. На сопротивлении R полу-
чается постоянное напряжение и напряжение звуковой частоты.
Последнее через конденсатор С2 подаётся на УНЧ.
Диод имеет сравнительно небольшое внутреннее сопротивле-
ние, которым он шунтирует контур LC, внося в последний зна-
чительное затухание. В результате избирательность контура за-
метно ухудшается. Диодный детектор не нуждается в анодном
питании. Для его работы необходимо только питание накала.
§ 106.	СЕТОЧНЫЙ ДЕТЕКТОР
В приёмниках прямого усиления обычно применяется сеточ-
ный детектор. В нём детектирование, подобное диодному, проис-
ходит в цепи управляющей сетки. Роль диода выполняет проме-
жуток между сеткой и катодом, причём сетка является анодом
диода (рис. 2Q9), Так же, как и в схеме диодного детектора, в
цепь. управляющей сетки включены большое сопротивление Rc
и конденсатор Сс. В схеме рис. 209а сопротивление включено
последовательно с участком сетка—катод и шунтировано конден-
сатором. Эта схема аналогична последовательной схеме диод-
ного детектора (рис. 208в). В схеме рис. 2096 сопротивление Rc
Рис. 209. Схемы сеточного детектирования
включено параллельно промежутку сетка — катод, как в парал-
лельной схеме диодного детектирования (рис. 208г). Обычно Сс
называют сеточным конденсатором, a Rc—сеточным сопротив-
лением или сопротивлением утечки или утечкой сетки, ёмкость Сс
не превышает 100—200 пф, a Rc имеет величину от одного до
нескольких мегомов.
В результате детектирования модулированных колебаний в
цепи сетки появляется пульсирующий ток, состоящий из трёх
336
составляющих. Составляющая высокой частоты проходит через
сеточный конденсатор, две другие составляющие проходят через
сопротивление утечки и создают на нём напряжение, меняющееся
со звуковой частотой.
Оно воздействует в а анодный ток, в котором появляются пуль-
сации звуковой частоты. Иначе говоря, переменное напряжение
звуковой частоты, получившееся в результате детектирования на
сопротивлении RCi усиливается триодом на прямолинейном участ-
ке характеристики анодного тока. Одновременно триод усиливает
и переменное напряжение высокой частоты, так как оно тоже
имеется на сетке. По существу в сеточном детекторе происходят
три процесса: диодное детектирование в цепи сетки, усиление
колебаний низкой частоты и усиление колебаний высокой час-
тоты.
Для лучшей работы сеточного детектора рабочая точка долж-
на находиться на прямолинейном участке характеристики анод-
ного тока и на изгибе характеристики сеточного тока.
На схемах рис. 209 в анодную цепь включено нагрузочное со-
противление Ra, на котором создаётся усиленное напряжение
звуковой частоты. Это напряжение подаётся для дальнейшего
усиления через разделительный конденсатор С2 в УНЧ. При от-
сутствии в приёмнике усилителя низкой частоты вместо R а вклю-
чается телефон. В схемах рис. 209 усиление колебаний высокой
частоты не используется. Поэтому высокочастотная составляющая
анодного тока пропускается мимо Ra через конденсатор Сг ёмко-
стью не более нескольких сотен пикофарад, включённый между
анодом и катодом.
У некоторых ламп, например, имеющих бариевый катод пря-
мого накала, сеточный ток начинается не при нулевом напряже-
нии на сетке, а при положительном напряжении порядка несколь-
ких десятых долей вольта. Для таких ламп желательно присоеди-
нять сопротивление утечки Rc к плюсу батареи накала, чтобы
дать некоторый положительный потенциал на сетку и сместить
рабочую точку в область, где характеристика сеточного тока имеет
изгиб.
У ламп с оксидным катодом сеточный ток, наоборот, на-
чинается при небольшом отрицательном напряжении на сетке, и
для них желательно Rc присоединять к минусу накала или просто
к катоду в том случае, если он подогревный.
Сеточный детектор очень чувствителен к слабым сигналам и
даёт более громкий приём, чем диодный детектор. Но при силь-
ных сигналах на сопротивлении утечки Rc получается большое
отрицательное напряжение смещения, которое сдвигает рабочую
точку на характеристике анодного тока влево к нижнему изгибу,
и тогда усиление происходит со значительными нелинейными ис-
кажениями. Для сеточного детектора могут с успехом применять-
ся пентоды.
337
§ 107.	АНОДНЫЙ ДЕТЕКТОР
Анодное детектирование состоит в том, что рабочая точка при
помощи отрицательного напряжения смещения на сетке устанав-
ливается на нижнем изгибе характеристики анодного тока'
(рис. 210). При этом отрицательные полуволны усиливаются го-
Рис. 210. График анодного детектирования и схема
анодного детектора
раздоменьше, чем по-
ложительные. Пуль-
сации анодного тока
получаются несим-
метричными и в нём
появляется слагаю-
щая низкой частоты.
В схеме анодного
детектора по рис. 210
напряжение смеще-
ния подаётся от се-
точной батареи Бс,
но вполне возможно
применить автомати-
ческое напряжение
смещения(см. гл. VII,
§ 77). Назначение Ra,
С2 и Ci такое же,
•как и в схеме сеточ-
ного детектора.
Анодное детекти-
рование мало пригод-
но для слабых сигна-
лов, так как при не-
больших амплитудах
подводимых напря-
жений захватывает-
ся незначительный участок характеристики, имеющий ми-
лую крутизну. Вообще анодный детектор менее чувствителен,
чем сеточный, так как в нём работа происходит на нижнем изгибе,
а в сеточном детекторе — на прямолинейном участке характери-
стики анодного тока, обладающем максимальной крутизной.
Анодное детектирование целесообразно применять для сильных
сигналов, у которых положительные полуволны будут захватывать
прямолинейный участок характеристики.
В приёмниках прямого усиления анодное детектирование не
применяется из-за малой его чувствительности. Достоинством
анодного детектора является работа без сеточного тока. Поэтому
участок сетка — катод имеет очень большое сопротивление и
незначительно шунтирует контур, ухудшая его избирательность в
меньшей степени, чем диодный или сеточный детекторы.
338
Сравнивая все три способа детектирования, можно прийти к
следующим выводам:
1)	сеточный детектор наиболее чувствителен, т. е. даёт наи-
большее усиление, но вносит значительные искажения при силь-
ных сигналах и несколько ухудшает избирательность контура;
2)	анодный детектор даёт меньшее усиление, особенно при
слабых сигналах, но хорошо детектирует сильные сигналы и не
ухудшает избирательности контура;
3)	диодный детектор имеет малую чувствительность, так как
не даёт усиления и ухудшает избирательность контура, но вносит
наименьшие искажения даже при весьма сильных сигналах.
§ 108. ПРИНЦИП СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО ПРИЕМА
И ЕГО ОСОБЕННОСТИ
Супергетеродинный приём состоит в преобразовании принятых
колебаний высокой частоты в колебания промежуточной частоты
(ПЧ), величина которой для данного приёмника постоянна. Про-
межуточная частота является также высокой частотой, но обычно
она ниже частоты принимаемых сигналов. Так как промежуточная
частота на всём диапазоне остаётся одинаковой, то усиление и чув-
ствительность супергетеродинного приёмника более постоянны, не-
жели у приёмника прямого усиления. В супергетеродинных при-
ёмниках можно применить большое число ступеней усиления и
настроенных контуров. Поэтому такие приёмники могут иметь
большую чувствительность и избирательность.
Для преобразования частоты сигнала в промежуточную частоту
в приёмнике генерируются собственные колебания, которые скла-
дываются с принимаемыми колебаниями. Если частоты этих двух
колебаний не одинаковы, то получаются биения с частотой, рав-
ной разности частот складываемых колебаний. После детектиро-
вания выделяется колебание с частотой биений, которое и яв-
ляется колебанием промежуточной частоты. Промежуточная ча-
стота в супергетеродинных приёмниках выбирается обычно в пре-
делах 110—130, 450—470 или 550—570 кгц. В некоторых случаях
она бывает более высокой, например 1100 или 1600 кгц. Если, на-
пример, частота сигнала 2000 кгц, а промежуточная частота вы-
брана 460 кгц, то необходимо в приёмнике генерировать колеба-
ния с частотой, отличающейся от 2000 кгц на 460 кгц. Это может
быть частота 1540 кгц или 2460 кгц. В обоих случаях после детек-
тирования биений получатся колебания промежуточной частоты
460 кгц.
В супергетеродинных приёмниках для длинных, средних и ко-
ротких волн частота собственных колебаний обычно выбирается
выше частоты сигнала.
На рис. 211 приведена развёрнутая блок-схема супергетеро-
динного приёмника. Модулированные колебания, например, с ча-
339
Колебания В ч
Усиленные
колебания в ч
Колебания
промежуточной
частоты
УбОкгц
2000 кгц,
Усиленные колеба-
ния п у
Колебания нч Усиленные
колебания нч
Г
Смеситель
(1-й детек-
тор)
Преобразователь
уастоты
Усилитель
промежуточ-
ной частоты
(УЛЧ)
— Усилитель
низкой
уастоты
(УНУ)
__,'Колебания
/гетеродина
/рубОкге
/ h
Тегеран \ Телеграф
«59кгц ———
бз
Гетеродин
Гетеродин
Рис. 211. Развёрнутая блок-схема супергетеродинного приёмника
стотой 2000 кгц, поступают из антенны через входной контур LXCX
в усилитель высокой частоты, имеющий обычно не более одно;)
ступени. Он называется часто преселектором, так как даёт неко-
торую предварительную селекцию или выделение сигнала. Иногда
усилитель высокой частоты для упрощения приёмника отсутст-
вует. От усилителя высокой частоты колебания подводятся к сле-
дующей ступени приёмника — преобразователю частоты, состоя-
щему из смесителя (или первого детектора) и гетеродина.
Гетеродин является маломощным генератором и служит для
генерации колебаний вспомогательной частоты, которая в нашем
примере взята 2460 кгц. Эти колебания подаются на смеситель
и складываются в нём с колебаниями сигнала. Возникают биения,
которые после детектирования в том же смесителе создают коле-
бания промежуточной частоты 460 кгц'), модулированные так
же, как и колебания принимаемого сигнала. Одновременно с пре-
образованием частоты смесительная ступень почти всегда даёт
также и усиление колебаний промежуточной частоты. Далее ко-
лебания подаются на усилитель напряжения промежуточной ча-
стоты (УПЧ), имеющий обычно одну, две ступени и представля-
ющий собой по существу усилитель высокой частоты. От УПЧ
колебания поступают на второй детектор, часто называемый про-
сто детектором, в котором они преобразовываются в колебания
низкой частоты, усиливающиеся далее усилителем низкой часто-
ты, имеющим также не более одной, двух ступеней. Контуры уси-
лителя промежуточной частоты настраиваются на постоянную
частоту при помощи подстроечных конденсаторов или сердечников
из магнитодиэлектрика. Входной контур L\C\, контур первого
детектора Ь2С2 и контур гетеродина L3C3 настраиваются с по-
мощью агрегата конденсаторов.
На рис. 212 показаны процессы в супергетеродинном приём-
нике при приёме модулированных сигналов, изображённых на гра-
фике рис. 212а. График рис. 2126 показывает колебания вспомога-
тельной частоты, полученные от гетеродина. Биения, возникающие
при сложении этих колебаний, изображены на графике рис. 212в.
В результате детектирования биений (для примера взято анод-
ное детектирование) анодный ток первого детектора будет иметь
вид, показанный на графике рис. 212г. Жирной линией на нём по-
казана слагающая, пульсирующая с промежуточной частотой, а
на графике рис. 2126 изображено усиленное колебание промежу-
точной частоты. Наконец, график рис. 212е даёт ток второго детек-
тора. В нём жирной линией показана составляющая, пульсирую-
щая с низкой частотой (частотой модуляции). Второй детектор
считаем диодным, как это обычно бывает в супергетеродинных
приёмниках.
1) В действительности в смесителе получится ряд колебаний различ-
ных частот, но его контур настраивается на разностную частоту.
341
Телеграфные немодулированные сигналы не могут быть при-
няты на супергетеродинный приёмник, рассмотренный выше, так
2809кги
г) Ja
t
t
Рис. 212. Графики процессов в супергетеродине
как после второго детектора не получится слагающая звуковой
частоты. В этом легко можно убедиться, если построить для дан-
ного случая графики, подобные изображённым на рис. 212. Для
приёма телеграфных незатухающих сигналов в приёмнике делают
второй гетеродин. Он представляет собой маломощный генера-
342
тор, создающий колебания с постоянной частотой, отличающейся
от промежуточной примерно на 1000 гц. Для случая, рассмотрен-
ного выше, когда промежуточная частота равна 460 кгц, второй
гетеродин может иметь частоту 459 кгц или 461 кгц. Колебания
от второго гетеродина подаются на второй детектор, складыва-
ются с колебаниями, приходящими от усилителя промежуточной
частоты, и образуют биения. После их детектирования возникает
слагающая с частотой 1000 гц.
Тон принимаемых сигналов в этом случае можно изменять,
меняя настройку приёмника. Действительно, если вращать ручку
агрегата конденсаторов, то будет изменяться частота гетеродина.
Частота принимаемого сигнала, поступающего на смеситель,
остаётся неизменной, так как она определяется настройкой пере-
датчика, посылающего этот сигнал. Следовательно, изменится
разность частот гетеродина и сигнала, а значит, изменится и про-
межуточная частота. Так как частота второго гетеродина постоян-
на, то при изменении промежуточной частоты будет меняться раз-
ность этих частот и частота тона биений также изменится. В ре-
зультате при вращении ручки настройки приёмника тон биений
(свист) меняется и можно установить желаемую высоту этого
тона. Обычно радист подбирает такой тон, чтобы он хорошо вы-
делялся среди сигналов мешающих станций и других помех. В не-
которых приёмниках тон принимаемых телеграфных сигналов ре-
гулируется изменением частоты второго гетеродина.
Чем ближе промежуточная частота к частоте колебаний вто-
рого гетеродина, тем более низким будет тон биений. Когда про-
межуточная частота равна частоте колебаний второго гетеродина,
то частота биений равна нулю. Такой случай называют нулевыми
биениями. Они играют важную роль в радиотехнике. В приём-
никах нулевые биения считаются точной настройкой на частоту
принимаемой радиостанции. При изменении настройки приёмника
в обе стороны от нулевых биений наблюдается повышение тона
биений. Постепенно тон их переходит в высокий свист и, наконец,
совсем пропадает. Это значит, что разность промежуточной часто-
ты и частоты колебаний второго гетеродина стала настолько вы-
сокой, что услышать тон биений нельзя. Второй гетеродин при
приёме телефонных сигналов выключают, чтобы свист биений не
мешал приёму. Блок-схема включения второго гетеродина пока-
зана на рис. 211.
Супергетеродинные приёмники для приёма радиовещания не
имеют второго гетеродина и могут принимать только телефонные
и модулированные телеграфные сигналы. Зато приёмники для ра-
диотелеграфной связи всегда имеют второй гетеродин с выклю-
чателем Телефон-Телеграф.
Существует метод приёма незатухающих телеграфных сигналов при по-
мощи модуляции в приёмнике. Для этого в одной из ступеней УПЧ имеется
генератор звуковой частоты порядка 1000 гц, колебания которого производят
модуляцию. В результате на второй детектор приходят колебания промежу-
343
точной частоты, промодулированные частотой 1000 гц. Для их приёма не
нужен второй гетеродин. Звуковой генератор-модулятор имеет выключа-
тель для возможности приёма телефонных сигналов. Особенность данного
метода в том, что при изменении настройки приёмника или частоты сигнала
тон в телефоне не меняется, так как модулятор имеет постоянную частоту.
Различные станции дают в телефоне сигналы одного тона 1000 гц. При рас-
стройке меняется только громкость сигнала, но не его тон, что создаёт
большую устойчивость приёма.
Супергетеродинный приёмник по сравнению с приёмником пря-
мого усиления имеет следующие преимущества:
1)	высокую чувствительность, благодаря большому числу сту-
пеней и большему усилению на промежуточной частоте,
2)	высокую избирательность, благодаря применению большо-
го числа резонансных контуров,
3)	большее постоянство чувствительности и избирательности
на всём диапазоне приёмника,
4)	возможность применения различных усовершенствований,
как, например, автоматической регулировки громкости, электрон-
но-оптического индикатора настройки и т. д., которые могут при-
меняться только при наличии большого усиления.
Вместе с тем супергетеродинный приёмник имеет ряд недо-
статков, на которых необходимо остановиться более подробно.
Собственные шумы. Вследствие неравномерности эмиссии ламп
и наличия беспорядочного (теплового) движения электронов в
проводниках и сопротивлениях во всех приёмниках наблюдается
собственный шум. В супергетеродинных приёмниках, из-за боль-
шего числа ламп и большего усиления, этот шум значительно
сильнее, чем в приёмниках прямого усиления.
Зеркальные или симметричные помехи. Частота гетеродина f г
выше частоты сигнала fc на величину промежуточной частоты f пр.
Именно в таком соотношении находятся частоты контура гетеро-
дина и остальных контуров, настраивающихся на частоту сигнала.
Если /,=2000 кгц и frt;?=460 кгц, то Д,= 2460 кгц. Пусть одно-
временно с принимаемой радиостанцией, имеющей частоту
/,=2000 кгц, работает мешающая станция на частоте fM = 2460+
+460 = 2920 кгц. Разность между fM и [г составляет 460 кгц и
равна частоте биений при сложении колебаний мешающей стан-
ции с колебаниями гетеродина. После детектирования этих бие-
ний получится колебание промежуточной частоты 460 кгц, оно
будет усилено в УПЧ и на выходе приёмника будет слышна ме-
шающая станция. Такая помеха называется симметричной или
зеркальной, поскольку её чистота отстоит от частоты гетеродина
на столько же килогерц, на сколько и частота полезного сигнала.
Иначе говоря, частота симметричной помехи fM отличается от
частоты принимаемого сигнала fc на удвоенную величину проме-
жуточной частоты (2fnp). Помеха эта наблюдается только при
сильных сигналах мешающей станции, так как приёмные контуры
настроены на частоту сигнала fc и расстроены относительно f м
на величину 2 }пр,т. е. в нашем примере на 920 кгц, что создаёт
344
большое ослабление помехи. При более низкой промежуточной
частоте, например fnp =120 кгц, расстройка меньше (на 240 кгц)
и помеха может влиять сильнее, особенно на коротких волнах.
Отчасти поэтому не берут промежуточную частоту слишком
низкой. Для борьбы с симметричной помехой необходимо повы-
сить предварительную селекцию (преселекцию) до преобразо-
вателя. Ступень УВЧ весьма желательна в супергетеродинном
приёмнике и без неё симметричные помехи чувствуются гораздо
сильнее. Уменьшить эти помехи можно также применением поло-
сового фильтра на входе приёмника.
Эта особенноегь супергетеродинного приёмника даёт, кроме
того, возможность приёма каждой радиостанции при двух поло-
жениях ручки настройки. Главной настройкой является та, при ко-
торой контуры УВЧ и преобразователя настроены на частоту сиг-
нала. Например, если fc =5000 кгц и fnp =460 кгц, и главная на-
стройка соответствует частоте гетеродина f г = 5000+460 = 5460 кгц,
то вторая настройка, называемая симметричным или зеркальным
резонансом, соответствует частоте гетеродина f г=5000—460 =
= 4540 кгц. Разность между частотой сигнала и этой частотой ге-
теродина будет 460 кгц и, следовательно, получается возможность
приёма сигналов данной радиостанции. Правда, приём будет сла-
бым, так как контуры УВЧ и преобразователя, имея одноручеч-
ное управление с контуром гетеродина, настроены на частоту
4080 кгц, т. е. расстроены относительно сигнала на 920 кгц. Прак-
тически на симметричной настройке можно принимать только
мощные сигналы и, главным образом, на коротких волнах.
Свисты. Преобразование частоты в супергетеродинном при-
ёмнике является причиной мешающих свистов. Они получаются
благодаря возникновению биений при сложении гармоник сигна-
ла с колебаниями гетеродина или гармоник гетеродина с колеба-
ниями сигнала или, наконец, гармоник гетеродина с гармониками
сигнала. Если частота таких биений близка к промежуточной ча-
стоте, то получатся новые биения звуковой частоты, воспринимае-
мые в виде свистов.
Поясним это следующим примером. Пусть fnp=460 кгц,
[с=922кгц и f2 = 922+460= 1382 кгц. Вторая гармоника колеба-
ний сигнала имеет частоту 2 fc = 2 • 922=1844^. Разность меж-
ду этой частотой ц частотой гетеродина составляет 1844—1382 =
= 462 кгц. После преобразователя получатся колебания с этой
частотой. Они пройдут через УПЧ и создадут в контуре второго
детектора вместе с колебаниями промежуточной частоты 460 кгц
биения с частотой 2 кгц. В результате в громкоговорителе или те-
лефоне будет слышен свист с частотой 2 кгц.
Сложность схемы, конструкции и налаживания. Супергетеро-
динный приёмник значительно сложнее приёмника прямого уси-
ления по своей схеме и устройству; его труднее наладить и отре-
гулировать при сборке или во время ремонта.
345
§ 109.	ВХОДНАЯ ЧАСТЬ И УСИЛЕНИЕ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
Усилитель высокой частоты должен усилить колебания высо-
кой частоты, полученные от антенны, и повысить избирательность
приёмника.
Колебания из антенны подаются на сетку лампы первой сту-
пени УВЧ через входной контур, который обычно связывается с
антенной индуктивно или через ‘небольшую ёмкость (рис. 213 а
Рис. 213. Схемы связи входного контура с антенной: о) индуктивная связь,
б) ёмкостная, в) полосовой фильтр на входе приёмника
и б). Непосредственное присоединение входного контура к антен-
не не применяется потому, что тогда> довольно большая ёмкость
антенны, не являющаяся постоянной величиной, войдёт в состав
контура и изменит его частоту. Сама антенна в большинстве слу-
чаев не настраивается, но иногда для увеличения чувствительно-
сти и избирательности антенну настраивают при помощи отдель-
ного конденсатора на частоту сигнала.
Для улучшения избирательности и устранения помех часто
применяют различные фильтры. Например, входная часть может
быть сделана в виде полосового фильтра из двух резонансных
контуров, имеющих сильную связь. На рис. 213 в показан такой
фильтр с ёмкостной связью. Уменьшение помех от близкой мощ-
ной станции даёт фильтр
в виде контура, настро-
енного на частоту этой
станции. Рис. 214а изоб-
ражает так называемый
заградительный фильтр
(фильтр-пробку). Кон-
тур Сф Ьф настроен на
Рис. 214. Фильтры против помех на входе
приёмника
частоту сигналов меша-
ющей станции и пред-
ставляет для них боль-
шое сопротивление, а для сигналов иной частоты сопротивление
фильтра невелико. На рис. 2146 цепь ЕФСФ настроена на частоту
мешающих сигналов и представляет для них малое сопротивление.
346
‘А для сигналов принимаемой станции цепь ЬфСф имеет большое
сопротивление. Поэтому только ток мешающих сигналов проходит
через фильтр мимо приёмника.
Одна из распространённых схем усилителя высокой частоты
с анодным контуром показана на рис. 215а. Переменное напря-
Рис. 215. Схема УВЧ с анодным контуром:
а) с последовательным анодным питанием,
б) с параллельным
женив высокой частоты поступает от входного контура на сетку
лампы и создаёт в анодной цепи ток, пульсирующий с высокой
частотой. Анодный контур L2C2 является нагрузочным сопротив
лением для переменной составляющей анодного тока. Чем боль-
ше его сопротивление, тем больше коэффициент усиления ступени.
Контур этот настраивается на частоту принимаемых колебаний.
При резонансе токов сопротивление контура большое. Оно вы-
ражается формулой.
Величины L и С выбираются в соответствии с нужным диа-
пазоном волн. Для увеличения R3 нельзя увеличивать L и умень-
347
шать С анодного контура, так как при малой ёмкости конденса-
тора диапазон настройки контура получится слишком узким. Не-
обходимо уменьшить активное сопротивление контура г, т. е.
уменьшить потери в катушке и конденсаторе. Уменьшение потерь
в контуре важно также для повышения избирательности.
Практически R3 не удаётся сделать больше нескольких тысяч или де-
сятков тысяч ом. А так как внутреннее сопротивление пентодов высокой ча-
стоты достигает нескольких сотен тысяч и даже миллионов ом, то коэффи-
циент усиления ступени- получается небольшим по сравнению с коэффициен-
том усиления лампы. Обычно коэффициент усиления ступени УВЧ не пре-
вышает нескольких десятков, несмотря на то, что лампа имеет р- порядка
сотен и даже тысяч. Например, лампа 6К7 имеет параметры: р= 1200 и
Ri = 800 000 ом. Если в ступени усиления высокой частоты с этой лампой
анодный контур имеет сопротивление при резонансе R9= 10 000 ом, то уси-
ление ступени равно
рЯ,	1200-10 000
k =  :» 15.
Rl+R3 800 000+10 000
Как видим, усиление ступени равно всего лишь 15, хотя р лампы со-
ставляет 1200. Использование коэффициента усиления лампы получается
плохим вследствие большого внутреннего сопротивления лампы и невозмож-
ности построить контур с большим R9.
Из приведённого примера видно, что R9 во много раз меньше Rt. Если
пренебречь величиной R3 в сравнении с /?/, то формулу для коэффициента
усиления ступени можно приближённо написать иначе:
р*
Но — =S и поэтому получаем для ступени УВЧ с пентодом формулу
Ri
коэффициента усиления в следующем виде:
k = SR3.
Ступени УВЧ на более коротких волнах дают меньшее усиле-
ние. Это объясняется тем, что для коротких волн значительно
уменьшается индуктивность L, а ёмкость уменьшается мало или
даже остаётся такой же, как и на более длинных волнах (напри-
мер, в современных приёмниках при переключении на короткие
волны конденсаторы в контурах обычно не меняются). Активное
сопротивление контура также не может значительно умень-
шиться, так как потери с увеличением частоты растут, хотя со-
противление самого провода катушки на коротких волнах стано-
вится меньше вследствие уменьшения числа витков. В итоге со-
противление контура R з на коротких волнах получается меньше,
а поэтому падает и усиление.
Для удобства настройки конденсаторы входного (сеточного)
и анодного контуров С\ и С2 объединяются в один агрегат, что
показано на рис. 215а штриховой линией. Однако конденсатор
анодного контура С2 находится под высоким положительным на-
пряжением и его ротор нельзя поместить на общей металличе-
ской оси с ротором конденсатора Сх во избежание короткого за-
348
мыкания источника анодного напряжения. Схема, показанная на
рис: 216, не обладает этим недостатком. В ней конденсатор
служащий для пропускания слагающей высокой частоты анод-
ного тока, включён в анодный контур и это позволяет ротор кон-
Рис. 216. Схема УВЧ с развязывающим фильтром
денсатора С2 насадить на одну металлическую ось с ротором Сь
Для изоляции статора конденсатора С2 от высокого напряжения
и предохранения анодного источника от короткого замыкания при
случайном соприкосновении статорных и роторных пластин слу-
жит конденсатор С5. Конденсаторы Сф и С 5 обычно имеют ём-
кость не менее нескольких тысяч пикофарад и их включение по-
следовательно с С2 незначительно уменьшает ёмкость контура.
Для точной подстройки в резонанс контуров L\C\ и L2C2 парал-
лельно конденсаторам С\ и С2 включены подстроечные конденса-
торы. Кроме того, иногда катушки имеют сердечники для регу-
лировки величины индуктивности.
На рис. 215а показано соединение ступени УВЧ с последую-
щей ступенью, которой может быть вторая ступень УВЧ, детек-
тор или преобразователь частоты. Усиленное напряжение подаёт-
ся от анодного контура на сетку лампы следующей ступени через
конденсатор Сг1, который изолирует сетку от плюса анодного на-
пряжения. Сопротивление утечки Rcl нельзя включать параллель-
но С£1, так как через это сопротивление на сетку попадёт плюс
высокого напряжения. Нужно включить Rcl между сеткой и ка-
тодом. Таким образом, контур L2C2 одновременно является се-
точным контуром следующей лампы.
Экранирующая сетка лампы УВЧ питается обычно через
понижающее сопротивление Rc2 или через делитель напряжения
и должна быть соединена с катодом через конденсатор Сс2 ём-
костью не менее нескольких тысяч пикофарад.
349
Триоды в УБЧ не (Применяются, так как они дают малое уси-
ление и обладают значительной ёмкостью Сас9 вызывающей по-
явление паразитной генерации. Для предупреждения возникно-
вения этого явления при применении пентодов необходимо хоро-
шо экранировать анодные цепи от сеточных цепей, чтобы между
ними не получилось паразитных ёмкостных или индуктивных свя-
зей, из-за которых усилитель может превратиться в генератор с
сам о воз бу ж дени ем.
Схема рис. 215а имеет последовательное анодное питание.
Постоянный анодный ток проходит через катушку анодного кон-
тура L2. Этот контур находится под высоким анодным напряже-
нием. Применяется также схема УВЧ с параллельным анодным
питанием, показанная на рис. 2156. В ней постоянная составляю-
щая анодного тока проходит через дроссель Д, а переменная со-
ставляющая высокой частоты, для которой дроссель создаёт боль-
шое индуктивное сопротивление, проходит от лампы через разде-
лительный конденсатор Ср в контур. Удобство этой схемы в том,
что анодный контур не находится под высоким напряжением и по-
этому ротор его конденсатора можно насадить на одну металли-
ческую ось с ротором конденсатора Некоторые трудности для
выполнения представляет дроссель Д, так как не легко сделать,
чтобы он в широком диапазоне частот имел большое индуктивное
сопротивление. Он должен иметь значительное число витков (не-
сколько сотен или тысяч), намотанных так, чтобы собственная
ёмкость была возможно меньше. Для этого его обмотку секцио-
нируют. Иногда дроссель заменяют обычным сопротивлением в
несколько десятков тысяч ом. Оно имеет одинаковую величину на
всех волнах, но зато уменьшает анодное напряжение на лампе и
шунтирует анодный контур, ухудшая его добротность.
Вторая распространённая схема ступени УВЧ, называемая
трансформаторной, изображена на рис. 217. В ней анодная цепь
Рис. 217. Трансформаторная схема УВЧ
лампы УВЧ связана с сеточной цепью последующей ступени при
помощи трансформатора высокой частоты, состоящего из катушек
L3 и Л2. Вторичная катушка L2 входит в сеточный контур следую-
щей ступени. Катушки обычно наматываются рядом на один кар-
350
кас. Схема удобна тем, что контур L2C2 изолирован от анодного
напряжения и, следовательно, ротор конденсатора С2 может иметь
общую металлическую ось с ротором конденсатора Сь При пра-
вильном подборе взаимной индуктивности между катушками L2
и А3 схема даёт большее усиление и более высокую избиратель-
ность, чем схема с анодным контуром.
В ступенях УВЧ обычно применяется напряжение смещения
порядка минус 2—3 в для устранения сеточного тока и уменьше-
ния расхода анодного тока, что особенно важно для батарейных
приёмников. Схемы устройства автоматического напряжения
смещения не отличаются от рассмотренных в гл. VII (§§ 77 и 80)
для усилителей низкой частоты. Для устранения паразитных свя-
зей через общие анодные цепи в ступенях УВЧ применяются
анодные развязывающие фильтры (гл. VII, § 80).
Для примера на рис. 216 показана полная схема ступени уси-
ления высокой частоты с автоматическим напряжением смещения
и анодным развязывающим фильтром СфКф. Величина RK имеет
несколько сотен или тысяч ом, а конденсатор Ск должен иметь
ёмкость не менее 10 000—20 000 пф. Сопротивление Яф имеет не-
сколько десятков тысяч ом, а ёмкость Сф бывает не менее не-
скольких десятков тысяч пикофарад.
Усилитель высокой частоты при приёме телефонных сигналов
вносит искажения. Вследствие срезания боковых колебаний
из-за острой кривой резонанса его контуров возникают частот-
ные искажения — западание на верхних частотах. Отклонение
характеристики лампы от прямолинейной формы также вызывает
искажения. Появляются нелинейные искажения, так как ме-
няется форма усиливаемых модулированных колебаний. Чем силь-
нее сигнал, тем больше нелинейные искажения. При питании
приёмника от -переменного тока небольшие пульсации питающих
напряжений анода и экранирующей сетки с частотой 50 или
100 гц создают изменение параметров лампы с той же частотой.
Принимаемые колебания модулируются этими пульсациями. Яв-
ление это называют вторичной или паразитной модуляцией. Оно
даёт в громкоговорителе фон (гудение) переменного тока и хрип.
Таким образом, пульсации питающих напряжений, имеющие низ-
кую частоту 50 или 100 гц, могут проявить себя не только в УНЧ,
но вносят искажения в виде фона и в ступенях УВЧ.
Если на сетку лампы УВЧ, помимо полезных сигналов, дей-
ствует переменное модулированное напряжение мешающей стан-
ции, имеющей другую частоту, то вследствие криволинейности ха-
рактеристики лампы может произойти явление модуляции полез-
ного сигнала колебаниями мешающей станции. Получаются по-
мехи, называемые перекрёстными искажениями. Характерным их
признаком является пропадание или значительное уменьшение по-
мехи при отсутствии полезного сигнала, например, при небольшой
расстройке. Объясняется это тем, что перекрёстные искажения
возникают от модулирующего действия мешающего сигнала на
351
сетку первой лампы УВЧ. Анодный колебательный контур этой
лампы, будучи настроен на частоту полезного сигнала, пропускает
этот сигнал, модулированный помехой, но не пропускает мешаю-
щий сигнал, если он действует только один, так как частота у
него иная.
§ 110.	ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ
От УЗУ Смеситель
Ри с. 248 . Схема односеточного преобразо-
вателя частоты
В преобразователе частоты колебания гетеродина подводятся
к смесителю и складываются там с колебаниями сигнала. При
этом необходимо устранить связь между контуром гетеродина и
контуром УВЧ (или входным контуром, если УВЧ нет). Если та-
кая связь есть, то изменение настройки контура УВЧ влияет на
настройку контура гетеродина, как это всегда бывает у связан-
ных контуров, и частота гетеродина будет изменяться, что неже-
лательно.
В простейшем односеточном преобразователе колебания при-
ходящих сигналов и колебания гетеродина подаются на одну
сетку лампы смесителя. Пример такого преобразователя дан на
рис. 218. В нём имеется смеситель, работающий как сеточный де-
тектор, и первый гетеродин по трёхточечной схеме с автотранс-
форматорной обратной связью (по схеме с катодной связью). Ко-
лебания с частотой сигна-
ла от анодного контура
усилителя высокой часто-
ты подаются на сетку лам-
пы смесителя Л\. На эту
же сетку подводятся через
конденсатор связи С (не-
большой ёмкости) колеба-
ния от первого гетероди-
на; колебания складыва-
ются и образуют биения.
Биения детектируются, и
в анодной цепи лампы Л\
получаются колебания
промежуточной частоты,
на которую настроен кон-
тур L2C2, Они передаются
далее в контур L4C4, а за-
тем на сетку первой лам-
Однако односеточный преобразователь не обеспечивает нуж-
ного отделения контура гетеродина от усилителя высокой частоты.
Разрешить эту проблему удалось путём применения для преобра-
зования частоты специальных многосеточных ламп, называемых
преобразовательными или смесительными. К ним относятся гек-
352
пы усилителя промежуточной частоты.
сод, гептод, октод, триод-гексод и триод-гептод, рассмотренные
кратко в гл. IV, § 49.
Принцип преобразования частоты при помощи этих ламп со-
стоит в том, что сложение колеб|аний сигнала и гетеродина про-
исходит в электронном потоке лампы вследствие того, что коле-
бания подаются на различные сетки. Особенностью частотопреоб-
разовательных ламп является наличие двух управляющих сеток.
Поэтому их называют лампами с двойным управлением.
В настоящее время наибольшее распространение получила
схема преобразователя частоты с гептодом-преобразователем ти-
Рис. 219. Преобразователь частоты с гептодом-преобразователем
и графическое изображение процесса преобразования частоты
па 6А2П~или 6А7 (6AI0C), изображённая на рис. 219. В этих
лампах катод вместе с сетками 1 и 2 образует триод, входящий
в схему гетеродина, причём сетка 2 является анодом триода. Ге-
теродин имеет трёхточечную схему с автотрансформаторной об-
ратной связью. Его контур состоит из катушки L2 конденсаторов
С2, С и С5 (назначение последних рассматривается ниже). На-
пряжение от анодного источника подаётся на анод гетеродина,
т. е. на сетку 2 через поглощающее сопротивление а пере-
менная составляющая анодного тока гетеродина проходит через
конденсатор Сс2. Таким образом, на сетке 1, которая называется
гетеродинной, имеется переменное напряжение с частотой гете-
родина, под влиянием которого будет пульсировать поток электро-
нов внутри лампы.
353
Сетка 3 является второй управляющей и называется сигналь-
ной; на неё поступают от контура L\C\ колебания с частотой сиг-
нала и, значит, поток электронов пульсирует также с частотой
сигнала. Сложение колебаний и получение биений происходит в
самом электронном потоке. Сетки 2 и 4 соединены друг с другом
внутри лампы и являются экранирующими. Назначение их раз-
лично. Сетка 4 представляет собой обычную экранирующую сетку,
служащую для увеличения коэффициента усиления лампы и
уменьшения паразитной ёмкости между анодом и сигнальной сет-
кой. Сетка 2 служит для устранения ёмкости между сеткой 3 и
гетеродинной частью, т. е. для устранения нежелательной связи
между контуром и контуром гетеродина. Сетка 5 является
защитной. Таким образом, гептод подобного типа является как
бы пентодом, но с двумя управляющими сетками, разделёнными
друг от друга добавочной экранирующей сеткой. Как видно, сет-
ка 2 выполняет одновременно роли анода триодной части и экра-
нирующей сетки. Поэтому гетеродин обязательно делается по
схеме, в которой анод заземлён по высокой частоте. Лампы 6А7
и 6А10С являются одноцокольными и этим они существенно от-
личаются от прежних преобразовательных ламп, имевших вывод
сигнальной сетки на верху баллона. Кроме того, в конструкции
электродов этих ламп сделан ряд изменений, улучшающих работу
преобразователя на более коротких волнах. Аналогичными лам-
пами являются в серии батарейных пальчиковых ламп 1А1П и
1А2П.
Биения электронного потока внутри лампы детектируются и в
анодном токе получается* составляющая промежуточной частоты,
на которую настроен контур L3C^ Для этой составляющей контур
представляет большое сопротивление и поэтому преобразователь-
ная ступень одновременно даёт усиление колебаний промежуточ-
ной частоты. Для составляющих с частотой сигнала, частотой ге-
теродина и других, также имеющихся в анодном токе, контур
L3C3 представляет малое сопротивление и они не создают на нём
заметного напряжения. Колебания промежуточной частоты через
трансформатор £3£4 передаются в контур L4C4, включённый в
цепь управляющей сетки лампы усилителя промежуточной
частоты.
Детектирование при двухсеточном преобразовании частоты не
является сеточным или анодным. Рассмотрим его принцип. На
рис. 219 показано семейство сеточных характеристик гептода, вы-
ражающих зависимость анодного тока 1а от напряжения на сиг-
нальной сетке Uc3 для различных напряжений на гетеродинной
сетке Uс1У равных — 4,— 2 и 0 в. Напряжение на аноде и на экра-
нирующих сетках постоянно. Так как переменные напряжения на
сигнальной и гетеродинной сетках имеют разные частоты, то, как и
всегда при образовании биений, они в некоторые моменты сов-
падут по фазе, а в некоторые другие моменты будут в противо-
положных фазах. Пусть рабочей точкой является точка А и ам-
354
плитуды напряжений сигнала и гетеродина равны соответствен-
но 1 и 2 в. Тогда в момент совпадения фаз положительные полу-
волны напряжений Uc3 и Uс1, действуя совместно, дадут увели-
чение анодного тока до точки В, а отрицательные полуволны этих
напряжений, также действуя вместе, уменьшат анодный ток до
точки С. В этом случае амплитуда «пульсации анодного тока за по-
ложительный полупериод значительно больше, чем за отрица-
тельный, как это и показано на графике анодного тока справа на
рис. 219. По прошествии какого-то количества колебаний насту-
пит момент, когда фазы напряжений U с3 и Uс1 станут противо-
положны. Положительная полуволна напряжения Uc3 будет дей-
ствовать одновременно с отрицательной полуволной напряжения
U С1 и анодный ток уменьшится до точки Д.
Аналогично этому при отрицательной полуволне Uc3 действует
положительная полуволна UC1 и анодный ток возрастает до точ-
ки Е. На графике справа показаны колебания анодного тока меж-
ду двумя рассмотренными моментами и далее до следующего мо-
мента совпадения фаз. В анодном токе получились биения несим-
метричной формы. Они имеют слагающую, пульсирующую с про-
межуточной частотой, показанную на графике жирной линией.
Таким образом, детектирование получается за счёт кривизны ха-
рактеристики и за счёт того, что при изменении напряжения UC1
меняется сама характеристика.
Прил настройке контуров супергетеродинного приёмника с по-
мощью блока конденсаторов одинаковой ёмкости необходимо,
чтобы контур гетеродина был настроен на более высокую частоту,
равную частоте сигнала плюс промежуточная частота. Для этого
в контур гетеродина включены дополнительные конденсаторы С и
С5 (рис. 219). Конденсатор С, включённый последовательно с
основным конденсатором С2> уменьшает ёмкость контура и вслед-
ствие этого частота гетеродина увеличивается, ёмкости С и С$ и
индуктивность L2 определяются специальным расчётом, а затем
конденсатор С$ регулируют так, чтобы в пределах всего диапазо-
на разность частот контуров была равна промежуточной частоте.
Такая регулировка называется сопряжением контуров и пред-
ставляет известную трудность. Конденсаторы С и С$ называют
сопрягающими конденсаторами. Во избежание резкого ухудше-
ния слышимости не следует нарушать сопряжение, т. е. регули-
ровать подстроечные конденсаторы и сердечники катушек.
Рабочая точка на характеристике устанавливается при помо-
щи напряжения смещения, которое в большинстве случаев делает-
ся автоматическим, но иногда напряжение смещения может от-
сутствовать. Напряжение на экранирующие сетки подаётся обыч-
но через поглощающее сопротивление Rc2 или через делитель.
Хорошие результаты дает преобразователь с триод-гексодом
или триод-гептодом. В таких лампах триодная часть, входящая в
схему гетеродина, отделена от смесительной части, но находится
в одном баллоне с ней. Колебания от гетеродина подаются на
355
управляющую сетку гексода или гептода. В тр иод-гексод е для
этой цели служит соединение внутри лампы. Поскольку триод и
гексод (или гептод) имеют отдельные электронные потоки, влия-
ние сигналов на работу гетеродина почти отсутствует. Применяет-
ся также преобразователь частоты с гептодом-смесителем и от-
дельным гетеродином (рис. 220). В таком преобразователе гете-
Рис. 220. Преобразователь частоты с гептодом-смесителем и
отдельным гетеродином
родин может иметь любую схему. В частности, с хорошими ре-
зультами применяется схема с электронной связью на пентоде.
Колебания от гетеродина подаются на сетку 1 гептода через кон-
денсатор С6. Для того чтобы на этой сетке не скопились электро-
ны, включено сопротивление утечки /?с1.
Роль гептода-смесителя может выполнять лампа 6А7 или по-
добная ей.
На рис. 221 показан преобразователь частоты более старого
типа, в котором применён гептод-преобразователь 6А8 или СБ-242,
выполняющий функции смесителя и гетеродина. Катод вместе с
сетками 1 и 2 образует триод, используемый для-гетеродина, при-
чём сетка 2 является анодом. Сетки 3 и 5 — экранирующие, а
сетка 4 — сигнальная. Такой преобразователь частоты не даёт
полного устранения влияния сигнала на работу гетеродина. Из-
менение напряжения на сигнальной сетке влияет на характери-
стику лампы и её параметры, в результате чего меняется частота
гетеродина. Это особенно заметно на более коротких волнах.
Для уменьшения влияния приходящих сигналов на работу гетеродина,
иногда осуществляют Преобразование частоты с использованием гармоник
35в
гетеродина. Гетеродин настраивается так, чтобы его вторая или третья, или
более высокая гармоники имели частоту, отличающуюся от частоты прихо-
дящего сигнала на величину промежуточной частоты. Например, если надо
принимать сигналы в диапазоне 3000—4500 кгц, а промежуточная частота
составляет 120 кгц, то при использовании третьей гармоники гетеродин дол-
жен создавать колебания в диапазоне 1040—1540 кгц. Тогда его третья гар-
моника будет иметь частоты 3120—4620 кгц, т. е. будет на 120 кгц выше ча-
стоты принимаемых сигналов, что и нужно в данном случае.
Рис. 221. Преобразователь частоты с гептодом-преобразова-
телем старого типа
Если использовать несколько гармоник гетеродина, то можно осущест-
вить приём сигналов в широком диапазоне при работе гетеродина в срав-
нительно узком диапазоне. В рассмотренном выше случае, когда гетеродин
работает в диапазоне 1040—1540 кгц, при использовании четвёртой гармо-
ники, имеющей частоту 4160—6160 кгц, возможен приём сигналов в диапа-
зоне 4040—6040 кгц. Пятая гармоника гетеродина имеет частоту 5200—
7700 кгц и позволяет принимать сигналы в диапазоне 5080—7580 кгц При
таком методе контуры, настраиваемые на приходящие сигналы, должны ра-
ботать в широком диапазоне, но зато контур гетеродина значительно упро-
щается.
Так как настройка на принимаемую станцию определяется частотой ге-
теродина, то стараются по возможности сделать её более стабильной. Для
получения надёжной связи на некоторых определённых волнах иногда стаби-
лизируют кварцем частоту колебаний гетеродина. Такой метод применим
при условии, что частота колебаний передатчика, сигналы которого прини-
маются, также стабилизирована кварцем. Если использовать гармоники ге-
теродина, то каждый кварц в гетеродине будет давать возможность приёма
сигналов нескольких различных радиостанций.
Следует отметить, что для двухсеточного преобразования час-
тоты в качестве смесительной лампы можно применять пентод,
в котором роль гетеродинной сетки будет выполнять защитная
сетка. На неё подаются колебания от отдельного гетеродина.
Лампы, служащие для преобразования частоты, помимо обыч-
ных параметров, характеризуются ещё крутизной преобразова-
ния Snp. Она выражается в миллиамперах на вольт и показы-
вает величину тока промежуточной частоты в миллиамперах, по-
лучающегося в анодной цепи лампы при подаче на её управляю-
щую (сигнальную) сетку напряжения сигнала в 1 в. Величина
Snp возрастает при увеличении напряжения гетеродина. Если на-
пряжение гетеродина равно нулю, то и S„p = 0. Для современных
частотопреобразовательных ламп Snp значительно меньше обыч-
ной крутизны S и бывает порядка десятых долей миллиампера
на вольт (в редких случаях до 1—2 ма/в). Значения Snp, привс-
35?
димые в справочниках, соответствуют работе лампы при нор-
мальном напряжении гетеродина.
Коэффициент усиления частотопреобразовательной ступени
k, представляющий собой отношение напряжения промежуточной
частоты, полученного на анодном контуре, к напряжению сигнала
на управляющей сетке, может быть определён по приближённой
формуле
й ~ Snp R3 ,
где R3 — сопротивление анодного контура промежуточной часто-
ты при резонансе. Вследствие того что Snp меньше S, усиление
получается меньше, чем в усилителе высокой или промежуточной
частоты с такой же лампой.
§ 111.	УСИЛЕНИЕ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ
Усилитель напряжения промежуточной частоты (УПЧ)
является по существу усилителем высокой частоты, но имеет
некоторые особенности. Ступени УПЧ работают обычно на пен-
тодах высокой частоты. Пример одной ступени УПЧ приведён на
рис. 222. Особенностью УПЧ является применение в нём полосо-
Рис. 222. Ступень УПЧ с полосовыми фильтрами
вых фильтров. В большинстве случаев полосовой фильтр состоит
из двух контуров, настроенных на промежуточную частоту и име-
ющих сильную связь между собой. Обычно ступень УПЧ связы-
вается с предыдущей и с последующей ступенями через такие
фильтры: L\C\—L2C2 и L3C3—L4C4 (рис. 222). Катушки контуров
фильтра образуют трансформатор промежуточной частоты и име-
ют большей частью намотку «Универсаль» (типа сотовой).
Помимо индуктивной связи, между контурами полосового
фильтра применяется и внешнеёмкостная связь (рис. 223). При
такой связи катушки делаются с замкнутым сердечником из кар-
бонильного железа или другого магнитодиэлектрика, что обеспе-
чивает более высокое качество контуров. С этими катушками не-
358
возможно осуществить индуктивную связь. Поэтому для связи
включают конденсатор Ссв небольшой ёмкости. Величина этой
ёмкости подбирается при настройке приёмника.
Для точной настройки контуров в резонанс применяются под-
строечные конденсаторы. В последнее время стали широко ис-
пользоваться полосовые фильтры с постоянными конденсатора-
ми, имеющие регулировку индуктивностей с помощью сердеч-
ников.
Рис. 223. Усилитель промежуточной частоты с внешнеёмкостной
связью в полосовых фильтрах
Назначением полосовых фильтров является повышение изби-
рательности приёмника. Чтобы понять их действие, вспомним
кривую резонанса двух настроенных в резонанс связанных кон-
туров, вцражающую зависимость напряжения вторичного кон-
тура от частоты генератора, питающего первичный контур
(рис. 17). Для слабой связи кривая получается довольно острая,
но имеет широкое основание, захватывающее большой диапазон
частот. Такая форма весьма неблагоприятна, так как будут плохо
пропускаться боковые колебания модулированного сигнала и
возникнут частотные искажения (западание на верхних звуковых
частотах). Вместе с тем могут наблюдаться сильные помехи от
других радиостанций, особенно близких и мощных. Кривая для
оптимальной (критической) связи выгоднее, так как основание
её захватывает менее широкий диапазон волн (следовательно, по-
мехи будут меньше), а сама она шире и поэтому лучше пропуска-
ются колебания боковых частот. При связи больше критической
кривая резонанса становится двугорбой или седлообразной, при-
чём провал в ней тем больше, чем сильнее связь.
Полосовые фильтры рассчитываются и регулируются так, что
бы ширина кривой резонанса была достаточна для пропускания
всей полосы колебаний модулированного сигнала. Эта полоса
для приёма радиовещания должна иметь ширину порядка 9 кгц,
т. е. по 4,5 кгц в обе стороны от резонансной частоты, а для приё-
ма сигналов при разговорной радиотелефонии ширина полосы
может быть всего лишь 4—5 кгц.
359
Рис. 224. Трёхгорбая
кривая резонанса

На рис. 203г была показала идеальная кривая резонанса пря-
моугольной формы, которая соответствует равномерному про-
хождению всех боковых колебаний и отсутствию помех со сторо-
ны радиостанций, частоты которых лежат за пределами этой
кривой. Практически такую кривую резонанса получить невоз-
можно, но чем больше применено полосовых фильтров, тем ближе
общая кривая резонанса к прямоугольной форме. Для устране-
ния провала в области резонанса иногда в одной из ступеней ста-
вят вместо полосового фильтра одиноч-
ный контур, у которого кривая резонан-
са имеет обычную одногорбую форму.
Тогда общая кривая резонанса прини-
мает вид, показанный на рис. 224.
Полосовые фильтры всегда монтиру-
ются в экранах и настраиваются в резо-
нанс вращением регулировочных винтов
подстроечных конденсаторов или сер-
дечников катушек. Нарушение их на-
стройки даёт резкое уменьшение усиле-
ния и искажение правильной формы кривой резонанса. Ремонт и
регулировку полосовых фильтров может делать только опытный
радиомастер, имеющий для этого соответствующие приборы.
• Величина промежуточной частоты выбирается обычно в той
части диапазона, в которой почти нет работающих радиостанций.
Если же промежуточная частота взята такой, на которой рабо-
тает какая-либо радиостанция, то приёмник, находящийся вбли-
зи этой радиостанции, будет принимать её сигналы, проникающие
через паразитные связи от антенны непосредственно в усилитель
промежуточной частоты. В некоторых супергетеродинных при-
ёмниках на вход включают фильтр, настроенный на fnp, чтобы
не пропустить такую помеху в приёмник.
Брать очень низкую f пр, например несколько десятков кило-
терц, невыгодно, так как возрастают помехи от радиостанций,
частота которых отличается от частоты полезного сигнала на 2fnp
(симметричные помехи). Очень высокая fnp также невыгодна по-
тому, что ступени УПЧ будут давать меньшее усиление и мень-
шую избирательность.
В ступенях УПЧ, как правило, применяется автоматическое
напряжение смещения. Экранирующая сетка питается через по-
глощающее сопротивление или через делитель. Для устранения
паразитных связей, которые могут возникнуть через анодные цепи,
включаются развязывающие фильтры.
Величина усиления в каждой ступени при хороших пентодах
высокой частоты может доходить до 50 и даже до 100.
Иногда встречаются усилители промежуточной частоты с по-
лосдвыми фильтрами, имеющими для увеличения избирательно-
сти более двух колебательных контуров. А в ультракоротковол-
ебо
новых приёмниках, наоборот, вместо полосовых фильтров в УПЧ
часто применяют одиночные контуры.
Для повышения избирательности приёмника в усилителе промежуточной
частоты иногда применяют кварцевые фильтры. Кварц является колебатель-
ной системой с высокой добротностью и высокой стабильностью частоты. Он
имеет весьма острую кривую резонанса, т. е. узкую полосу пропускания по-
рядка нескольких десятков герц. При применении кварцевого фильтра в при-
емнике полоса частот пропускаемых колебаний становится весьма узкой и
благодаря этому резко снижаются помехи
Рис. 225. Схемы кварцевых фильтров
Простейшая схема кварцевого фильтра показана на рис. 225а. Кон-
тур L С настроен на промежуточную частоту и включён в анодную цепь
преобразователя частоты. Средняя точка катушки L\ заземлена. От двух
половин этой катушки напряжения, равные по величине и противоположные
по фазе, передаются на сетку лампы через кварц К, рассчитанный на про-
межуточную частоту, и через конденсатор Со, ёмкость которого равна ёмко-
сти кварцедержателя. Если частота колебаний не находится в пределах поло-
сы пропускания кварца, то последний практически работает как конденса-
тор с ёмкостью, равной Со. Поэтому переменные напряжения, передаваемые
на сетку, равны друг другу и взаимно уничтожаются. Если же частота коле-
баний будет в пределах полосы пропускания кварца, то последний резонирует
и работает как последовательный резонансный контур. Его сопротивление
резко уменьшается и напряжение, переданное на сетку через кварц, станет
больше, чем напряжение, переданное через конденсатор Со. Эти напряжения
на сетке уже не компенсируют друг друга и получается приём сигналов.
Сопротивление R выполняет роль нагрузочного сопротивления и сильно
влияет на ширину полосы частот колебаний, пропускаемых кварцевым филь-
тром. Чем меньше сопротивление R, тем шире полоса пропускания. Регули-
руя величину R, можно получать ширину полосы от нескольких десятков до
нескольких сотен герц- Узкая полоса применяется для приёма телеграфных
сигналов, а при ширине полосы порядка тысячи герц возможен приём теле-
фонной передачи. Правда, при этом получаются значительные искажения, но
зато снижаются помехи от других радиостанций. Вместо сопротивления иног-
да включают контур, настроенный на промежуточную частоту и имеющий,
кроме индуктивности и ёмкости, ещё переменное активное сопротивление.
Изменяя его величину, можно изменять сопротивление контура и тем самым
регулировать ширину полосы пропускания. В некоторых пределах её можно
также регулировать изменением ёмкости конденсатора Со.
На рис. 2256 показан пример другой схемы кварцевого фильтра, в кото-
ром кварц включён в качестве конденсатора внешнеёмкостной связи. В этой
схеме ширина полосы пропускания регулируется расстройкой контуров в раз-
ные стороны относительно резонансной частоты (частоты кварца). Такая рас-
стройка осуществляется с помощью особого блока конденсаторов переменной
ёмкости Ci и С2, у которого при вращении оси ёмкость одного конденсатора
увеличивается, а другого — уменьшается. Встречаются и другие более слож-
ные схемы кварцевых фильтров, имеющих не один кварц, а два или больше.
361
§ 112.	ДЕТЕКТОР, ВТОРОЙ ГЕТЕРОДИН И УСИЛЕНИЕ
НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
Детектор в супергетеродинных приёмниках бывает обычно
диодный. Анодный или сеточный детекторы применяются редко.
Это объясняется тем, что в приёмнике имеется большое усиление
и, следовательно, на детектор подаются сравнительно сильные
сигналы. Диодный детектор при сильных сигналах работает с не-
значительными искажениями. Типичная схема детектора показа-
на на рис. 226а. Колебания на диод подаются от последнего по-
Рис. 226. Схема детектора и его соединения с УНЧ
лосового фильтра. Нагрузочным сопротивлением детектора яв-
ляются сопротивления и /?2- Напряжение звуковой частоты на
УНЧ снимается только с сопротивления /?2. Такая схема приме-
няется весьма часто с целью уменьшения искажений и уменьше-
ния проникновения в УНЧ колебаний высокой частоты. Колеба-
ния низкой частоты подаются на управляющую сетку первой лам-
пы УНЧ через регулятор громкости (потенциометр).
В современных супергетеродинных приёмниках часто исполь-
зуются лампы типа двойной диод-триод и двойной диод-пентод.
Один из диодов служит для детектирования, а триод или пентод
работает в первой ступени УНЧ (рис. 2266). Реже встречается
схема с двойным диодом-пентодом, в которой пентод использует-
ся в ступени УПЧ, а один из диодов, как и в предыдущем слу-
чае,— для детектирования.
362
гетеродина, связанного с де-
Рис. 227. Второй гетеродин, свя-
занный с диодным детектором
Как уже было указано, в приёмниках возникают собственные
шумы в виде шороха, мешающего приёму сигналов. Для умень-
шения этих шумов на анод диода, работающего в детекторе, не-
редко подают некоторое постоянное отрицательное напряжение,
которое запирает диод для приходящего от предыдущих ступеней
напряжения шумов. Под действием полезных сигналов, напря-
жение которых Выше напряжения шумов, диод отпирается и сиг-
налы эти принимаются уже почти без шумов. Отрицательное на-
пряжение на анод диода подаётся от сопротивления автоматиче-
ского смещения, включённого в цепь катода какой-либо другой
лампы приёмника, так как в самом диоде при отсутствии сигна-
лов ток равен нулю.
Второй гетеродин применяется только для приёма телеграф-
ных незатухающих сигналов. В большинстве случаев он делает-
ся с индуктивной обратной связью на триоде или пентоде. Связь
его с контуром детектора может быть индуктивная или ёмкост-
ная. Для возможности приёма телефонных сигналов у второго
гетеродина имеется выключатель. Контур второго гетеродина
настроен с помощью подстроечного конденсатора или сердечника
на постоянную частоту, отличающуюся на 1 кгц от промежуточ-
ной частоты. Пример схемы второго
тектором, показан на рис. 227.
В приёмниках прямого усиле-
ния и супергетеродинных приёмни-
ках применяются обычные ступени
усиления низкой частоты. Прин-
ципы и особенности их работы
были рассмотрены в гл. VII.
В приёмнике с детектором на
триоде или пентоде первой сту-
пенью УНЧ по существу является
детекторная ступень. Поэтому, ес-
ли предусмотрено воспроизведение
граммофонной записи, то звуко-
сниматель включается в цепь уп-
равляющей сетки детекторной
лампы. Для уменьшения искаже-
ний при работе от звукоснимателя
на сетку подают отрицательное на-
пряжение. На рис. 228а дана про-
стейшая схема, в которой автома-
тическое напряжение смещения
подаётся только при включении звукоснимателя. Если он пьезо-
электрический, то его в данной схеме надо зашунтировать сопро-
тивлением. В приёмниках с диодным детектором звукосниматель
включается по схеме рис. 2286.
Предварительные ступени УНЧ приёмников делаются, как
правило, по схеме на сопротивлениях на триодах или пентодах.
363
Трансформаторная схема встречается редко, так же как и дрос-
сельная. Выходная ступень работает на более мощной лампе, в
качестве которой может быть триод, пентод или лучевой тетрод.
Рис. 228. Включение звукоснимателя в приёмниках
Схема выхода при применении электродинамических громкого-
ворителей всегда делается трансформаторной. Непосредственный
выход бывает только в самых простых приёмниках для электро-
ма1нитных громкоговорителей, а также для телефонов. Часто
делают отдельный выход для включения дополнительного гром-
коговорителя.
В наиболее дорогих приёмниках выходные ступени собира-
ются по двухтактной схеме. Все особенности усилителей низкой
частоты, разобранные в гл. VII, как, например, способы подачи
автоматического напряжения смещения, способы питания экрани-
рующих сеток, применение развязывающих фильтров, отрица-
тельной обратной связи, фазоинверсных схем и т. д., встречают-
ся и в ступенях УНЧ приёмников.
§ 113.	ДЕТЕКТОРНО-РЕГЕНЕРАТИВНАЯ СТУПЕНЬ
В детекторной ступени приёмников прямого усиления, как
правило, осуществляется регенерация. Между анодной и сеточ-
ной цепями устраивается обратная связь для высокочастотных
колебаний, аналогичная обратной связи в ламповом генераторе
304
с самовозбуждением. Схема регенеративной детекторной ступе-
ни с индуктивной обратной связью приведена на рис. 229а. Об-
ратная связь в приёмнике всегда делается переменной, чтобы
её можно было регулировать.
Принцип регенерации заключается в следующем.
Анодный ток лампового детектора является пульсирующим
током, состоящим из трех состав-
ляющих — постоянной, низкочас-
тотной и высокочастотной. Состав-
ляющая высокой частоты по форме
соответствует принимаемым моду-
лированным колебаниям. Она про-
ходит через катушку обратной
связи L а и индуктирует в катушке
контура L переменное напряже-
ние. Если концы катушек L и La
включены верно, то напряжение,

индуктированное в ка-
тушке L за счёт обрат-
ной связи, совпадает по
фазе с напряжением
сигнала и сложится с
ним. В результате пере-
менное напряжение на
сетке лампы возрастёт.
Тогда возрастёт и амп-
литуда высокочастот-
ной составляющей анод-
ного тока, а следова-
тельно, увеличится и на-
пряжение, и ндуктиро-
ванное этой составляю-
щей в катушке контура.
Напряжение на сетке
ещё больше увеличится,

Частота звука
пир ний (puI
Область нулевых
биений
Рис. 229. Регенеративная детекторная сту
пень с индуктивной обратной связью и гра-
фик изменения частоты тона биений при на-
стройте регенератора*
что, в свою очередь,
снова даст усиление высокочастотной составляющей анодного
тока и увеличение благодаря действию обратной связи перемен-
ного напряжения на сетке и т. д.
Таким образом, произойдёт нарастание колебаний, но, конеч-
но, до определённой величины. С увеличением амплитуды коле-
баний возрастёт потеря энергии в активном сопротивлении кон-
тура. Нарастание амплитуды колебаний возможно только до тех
пор, пока энергия, добавляемая в контур с помощью обратной
связи, больше, чем потеря энергии. Как только потеря энергии
возрастёт настолько, что станет равна энергии, поступающей из
анодной цепи через обратную связь, нарастание амплитуды коле-
баний прекратится.
365
Рассмотренный процесс усиления колебаний высокой частоты
получается только при достаточной величине обратной связи,
т. е. при достаточном сближении катушки L и La и при правиль-
ном их включении. Если катушки включены неверно, то напряже-
ние, индуктированное в контуре катушкой La, противоположно
по фазе напряжению сигнала и ослабит, а не усилит колебания
в контуре. При сближении катушек La и L, т. е. при увеличении
обратной связи, усиление возрастает, но до известного предела,
по достижении которого начинается генерация собственных коле-
баний и ступень становится генератором. Значение обратной свя-
зи, при котором возникает генерация собственных колебаний, на-
зывают порогом генерации.
Когда приёмник генерирует собственные колебания, получает-
ся сложение этих колебаний с принимаемыми, и приём сильно
искажается. Если принимаются немодулированные, т. е. чисто
незатухающие колебания (например, во время перерыва радио-
вещательной передачи), то от сложения этих колебаний и собст-
венных получаются биения. Их частота зависит от разности
между частотами принимаемых и собственных колебаний.
Частота сигнала какой-либо станции постоянна, а частота
собственных колебаний, как и во всяком генераторе с самовоз-
буждением, равна частоте контура. Изменяя настройку контура
вблизи резонанса, т. е. изменяя разность между частотой сигна-
ла и частотой контура, можно изменять частоту биений. После
детектирования биений в анодной цепи получается слагающая
с частотой биений. Поэтому тон биений можно услышать, если он
находится в пределах звукового диапазона.
При точной настройке в резонанс биений не будет, потому что
частота собственных колебаний совпадает с частотой сигнала и
разность их равна нулю. Получаются нулевые биения. Они явля-
ются показателем точной настройки в резонанс. Практически ну-
левые биения наблюдаются также при некоторой расстройке кон-
тура относительно частоты сигнала. Объясняется это тем, что
при небольшом отклонении от резонанса приходящие колебания
действуют как постороннее возбуждение и заставляют ступень
генерировать колебания не с частотой контура, а с частотой сиг-
нала1). Получается некоторая область нулевых биений, которая
тем шире, чем сильнее сигнал. За ее пределами ступень генерирует
собственные колебания с частотой, уже не равной частоте сигна-
ла, вследствие чего возникают биения звуковой частоты, слыши-
мые в телефоне в виде непрерывного однотонного звучания. Чем
больше расстройка контура относительно частоты сигнала, тем
выше тон биений. При значительной расстройке частота биений
выходит за пределы слышимых звуковых частот.
]) Это явление называют захватыванием, или увлечением, или прину-
дительной синхронизацией.
366
Поэтому при настройке приёмника, имеющего обратную связь
и работающего в режиме генерации, подход к резонансу сопро-
вождается возникновением свиста, постепенно понижающегося
и, наконец, обрывающегося на некотором низком тоне около точ-
ного резонанса (нулевые биения). При дальнейшем изменении
настройки после прохождения резонанса явление повторяется в
обратном порядке, т. е. возникает низкий тон, который по мере
удаления от резонанса повышается, переходя в свист, а затем
становится неслышимым. Графически это показано на рис. 2296,
на котором по вертикальной оси отложена частота биений, а по
горизонтальной оси — частота контура генерирующего приёмни-
ка. Для примера частота сигнала взята 500 кгц. Биения звуковой
частоты в данном случае возникают только при расстройке не
меньше, чем на 200 гц относительно резонанса, и, таким обра-
зом, ширина области нулевых биений составляет 400 гц.
Режим генерации нельзя применять для приёма радиотеле-
фонных передач, так как свист, возникающий от биений, делает
приём неразборчивым и искажённым. Приём в области нулевых
биений свободен от искажений, но область эта очень неустойчива.
Практически для приёма речевых или музыкальных передач об-
ратную связь устанавливают до порога генерации.
Зато режим генерации необходим для приёма незатухающих
телеграфных сигналов. Без генерации в телефоне слышны лишь
щелчки, а в результате биений в телефоне получаются тональные
сигналы телеграфной азбуки. Изменяя настройку контура генери-
рующего приёмника, можно подобрать наиболее приятный для
приёма на слух тон сигналов. Радисты обычно устанавливают ча-
стоту биений около 1000 гц, так как ухо наиболее чувствительно
к этой частоте. При этом кон-
тур должен быть расстроен на
1000 гц в ту или в другую сто-
рону относительно частоты сиг-
нала. Таким образом, наиболее
громкий приём радиотелефон-
ных сигналов получается вбли-
зи порога генерации, когда соб-
ственные колебания ещё не воз-
никли. А режим хорошего при-
ёма незатухающих телеграфных
сигналов получается чуть даль-
ше порога генерации, причём
сильно увеличивать обратную
связь не следует, так как при
колебаний громкость телеграфных сигналов уменьшается. На
рис. 230 даны положения ручки обратной связи для порога гене-
рации и для случаев наилучшего приёма телефонных и телеграф-
ных сигналов.
Порог генерации
/ Наилучший прием
— телеграфных
U—авйнааев
Генерация
Наилучший приём
телефонных сигналов
Генерации
нет
Минимум
обратной связи
Рис. 230. Различные положения ручки
обратной связи
Максимум
обратной
связи
большой амплитуде собственных
367
Схема рис. 229 применяется редко, так как перемещение ка-
тушки обратной связи около катушки контура сильно влияет на
индуктивность и ёмкость контура, изменяя его частоту. Это за-
трудняет настройку приёмника и не позволяет проградуировать
его шкалу. Гораздо удобнее регулировка обратной связи конден-
сатором. Одна из таких схем дана на рис. 231а. В ней постоян-
Рис. 231. Схемы регенеративной ступени с регулировкой обратной
связи конденсатором (а) и потенциометром (6)
ная и звуковая составляющие анодного тока проходят через
анодный дроссель Д, заграждающий путь высокочастотной со-
ставляющей. Последняя направляется через катушку обратной
связи и конденсатор переменной ёмкости Са, которым можно ре-
гулировать обратную связь. Катушки La и L располагаются не-
подвижно друг относительно друга. При увеличении ёмкости Са
ток высокой частоты в катушке La возрастает и обратная связь
усиливается. Конденсатор обратной связи Са имеет ёмкость по-
рядка 200—500 пф и можёт быть с твёрдым диэлектриком. Иногда
последовательно с ним включают постоянный конденсатор Сп в
1000—2000 пф как предохранительный на случай замыкания
пластин в Са. Катушка La обычно имеет в несколько раз меньше
витков, чем контурная катушка, и может быть намотана любым,
даже очень тонким проводом. Если катушки La и L намотаны на
одном каркасе, то для уменьшения паразитной ёмкости следует
наиболее удалённые друг от друга концы катушек присоединять
к аноду и к сетке. Чтобы обратная связь не получалась слишком
сильной, рекомендуется между а*нодом и катодом лампы вклю-
чить конденсатор небольшой ёмкости (20—50 пф). Тогда ток вы-
сокой частоты частично ответвляется через этот конденсатор и
не проходит полностью в катушку La. Дроссель высокой частоты
Д должен иметь несколько сот витков и обладать возможно мень-
шей собственной ёмкостью; его обмотку обычно делают секцио-
нированной.
В регенеративной детекторной ступени часто применяются
пентоды, дающие значительно большее усиление. Регулировка
368
обратной связи в этом случае может осуществляться конденса-
тором переменной ёмкости по схеме рис. 231а или путём измене-
ния напряжения экранирующей сетки с помощью потенциометра
(рис. 2316).
Для хорошей работы регенеративного приёмника важно, что-
бы подход к генерации был плавным, так как усиление достигает
максимума вблизи порога генерации. В случае мягкого или плав-
ного подхода уменьшение обратной связи после возникновения
генерации обрывает генерацию при том же значении обратной
связи, при каком генерация возникла. Порог генерации получа-
ется один, вполне определённый и устойчивый. Слабые сигналы
можно принимать устойчиво в непосредственной близости к по-
рогу генерации, когда усиление наибольшее.
В противоположность этому иногда наблюдается жёсткий под-
ход к генерации — затягивание генерации. Генерация возникает
резко со щелчком в телефоне, а при уменьшении обратной связи
генерация затягивается и также резко (щелчком) обрывается
при гораздо меньшем значении обратной связи, чём то, при ко-
тором она возникла. Получаются два неустойчивых порога гене-
рации и приближение к ним становится невозможным. Для устра-
нения жёсткого подхода к генерации надо уменьшить анодное
напряжение на детекторной лампе и тщательно подобрать вели-
чину сеточного сопротивления. Плавность подхода к генерации
зависит от положения рабочей точки на сеточной характеристи-
ке анодного тока. Необходимо, чтобы эта точка была на участке
наибольшей крутизны, т. е. на прямолинейном участке. Поэтому
при анодном детектировании применять регенерацию нецелесооб-
разно, так как рабочая точка находится на нижнем изгибе.
В батарейных приёмниках для получения плавного подхода
к генерации и обеспечения наилучших условий детектирования,
помимо поцбора величины Rc, следует пробовать присоединять
Rc к плюсу или минусу батареи накала. Присоединение к мину-
су даёт более плавный подход к генерации, но зато включение на
плюс даёт более громкую слышимость. Для подбора наилучшегс
режима иногда включают Rc к ползунку потенциометра, соеди-
нённого с концами нити накала, и подбирают 1наивыгоднейшее
положение рабочей точки.
Сеточный детектор, как мы знаем, является одновременно и
детектором и усилителем низкой частоты. При наличии регенера-
ции он, кроме того, даёт большое усиление высокой частоты. Чув-
ствительность регенеративного приёмника поэтому очень велика,
особенно к слабым сигналам. Чем слабее принимаемый сигнал,
тем больше усиление, даваемое приёмником. Для слабых сигна-
лов оно доходит до нескольких тысяч, а для сигналов близких
мощных станций, которые слышны громко и без обратной связи,
усиление за счёт обратной связи получается малым и недостаточ-
ным для приёма на громкоговоритель.
Збь
Избирательность тоже увеличивается от применения регене-
рации. У порога генерации она становится наиболее высокой, а
полоса частот пропускаемых колебаний заметно суживается. При
настройке точно в резонанс слышимость становится глухой из-за
срезания крайних боковых колебаний. Но всё же мощные близ-
кие станции слышны в большом диапазоне настройки приёмника
и сильно мешают приёму других станций. Этот недостаток устра-
няется применением ступени усиления высокой частоты.
Необходимость устройства такой ступени диктуется ещё од-
ним неприятным свойством регенеративного приёмника. В ре-
жиме генерации он превращается в маломощный передатчик и
излучает своей антенной радиоволны, которые принимаются со-
седними приёмниками и создают в них помехи в виде свистов, за-
вываний и т. д. Для предупреждения такого паразитного излуче-
ния необходима ступень усиления высокой частоты. Тогда коле-
бания, генерируемые в детекторной ступени, не смогут проник-
нуть в антенну.
В последние годы по схемам прямого усиления строятся толь-
ко наиболее простые дешёвые приёмники. Чтобы построить при-
емник с большой чувствительностью и высокой избирательностью
по схеме прямого усиления, нужно увеличить в нём число сту-
пеней усиления высокой частоты, но тогда трудно избавиться от
паразитной генерации. Большое число резонансных контуров
чрезвычайно удорожает приёмник, усложняет его конструкцию и
настройку. При одноручечной настройке можно подогнать в ре-
зонанс два-три контура, настраивающихся с помощью блока кон-
денсаторов, но сделать это с большим числом контуров очень
трудно. Кроме того, ступени УВЧ, работающие на радиовеща-
тельном диапазоне или на диапазоне коротких волн, дают малое
усиление, так как сопротивление анодного контура получается
малым. Приёмник прямого усиления нелегко настраивать: необ-
ходимо одновременно вращать ручку настройки и ручку обрат-
ной связи; слабые сигналы можно принимать только при уста-
новке обратной связи у самого порога генерации, а потому для
настройки такого приёмника требуется большой навык. Все эти
недостатки отсутствуют в супергетеродинном приёмнике.
Иногда для упрощения схемы и конструкции в супергетеро-
динном приёмнике, вместо второго гетеродина, применяют сеточ-
ный детектор с обратной связью. Помимо возможности приёма
телеграфных сигналов, обратная связь в этом случае даёт также
некоторое усиление телефонных сигналов, особенно если они
слабы.
§ 114.	СВЕРХРЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ПРИЁМНИКИ
Приёмники с использованием принципа сверхр<егенерации являются приём-
никами с обратной связью, работающими в режиме прерывистой генерации.
Их применяют, как правило, только на диапазоне УКВ для приёма радио-
370
телефонных или модулированных радиотелеграфных сигналов. По принципу
работы и по свойствам они значительно отличаются от обычных регенера-
тивных приёмников.
Регенеративный приёмник обладает наибольшей чувствительностью для
приёма радиотелеграфных сигналов в случае, если обратная связь доведена
до порога генерации. В этом режиме получается высокое усиление, особенно
слабых сигналов, но приём неустойчив. Малейшее изменение питающих на-
пряжений, настройки контура или частоты сигнала нарушают этот режим,
и либо возникает генерация собственных колебаний, сильно искажающих
принимаемые сигналы, либо резко падает чувствительность,
Приём телеграфных сигналов на регенеративный приёмник более устойчив,
так как он ведётся в режиме генерации. Тон принимаемых телеграфных сиг-
налов определяется частотой биений, которая равна разности частот сигнала
и собственных колебаний, генерируемых в приёмнике. Не слишком большие
изменения режима работы приёмника, как правило, не срывают генерацию
колебаний и приём сигналов не прерывается. Наблюдается лишь изменение
тона сигналов вследствие того, что изменение частоты собственных колебаний
вызывает изменение частоты биений, т. е. разностной частоты. Может быть
также и изменение громкости. Однако такой режим не пригоден для приёма
модулированных радиотелефонных сигналов, так как возникающие биения
звуковой частоты накладываются на радиотелефонную передачу и сильно её
искажают.
Недостатки регенеративного приёмника в значительной степени устраняют-
ся в сверхрегенеративном приёмнике, в котором приём модулированных сигна-
лов производится в режиме генерации, но мешающие биения звуковой часто-
ты не возникают, так как генерация колебаний прерывается со сверхзвуковой
частотой (с низкой радиочастотой). Благодаря такому режиму приём моду-
лированных сигналов на сверхрегенеративный приёмник значительно более
устойчив, чем на регенеративный. При этом чувствительность приёмника по-
лучается весьма высокой. Усиление, даваемое одной сверхрегенеративной сту-
пенью при приёме слабых сигналов, доходит до сотен тысяч. Сверхрегенера-
тивный приёмник обладает сравнительно невысокой избирательностью и поэ-
тому особенно пригоден для приёма сигналов простейших передатчиков с са-
мовозбуждением, не имеющих стабилизации частоты. Недостатком его являет-
ся наличие суперного шума в виде довольно громкого шороха, слышимого
при отсутствии принимаемых сигналов. Этот шум уничтожается приходящими
сигналами, если они не слишком слабы.
Упрощённо работу сверхрегенеративного приёмника можно объяснить сле-
дующим образом. Пусть в регенеративном приёмнике (рис. 232) обратная связь
установлена такой, что при неболь-
шом отрицательном смещении на
сетке получается режим генера-
ции, а при увеличении смещения
собственные колебания прекраща-
ются. Если подать от вспомога-
тельного генератора на сетку пе-
ременное напряжение с некоторой
частотой, значительно более низ-,
кой, чем частота собственных ко-
лебаний, то смещение на сетке бу-
дет изменяться. Когда на сетку
поступает положительная полувол-
на вспомогательного напряжения,
рабочая точка на сеточной харак-
теристике лампы находится в об-
ласти большой крутизны и в при-
ёмнике генерируются собственные
колебания. В следующий, отрицательный, полупериод напряжения вспомога-
тельной частоты рабочая точка сдвигается на участок характеристики с мень-
371
Рис. 232. Принципиальная схема для
получения сверхрегенеративного приёма
шей крутизной и генерация прекращается, т. е. колебания затухают. Таким
образом, генерация собственных колебаний высокой частоты прерывается с
более низкой вспомогательной частотой. Её называют гасящей, так как коле-
бания этой частоты служат для прерывания (гашения) генерации.
Если приёма сигналов нет, то генерация колебаний высокой частоты во
время положительных полупериодов гасящего напряжения возникает под
влиянием электрических флуктуаций. Этим термином называют весьма слабые
электрические импульсы, которые существуют в любой электрической цепи,
так как электроны в каждом проводнике совёршают беспорядочное тепловое
движение.
Электрические процессы, происходящие в сверхрегенеративном приёмнике
при отсутствии принимаемых сигналов, иллюстрируются рис. 233. Рисунок 233а
показывает напряжение вспомогательной частоты, которое для упрощения
рассуждений взято прямоугольной формы. При такой форме гасящего на-
пряжения во время положительного полупериода отрицательное смещение
на сетке лампы получается небольшим и остаётся постоянным. В результате
происходит генерация колебаний и нарастание их амплитуды. С переходом
к отрицательному полупериоду напряжение на сетке сразу принимает значи-
тельную отрицательную величину, условия самовозбуждения нарушаются
и колебания затухают. Если гасящее напряжение имеет не прямоугольную,
а синусоидальную форму, то принцип работы приёмника не изменится, но
явление протекают сложнее, так как непрерывное изменение напряжения на
сетке окажет влияние на процессы нарастания и затухания колебаний.
Рис. 233. Графики процессов в сверхрегенераторе при отсутствии
внешних сигналов
Вспышки колебаний высокой частоты, возникающие в сверхрегенеративном
приёмнике, показаны на рис. 2336. Колебания возникают и нарастают при
каждом положительном полупериоде гасящего напряжения, а затухают при
каждом отрицательном его полупериоде. Чем сильнее начальный импульс
от электрических флуктуаций, тем больше амплитуда генерируемых колеба-
ний. Так как импульсы электрических флуктуаций имеют разную величину,
то и вспышки колебаний также имеют различные амплитуды. Эти колебания
высокой частоты являются беспорядочно модулированными. В результате
детектирования таких колебаний получаются импульсы различной величины,
следующие друг за другом с вспомогательной частотой (рис. 233в). Сами
эти импульсы не могут быть услышаны в телефоне, так как вспомогательная
частота является высокой (сверхзвуковой) частотой. Среднее значение тока
этих импульсов, показанное на графике штриховой линией, изменяется также
372
беспорядочно, но более медленно, и создаёт в телефоне звук в виде шороха —
суперный шум.
Когда на приёмник воздействуют сигналы более слабые, чем импульсы
электрических флуктуаций, то процесс практически не изменяется. Суперный
шум остаётся и заглушает приходящие сигналы. Иначе протекают процессы
при приёме сигналов, уровень которых выше уровня импульсов флуктуаций
(рис. 234). Напряжение вспомогательной частоты изображено на рис, 234а.

t
1 I-------’ г
Модулированный '
и) сигнал [	АпппПТ
t
вспышки колебаний
высокой. ।	।
частоты ।	-д'


t
г)
1 ! ' ' Г-
Импульсы после детектирования
Рис. 234. Графики процессов в сверхрегенераторе при приёме
модулированных сигналов
Рисунок 2346 показывает модулированное колебание приходящего сигнала
Вспышки собственных колебаний теперь возникают под влиянием более силь-
ных приходящих колебаний, а не слабых флуктуационных импульсов. Наи-
большая амплитуда колебаний в этих вспышках определяется амплитудой
приходящих сигналов, т. е. следует закону, по которому модулированы эти
сигналы (рис. 234в). Результат детектирования таких колебаний дан на
рис. 234г. Среднее значение полученных импульсов изменяется с частотой
модуляции, и поэтому в телефоне будет слышен передаваемый звук- Тад
как в этом случае вспышки колебаний возникают не от флуктуаций, то су-
перный шум не слышен даже тогда, когда принимаются только несущие
колебания сигнала, т. е. когда модуляции нет. Происходит подавление супер-
ного шума приходящими сигналами.
Под влиянием приходящих сигналов вспышки колебаний могут возникать
и при довольно большой разнице между частотой сигнала и частотой приём-
ного контура, т. е. при значительной расстройке. Конечно, амплитуда сигна-
лов при этом уменьшается, но пока она превышает флуктуационные импуль-
сы, приём ещё возможен. Поэтому избирательность сверхрегенеративного при-
ёмника получается сравнительно низкой, но устойчивость приёма значитель-
но выше, чем у регенеративного приёмника.
Рассмотренные процессы в сверхрегенеративном приёмнике объясняют
его высокую чувствительность. Даже под влиянием очень слабых приходя-
щих сигналов в нём возникают вспышки собственных колебаний, амплитуда
которых нарастает до значительной величины, определяющей слышимость
принимаемых сигналов. Вспышки колебаний происходят с частотой гасящего
37-}
напряжения, а приходящие сигналы определяют величину наибольшей ам-
плитуды генерируемых колебаний, т. е. управляют процессом генерации этих
колебаний.
Чувствительность сверхрегенеративного приёмника зависит прежде всего
от того, до какой величины может нарастать амплитуда собственных колеба-
ний. При удачно подобранном режиме она достигает нескольких вольт, хотя
приходящие сигналы, вызывающие появление генерации колебаний, могут
иметь амплитуду в несколько микровольт^ Таким образом, сверхрегенератив-
ное усиление может доходить до миллионов. Величина его практически мало
зависит от усилительных свойств лампы. Возможна также работа сверхреге-
неративного приёмника при низком анодном напряжении, например 15—20 в,
которое должно быть только достаточно для самовозбуждения.
Анализ процессов в сверхрегенеративном приёмнике показывает, что при
возбуждении гасящего напряжения отдельным вспомогательным генератором
возможны два режима работы: линейный и нелинейный (или логарифмиче-
ский^ При линейном режиме генерируемые колебания не успевают нарасти
до наибольшей возможной (установившейся) амплитуды. Амплитуда возник-
ших колебаний всё время нарастает и доходит до какого-то наибольшего зна-
чения UМакс в момент, когда условия самовозбуждения нарушаются из-за уве-
личения отрицательного смещения на сетке. Тогда генерация прекращается
и начинается затухание колебаний. Графики на рис. 233 и 234 соответствуют
именно линейному режиму; Он получается при достаточно высокой частоте
гасящих колебаний. В линейном режиме максимальная амплитуда Uмакс про-
порциональна напряжению UQ того начального импульса, который вызвал ге-
нерацию колебаний, т. е. пропорциональна напряжению приходящих сигна-
лов, а при их отсутствии — напряжению флуктуации. Если £/0 увеличится
в несколько раз, то возрастёт во столько же раз и U макс- Таким образом,
между Uмакс и Uo имеется линейная зависимость.
Сверхрегенеративный приёмник в линейном режиме вносит малые иска-
жения, но зато даваемое им усиление сильно зависит от величины питающих
напряжений. Для устойчивого усиления необходимо эти напряжения стабили-
зировать. При линейном режиме плохо подавляются импульсные помехи.
Линейный режим труден в налаживании и поэтому он редко применяется в
любительских приёмниках.
В нелинейном режиме амплитуда генерируемых колебаний успевает на-
расти до установившегося, т. е. наибольшего возможного значения, и в те-
чение некоторого промежутка времени остаётся неизменной. Величина иМакс
в этом случае не зависит от U$ • Начальное напряжение влияет только на
время нарастания колебаний. Чем больше тем меньший промежуток вре-
мени нужен для нарастания амплитуды колебаний до УМакс и тем больше
промежуток времени, в течение которого происходят колебания с постоян-
ной амплитудой Uмакс- Для нелинейного режима частота гасящего напряже-
ния должна быть меньше, чем при линейном режиме.
Графики колебаний при приёме модулированных сигналов на сверхрегене-
ративный приёмник, работающий в нелинейном режиме, показаны на рис. 235.
В отличие от линейного режима в данном случае при изменении амплитуды
приходящих сигналов изменяется не максимальная амплитуда, а длительность
вспышек с максимальной амплитудой генерируемых колебаний. После детек-
тирования получается некоторое среднее значение напряжения, показанное на
рис. 235г жирной штриховой линией. Оно пропорционально длительности вспы-
шек, но не пропорционально амплитуде приходящих сигналов. Следовательно,
получаются значительные нелинейные искажения, и в этом заключается основ-
ной недостаток нелинейного режима. Однако в нелинейном режиме при коле-
баниях питающих напряжений усиление получается устойчивым. Кроме того,
сверхрегенеративные приёмники в нелинейном режиме обладают свойствами
автоматической регулировки усиления и ослабления импульсных помех. По-
этому чаще всего применяется нелинейный режим.
Из рассмотрения работы сверхрегенеративного приёмника ясно, что га-
сящая частота должна быть обязательно сверхзвуковой, т. е. неслышимой, но
374
значительно ниже частоты сигнала. Если последнее условие не соблюдается,
то за время положительного полупериода гасящего колебания амплитуда коле-
баний высокой частоты не нарастает до достаточно большой величины. Ука-
занные условия трудно выполнить на средних и даже коротких волнах. А для
укв наивыгоднейшая величина гасящей частоты получается порядка
100—200 кгц.
Вспышки колебаний высокой частоты
Рис. 235. Графики процессов при приёме модулированных сигналов
на сверхрегенератор, работающий в нелинейном режиме
Надо помнить, что сверхрегенеративный приёмник даёт излучение в окру-
жающее пространство, так как он работает в режиме генерации. Поэтому
весьма желательно иметь в нём усилитель высокой частоты, который устра-
няет излучение, отделяя генерирующую ступень от антенны, а также повышает
чувствительность приёмника и делает его работу более устойчивой. Если нет
ступени усиления высокой частоты, то всякие изменения параметров антенны
сильно влияют на настройку и режим работы приёмника, колебательный кон-
тур которого связан с антенной. Отсутствие ступени усиления высокой частоты
допустимо только в крайнем случае, например в переносной аппаратуре, в ко-
торой число ламп и расход энергии источников питания должны 6*biTb све-
дены к минимуму.
Встречаются сверхрегенеративные приёмники двух типов: с отдельным
генератором гасящей частоты и с самогашением. Пример сверхрегенератив
ного детектора с отдельным генератором гасящего напряжения показан на
рис. 236. Лампа Л\ входит в детекторно-регенеративную ступень, которая
представляет собой укв генератор с ёмкостной обратной связью, осуществляе-
мой с помощью междуэлектродных ёмкостей. Контур настраивается на
частоту приходящих сигналов. Лампа Л2 работает в генераторе колебаний
гасящей частоты по схеме с индуктивной обратной связью. Гасящая частота
определяется параметрами контура L2C2. Через конденсатор С3 колебания
гасящей частоты передаются на сверхрегенеративную ступень. Конденсатор С4
пропускает только токи частоты принимаемого сигнала, а конденсатор Сб—
токи гасящей частоты и токи низкой частоты. Трансформатор Т служит для
передачи колебаний низкой частоты, полученных в результате детектирования,
на усилитель низкой частоты. Дроссель Д преграждает путь колебаниям
высокой частоты. Для регулировки режима работы всего устройства служит
потенциометр Д, с помощью которого можно изменять анодное напряжение
на лампах. В такой схеме генератор с лампой Л2 играет роль модулятора,
прерывающего генерацию колебаний в генераторе с лампой Л\. Рассмотрен-
375
ная схема и ей подобные не получили большого распространения у любите-
лей, так как отдельный генератор гасящих колебаний усложняет устройство
приёмника.
Более распространёнными являются сверхрегенеративные приёмники с
самогашением, в которых прерывание генерации колебаний высокой частоты
происходит за счёт особого режима цепи сетки. Одна из таких схем дана
на рис. 237. В ней отрицательное смещение на сетке лампы получается от на-
пряжения, возникающего на конденсаторе Сс
или, что то же самое, от падения напряжения
на сопротивлении Rc.
Особенность схемы в том, что сетка при-
соединена через сопротивление утечки не
к катоду, а к положительному полюсу источ-
Рис. 23G. Схема сверхрегене-
ративного детектора с отдель
ным генератором гасящих
Рис. 237. Схема сверхрегенеративного
детектора, работающего в режиме
колебаний	самогашения
ника анодного питания. Применяются также схемы, в которых сопротивление
утечки Rc присоединено к катоду лампы.
Сверхрегенеративный приёмник с самогашением по своим свойствам на-
поминает приёмник с отдельным генератором гасящих колебаний, работа-
ющий в нелинейном режиме. В режиме самогашения также нет линейной
зависимости между напряжением низкой частоты, полученным в результате
детектирования, и напряжением сигнала, т. е. получаются значительные нели-
нейные искажения. Вспышки генерируемых колебаний обычно имеют такой
же характер, как и в сверхрегенеративном приёмнике с линейным режимом, т. е.
амплитуда колебаний доходит до максимального значения, после которого
колебания затухают (рис. 238).
При нарастании колебаний напряжение на сетке заходит в положитель-
ную область и создаёт сеточный ток, заряжающий конденсатор Сс. Вследствие
этого вместе с амплитудой колебаний растёт величина сеточного смещения,
показанная на рис. 238 штриховой линией. Когда амплитуда колебаний и
величина смещения достигают наибольшего значения, условия самовозбужде-
ния нарушаются и колебания начинают затухать. Вместе с ними уменьшает-
ся и смещение, так как конденсатор Сс разряжается на сопротивление Rc>
Но при уменьшении смещения возрастает крутизна лампы в рабочей точке.
Поэтому в какой-то момент условия самовозбуждения снова будут выпол-
няться и приходящий сигнал вызовет генерацию следующей вспышки ко-
лебаний.
Чем больше амплитуда приходящих колебаний, тем сильнее их воз-
действие и тем раньше возникает очередная вспышка собственных колебаний.
Таким образом, в отличие от сверхрегенеративного приёмника с отдельным
генератором гасящих колебаний в режиме самогашения частота вспышек
не остаётся постоянной, а зависит от силы принимаемых сигналов. Зато дли-
376
тельность вспышек и максимальная амплитуда колебаний сохраняют неиз-
менные значения.
Когда сигналов нет, то под влиянием флуктуаций частота вспышек
в режиме самогашения меняется беспорядочно,
получается некоторое напряжение, также беспо-
рядочно изменяющееся, но с более низкой часто-
той, нежели частота самих вспышек. Колебатель-
ный процесс в этом случае напоминает то, что
было изображено на рис. 233, но только макси-
мальные амплитуды вспышек неизменны, а часто-
та их следования беспорядочно меняется. В ре-
зультате возникает суперный шум.
Графики процессов, протекающих при приёме
модулированных колебаний в режиме самогаше-
ния, изображены на рис. 239. С увеличением амп-
литуды приходящих колебаний частота вспышек
растёт (рис. 2396) и наоборот. Однако прямой
пропорциональности в этой зависимости нет. Сред-
нее значение выпрямленных импульсов, получен-
ных после детектирования (штриховая линия на
рис, 239в), изменяется с частотой модуляции.
Когда импульсы следуют чаще, то среднее значе-
ние получается больше. Но полученное колебание
низкой частоты по форме не соответствует точно
модулирующему сигналу, т. е. имеются нелиней-
ные искажения.
Наивыгоднейший режим работы сверхрегене-
ративного приёмника с самогашением устанавли-
вается путём изменения анодного напряжения с
помощью потенциометра 7?. Для подбора лучшего
режима делают также переменным сопротивле-
ние Rc. В режиме самогашения, как и в нелиней-
ном режиме с отдельным генератором гасящих
колебаний, суперный шум и импульсные помехи
подавляются приходящими сигналами, а также
получается хорошая устойчивость работы и авто-
матическая регулировка усиления.
Сверхрегенеративные приёмники могут быть
использованы и для приёма частотно-модулиро-
ванных сигналов.
и после детектирования
Рис. 238. График на-
пряжения на сетке лам-
пы сверхрегенератора
с самогашением
модулироВанный сигнал
Вспышки колебаний высокой частить!
Импульсы после детектирования
LU-ш-ш^
Рис. 239. Графики процессов, происходящих при приёме модулированных
колебаний на сверхрегенератор с самогашением
377
§ 115.	РЕФЛЕКСНЫЕ ПРИЕМНИКИ
Приёмники иногда строятся по рефлексной схеме. В ней одна и
та же лампа работает одновременно в усилителе высокой частоты
и в усилителе низкой частоты. Это даёт возможность уменьшить
число ламп и экономнее расходовать источники питания, что осо-
бенно важно для батарейных приёмников.
Рис. 240. Схема рефлексного приёмника I-V-I
На рис. 240 дана для примера схема рефлексного приёмника
прямого усиления типа 1-V-1, имеющего только две лампы. Коле-
бания из антенны поступают в контур и затем на лампу </7ь
Усиленные колебания высокой частоты получаются в контуре
L2C2 и поступают на сетку второй лампы Л2, работающей в каче-
стве сеточного детектора с обратной Связью. Полученное на сопро-
тивлении /?2 напряжение низкой частоты подаётся через раздели-
тельный фильтр C4R3C5R4 и регулятор громкости /?1 снова на сет-
ку лампы Ль В сё анодную цепь включён электромагнитный гром-
коговоритель Г (для электродинамического громкоговорителя не-
обходим выходной трансформатор).
Работа рефлексной схемы основана на разделении колебаний
высокой и низкой частоты. Конденсаторы С3, С4, С5, С6 имеют ём-
кость порядка 200 пф, так как они должны пропускать только
колебания высокой частоты. Конденсатор С7, служащий для того,
чтобы заземлить ротор конденсатора С2, имеет ёмкость в несколько
тысяч пикофарад. Через него не должны замыкаться токи нч.
Разделительный конденсатор С8 имеет обычную ёмкость порядка
5000—10 000 пф или больше. Регулятор громкости /?] должен
иметь сопротивление около 1 Мом.'Он производит регулировку
усиления одновременно по высокой и низкой частоте. Сопротив-
378
ления фильтра /?3 и /?4 имеют около 0,1 Мом каждое. При работе
от звукоснимателя на сетку лампы Л2 подаётся смещение от со-
противления Rq. На схеме для упрощения не показаны цепи пи-
тания экранирующих сеток. Подобные рефлексные схемы приме-
няются также и в супергетеродинных приёмниках с использова-
нием одной лампы для усиления -промежуточной и низкой частот.
Однако рефлексные схемы работают несколько хуже, чем обыч-
ные с отдельными специальными лампами для усиления высокой
и низкой частот, имеющими различные режимы.
§ 116.	РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ, ТОНА И ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ
Ручная регулировка громкости
Её назначение: подбор наиболее приятной для уха слышимо-
сти, уменьшение помех, уровень громкости которых ниже уровня
полезных сигналов, и устранение пе-
регрузки от слишком сильных сигна-
лов, вызывающей искажения. Регу-
лировка может осуществляться в
различных частях приёмника.
В гл. VII и в § 112 этой главы была
описана регулировка громкости на
входе УНЧ, т. е. в цепи управляющей
сетки первой ступени усилителя низ-
кой частоты. Такой способ удобен
тем, что он служит и для измене-
Рис. 241. Ручная регулировка
громкости на входе приёмника
ния громкости радиосигналов, и
для регулировки усиления при работе от звукоснимателя. Его не-
достаток: возможность перегрузки ступеней, стоящих до регуля-
тора громкости, слишком сильными сигналами. Этим недостатком
не обладает регулировка громкости на входе приёмника (рис. 241),
в которой переменное сопротивление R шунтирует антенную ка-
тушку Еа. Уменьшая R, уменьшают ток высокой частоты в ка-
тушке ЪА и тем самым понижают громкость.
Автоматическая регулировка усиления (АРУ) !)
Назначение АРУ: автоматическое выравнивание усиления при
колебаниях силы приёма вследствие явления замирания и устра-
нение перегрузки ступеней приёмника при слишком сильных сиг-
налах.
Автоматическая регулировка усиления основана на использо-
вании постоянного напряжения, которое получается в результате
9 Иначе её называют автоматической регулировкой чувствительности
(АРЧ), автоматической регулировкой громкости (АРГ) или автоматической
регулировкой слышимости (АРС).
379
детектирования сигналов. В приёмниках с АРУ это напряжение
подводится в виде отрицательного напряжения смещения к сеткам
ламп, стоящих в усилительных ступенях до детектора. Лампы
эти, называемые управляемыми, должны быть с удлинённой ха-
рактеристикой. Тогда добавочное отрицательное напряжение сме-
щения уменьшает усиление в этих ступенях. Чем сильнее прини-
маемый сигнал, тем больше постоянное напряжение после детек-
тора, тем больше отрицательное напряжение смещения на сетках
ламп в ступенях до детектора и тем меньше усиление в этих ступе-
нях. Таким образом, более сильный сигнал сам себя заглушает,
уменьшая усиление в приёмнике. В результате при значительном
изменении силы сигналов на входе приёмника громкость сигна-
лов на выходе изменяется в сравнительно небольших пределах.
Рис. 242. Схемы простой АРУ (а) и задержанной АРУ (б)
Как правило, АРУ применяется только в супергетеродинных
приёмниках. Имеется много различных схем АРУ. На рис. 242а
показана схема простой АРУ. Принцип её работы заключается
в следующем. Начальное отрицательное напряжение смещения на
380
сетки управляемых ламп подаётся с катодных сопротивлений Ra,
включённых в провода катодов этих ламп. Величина этого напря-
жения смещения такова, что лампы работают на участках харак-
теристик с большой крутизной и поэтому усиление получается
наибольшее. Кроме того, в цепи их управляющих сеток включено
сопротивление нагрузки детектора R, на котором при приёме сиг-
налов образуется переменное напряжение звуковой частоты и по-
стоянное напряжение. Последнее подаётся минусом на управляю-
щие сетки ламп предыдущих ступеней через так называемый
фильтр АРУ — R# Сф и через сеточный развязывающие фильтры
Кф1Сф1> R$£^ Таким образом, сеточная цепь каждой предыду-
щей ступени имеет довольно сложный вид. Например, у лампы Л\
она состоит из следующих участков, начиная от шасси: катод-
ное сопротивление /?л1, промежуток управляющая сетка — катод,
катушка Li, сопротивление сеточного развязывающего фильтра
RфЪ сопротивление фильтра АРУ нагрузочное сопротивление
детектора R и снова шасси. При отсутствии приёма на сетки
управляемых ламп подаётся только напряжение от соответствую-
щих сопротивлений R№. При наличии сигнала появляется постоян-
ное напряжение на сопротивлении R и напряжение смещения
управляемых ламп увеличивается. Рабочие точки на характери-
стиках этих ламп смещаются в области меньшей крутизны и уси-
ление приёмника уменьшается.
Фильтр АРУ, состоящий из сопротивления Rф в 0,5—1 Мом
и конденсатора Сф ёмкостью 0,05—0,1 мкф, служит для того,
чтобы не допустить на сетки управляемых ламп напряжение низ-
кой частоты, имеющееся на сопротивлении R. Сравнительно мед-
ленные изменения постоянного напряжения, получающиеся на R
при замирании сигналов, свободно передаются через R^ на сетки
управляемых ламп. А для колебаний низкой частоты сопротивле-
ние во много раз больше, чем ёмкостное сопротивление кон-
денсатора Сф. Поэтому напряжение низкой частоты почти пол-
ностью падает на Rф и на Сф приходится очень небольшая его
деля. Последняя попадает на сетки управляемых ламп, но прак-
тически не нарушает их нормальной работы. Таким образом,
фильтр Rф Сф действует аналогично обычному развязывающе-
му фильтру. Для устранения паразитной связи между ступенями
через цепи АРУ в цепь сетки каждой управляемой лампы вклю-
чён развязывающий фильтр.
Недостаток простой АРУ заключается в том, что она начинает
действовать уже при слабых сигналах и уменьшает усиление
приёмника, что невыгодно. Значительно лучше задержанная АРУ,
которая начинает уменьшать усиление только тогда, когда сила
сигналов превышает определённый уровень. В этом случае нет
ослабления и без того слабых сигналов. Для осуществления задер-
жанной АРУ необходим дополнительный диод.
Один из вариантов задержанной АРУ показан на рис. 2426.
В схеме применён двойной диод. Диод 1 работает детектором и
381
напряжение звуковой частоты с его нагрузочного сопротивления
подаётся на УНЧ. Диод 2 является детектором АРУ. Колебания
сигнала подаются на него через конденсатор С, а на нагрузочном
сопротивлении получается выпрямленное напряжение. В цепь
этого диода включено катодное сопротивление R к лампы УНЧ и
поэтому на аноде диода АРУ имеется постоянное отрицательное
напряжение смещения, равное падению напряжения на RK, на-
пример 3 в, и называемое напряжением задержки. Пока ампли-
туда сигнала не выше 3 в, диод АРУ заперт, ток в нём отсутствует
и система АРУ не работает. Если же амплитуда сигнала превы-
сит 3 то в диоде появится ток, который создаст на R падение
напряжения. Постоянная составляющая этого напряжения через
фильтр Сф подаётся на сетки управляемых ламп, и усиление
уменьшается.
Постоянное напряжение, получаемое от детектора АРУ, иногда
недостаточно для регулировки усиления в предыдущих ступе-
нях. Чтобы увеличить влияние системы АРУ на эти ступени, при-
меняют схемы усиленной АРУ. В них имеется дополнительная
ступень усиления промежуточной частоты, от которой напряже-
ние подводится к детектору АРУ. Тогда после него получается
постоянное напряжение достаточной величины и регулировка
усиления становится более эффективной.
Необходимо отметить, что. АРУ не может служить достаточ-
но эффективным методом борьбы с явлением замирания сигна-
лов. Когда слышимость падает резко, то АРУ, конечно, не может
поддерживать нормальный уровень громкости.
Регулировка тона
В большинстве радиовещательных приёмников в усилителе
низкой частоты применяется регулировка тембра звучания, назы-
ваемая обычно регулировкой тона. Она была описана в гл. VII,
§ 80.
Регулировка избирательности
В современных супергетеродинных приёмниках иногда приме-
няют переменную избирательность, т. е. вводят в приёмник уст-
ройства, позволяющие менять величину избирательности, а зна-
чит, и ширину полосы частот пропускаемых колебаний. При нали-
чии помех увеличивают избирательность, чтобы уменьшить поме-
хи, но при этом суживается полоса частот пропускаемых колеба-
ний и ухудшается качество звучания. А при приёме без помех
уменьшают избирательность, что даёт возможность воспроизвести
колебания в более широкой полосе частот, обеспечивающей более
естественное звучание.
382
Практически переменная избирательность осуществляется в ви-
де ступенчатой или плавной регулировки связи между контурами
полосовых фильтров УПЧ. Для плавной регулировки изменяют
взаимную индуктивность между катушками (рис. 243а), а для
Рис. 243. Регулировка избирательности в усилителе промежуточной
частоты
ступенчатой регулировки включаются дополнительные катушки
овяэи (рис. 2436). Чем сильнее связь между контурами, тем шире
полоса пропускания.
Можно также регулировать избирательность расстройкой кон-
туров УПЧ или включением в эти контуры переменных активных
сопротивлений. Иногда регулировка ширины полосы пропускания
осуществляется с помощью специальных низкочастотных фильт-
ров, включаемых в усилитель низкой частоты приёмника.
В простейших приёмниках прямого усиления регулировку из-
бирательности можно осуществлять, изменяя связь с антенной.
Усиление этой связи ухудшает избирательность и наоборот.
§ 117.	ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ИНДИКАТОР НАСТРОЙКИ
Большое распространение в современных супергетеродинных
приёмниках получил электронно-лучевой индикатор настройки.
Он даёт возможность настраивать приёмник при установке регу-
лятора громкости на минимум, т. е. при отсутствии звучания. По-
сле настройки по индикатору регулятором громкости устанавли-
вается желательная слышимость. Таким образом, настройка мо-
жет производиться бесшумно. Электронно-лучевой индикатор при-
меняется также в некоторых измерительных приборах.
Принцип устройства и схематическое изображение электрон-
но-лучевого индикатора показаны на рис. 244а. В одном балло-
не помещаются триод и собственно электронно-лучевой инди-
катор. Катод К служит для излучения электронов; экран Э конусо-
образной формы является анодом, он покрыт с внутренней сторо-
ны люминесцирующим веществом (виллемитом), которое даёт зе-
лёное свечение под действием ударов электронов; третий электрод
У — управляющий — имеет вид узкой полоски и соединён с ано-
383
дом триода. Схема включения индикатора показана на рис. 2446.
На сетку триода индикатора подаётся напряжение от нагрузоч-
ного сопротивления детектора; анод триода
индикатора соединён с экраном через сопро-
тивление Ra порядка 1 —1,5 Мом. При отсут-
ствии приёма сигналов анодный ток триода
создаёт на Ra падение напряжения, минус
которого оказывается на управляющем элект-
роде У. Таким образом, этот электрод имеет
отрицательный потенциал относительно экра-
на Э. Поэтому электрическое поле около
управляющего электрода таково, что элект-
Рис. 244. Устройство и схема включения электронно-лучевого индикатора
настройки
роны, летящие от катода, вблизи управляющего электрода искри-
вляют свой путь, притягиваясь к более положительному экрану
(как бы отталкиваясь от электрода У). В результате светится не
весь экран, а в области электрода У получается тёмный сектор
(рис. 244в).
При наличии приёма сигналов постоянное напряжение, по-
лучающееся на сопротивлении R, подаётся минусом на управляю-
щую сетку триода, вызывая уменьшение анодного, тока и паде-
ния напряжения на Ra. Вследствие этого потенциал управляю-
щего электрода становится более положительным и приближается
к потенциалу экрана. Электроны меньше искривляют свой путь, и
тёмный сектор на экране уменьшается (рис. 244г). Точная на-
стройка соответствует наименьшим размерам тёмного сектора.
Если сила сигнала достаточна, то может получиться почти полное
запирание триода. Тогда потенциал управляющего электрода ста-
нет очень близок к потенциалу экрана, так как почти не будет па-
дения напряжения на Ra и тёмный сектор исчезнет. Как правило,
триод индикатора настройки не входит в основной канал усиле-
ния приёмника и поэтому последний может работать при отсут-
ствии индикатора. Встречаются схемы, в которых триодная часть
индикатора входит в состав.первой ступени УНЧ. Имеются также
384
индикаторы с пентодом вместо триода. У нас выпускаются элект-
рсинно-лучевые индикаторы с триодом двух типов 6Е5С и 6Е1П.
§ 118.	ПОМЕХИ РАДИОПРИЕМУ И БОРЬБА С НИМИ
Атмосферные помехи
Они представляют собой электромагнитные волны, создаваемые
различными электрическими разрядами з атмосфере. Эти разря-
ды обычно длятся всего лишь тысячные или ещё меньшие доли
секунды и существуют в атмосфере всегда, но наибольшей силы
достигают летом. Зимой они почти не мешают радиосвязи. Атмос-
ферные помехи проявляются в виде тресков, щелчков, шорохов
и шипений. В диапазоне коротких волн 10—50 м они гораздо сла-
бее, чем на длинных волнах, а на УКВ их почти совсем нет. По
своему происхождению атмосферные помехи могут быть мест-
ными, когда они происходят от грозовых или тихих разрядов а
атмосфере поблизости от приёмной станции, и дальними, идущи-
ми от непрерывно действующих очагов атмосферных разрядов,
находящихся в Средней Азии и в Африке.
Промышленные помехи
Эти помехи часто бывают гораздо сильнее, чем атмосферные.
В сельских местностях или местах, удалённых от различных элек-
трических установок, промышленные помехи обычно не наблюда-
ются.
Промышленные помехи возникают главным образом вследствие
-искровых разрядов в электрических установках. Например, в го-
родах это прежде всего искры, возникающие между токоснима-
телем трамвая или троллейбуса и проводом. Они создают в при-
ёмнике трески, щелчки и шорохи. Искры в системе электрического
зажигания автомобильных моторов вызывают помехи в виде не-
прерывного треска, проявляющиеся не только на длинных, но и
на коротких волнах и на укв.
Различные электромедицинские приборы, рентгеновские аппа-
раты, киноаппараты с электрической дугой, ртутные выпрямите-
ли, электросварочные аппараты создают помехи, имеющие харак-
тер непрерывного треска, часто совершенно заглушающего радио-
приём на широком диапазоне волн. Такие помехи характерны
тем, что ясно наблюдаются их начало и конец, соответствующие
включению и выключению того или иного аппарата.
Помехи возникают также от искр в выключателях и штепсе-
лях, в звонках, между коллектором и щётками в генераторах и
моторах, в автоматических переключателях различных мигающих
световых реклам, светофоров и т. д. Как видно, источником по-
мех является любая электроустановка с искрящим контактом.
385
При таком искрении в проводах возбуждаются высокочастотные
токи. Они распространяются вдоль проводов и излучают в окру-
жающее пространство электромагнитные волны, мешающие ра-
диоприёму. Эти помехи попадают в приёмник различными путя-
ми: 1) через антенну приёмника, 2) через провода осветительной
сети, если приёмник сетевой, 3) путём индукции от осветительных
или каких-либо других проводов, по которым распространяются
мешающие волны.
Собственные шумы приёмника
Кроме внешних помех, в приёмнике с большим усилением на-
блюдаются шумы из-за неравномерности термоэлектронной эмис-
сии ламп, а также из-за беспорядочного движения электронов в
сопротивлениях и проводах (электрические флуктуации). В мало-
ламповых приёмниках эти шумы почти незаметны, но в супер-
гетеродинных приёмниках с большим числом ступеней такой шум
(непрерывный шорох или шипение) может быть очень неприят-
ным. К собственным помехам можно также отнести фон перемен-
ного тока в сетевых приёмниках. В хорошо сконструированных
приёмниках фон практически незаметен. Наличие мешающего
фона является показателем неисправности приёмника.
Рассмотрим методы борьбы с различными помехами.
Труднее всего бороться с атмосферными помехами. Они сла-
бо проявляются в приёмниках прямого усиления без обратной
связи. Применение регенерации значительно повышает чувстви-
тельность приёмника, но увеличивает и уровень помех. Наиболь-
шие атмосферные помехи наблюдаются при приёме на суперге-
теродинный приёмник. Увеличение избирательности несколько сни-
жает их. Некоторое снижение атмосферных помех даёт приём на
рамочную антенну, когда направление на принимаемую станцию
не совпадает с направлением на очаг атмосферных помех. Для
ослабления атмосферных помех рекомендуется делать антенны
невысокими и недлинными, т. е. по возможности с меньшей собст-
венной ёмкостью.
Перечисленные выше методы пригодны и для ослабления про-
мышленных помех. Однако эти методы мало эффективны. Про-
мышленные помехи часто проникают в приёмник не через антен-
ну, а другими путями, и тогда нужно применять иные методы
борьбы с ними. В ряде случаев эти помехи можно уничтожить в
самом источнике. Например, помехи от трамвая почти полностью
исчезают, если заменить обычную алюминиевую дугу угольной.
Весьма эффективным является экранирование источника помех со
всех сторон металлическим экраном. В частности, в автомобилях
и самолётах делают полную экранировку всей системы электриче-
ского зажигания.
386
Более простой опособ заключается в том, что в провода, иду-
щие от источников помех, включаются высокочастотные фильт-
ры из дросселей и конденсаторов. Тогда высокочастотные токи
не будут распространяться по проводам и создавать помехи путём
индукции или излучения. Конечно, такие фильтры не всегда можно
осуществить, но они проще, чем экранирование. Для наиболее эф-
фективного подавления помех нужны и экранирование и фильтры,
но последние играют более важную роль, так как помехи главным
образом проникают в приёмные устройства через провода и линии.
На рис. 245а показана типичная схема фильтра, не допускаю-
Рис. 245. Фильтры, уменьшающие действие источников
помех (ИП) или искрящих контактов (ИК)
щего распространения помех от источника помех ИП, которым мо-
жет быть электродвигатель, электро-сварочный или электромеди-
цинекий аппарат, выключатель, звонок и т. д. В провода линии
включаются дроссели, задерживающие токи высокой частоты, а
сами провода соединяются с землёй через конденсаторы, легко
пропускающие токи высокой частоты. Металлический корпус само-
го источника помех обычно также заземляют. Дроссели должны
иметь индуктивность порядка 1 мгн и минимальную собственную
ёмкость. Они выполняются из провода, рассчитанного на проходя-
щий по нему ток. Конденсаторы имеют ёмкость порядка 0,1 мкф
и должны быть рассчитаны на соответствующее рабочее напряже-
ние. Различные искрящие контакты ИК в выключателях, звонках
и других устройствах обезвреживаются с помощью схем, изобра-
жённых на рис. 245 6 и в. Активные сопротивления имеют вели-
чины: /? = 50 — 100 ом и 7?1=5ООО — 100 000 ом, а ёмкости берут-
ся равными 0,1 мкф.
Для уменьшения проникновения помех через антенну надо по
возможности удалить её от источников помех и различных сило-
вых, осветительных, телеграфных, сигнальных и других линий.
Особенно В1ажно удалить антенну от трамвайных и троллейбусных
проводов. Желательно, чтобы провод антенны был расположен
387
Рис. 246. Антенна с экранированным снижением (а)
и антишумовая антенна с двухпроводным
фидером (б)
перпендикулярно к мешающим линиям. Уже примерно на расстоя-
нии 100 м от трамвайных или других проводов помехи становятся
незначительными. Чтобы снижение антенны не воспринимало по-
мехи, следует сделать его экранированным, т. е. из провода, имею-
щего поверх изоляции металлическую оболочку, соединённую с
землёй. Снижение должно быть экранированным до самого гнезда
Антенна приёмника, чтобы уменьшить помехи, индуктируемые от
осветительной сети,
проходящей в комна-
те близко от приём-
ника. Схема антенны
с экранированным
снижением показа-
на на рис. 246а.
Экранированный про-
вод можно изгото-
вить самому, если по-
верх провода с рези-
новой изоляцией на-
вить голую медную
(или изолированную)
проволоку толщиной
0,5—0,8 мм. Витки
этого провода могут
лежать на расстоя-
нии 0,5—1 см друг от
друга. Следует иметь в виду, что экранированные снижения зна-
чительно уменьшают громкость приёма и поэтому их применяют
лишь для чувствительных приёмников.
На рис. 2466 показано устройство антишумовой антенны. Часть
её, принимающая радиоволны, устанавливается на крыше, как
можно дальше от источников помех. Это может быть небольшая
вертикальная или наклонная антенна. Чем меньше её размеры, тем
меньше она воспринимает помехи. Непосредственно около неё рас-
положен трансформатор высокой частоты L\L2, защищённый от
атмосферных влияний. Один конец катушки Lx заземлён, а в дру-
гой включена антенна. От катушки L2 к приёмнику идёт двупро-
водная линия (фидер), заканчивающаяся у самого антенного гнез-
да приёмника вторым трансформатором L3L^. Между обмотками
этого трансформатора имеется заземлённый экран в виде сетки из
изолированных проволок, соединённых друг с другом в одной точ-
ке, для уничтожения ёмкостной связи между катушками £3 и £4.
Колебания, принятые такой антенной, попадают в приёмник с не-
которым ослаблением, но зато помехи создают в обоих проводах
фидера ранные и противоположные по направлению эдс, которые
взаимно уничтожаются. Таким образом, эти эдс не будут воздей-
ствовать на приёмник. Полного избавления от помех, конечно, не
388
получается, так как принимающая часть антенны всё же подвер-
гается их влиянию.
При комнатной антенне промышленные помехи обычно сильнее,
чем при наружной, так как комнатная антенна расположена очень
близко к осветительным проводам, а полезные сигналы при такой
антенне гораздо слабее.
Для уменьшения помех, проникающих в приёмник через сеть,
если приёмник сетевой, в силовом трансформаторе между пер-
вичной обмоткой и остальными обмотками помещают экран из
тонкого листового металла (он не должен образовывать замкну-
того витка) или специальную экранирующую обмотку, в один слой
проволоки толщиной 0,15—0,2 мм. Она соединяется с землёй (об-
щим минусом приёмника). Иногда в провода сети, идущие к при-
ёмнику, включают высокочастотный фильтр, аналогичный фильт-
рам, ставящимся у источников помех (рис. 245а). Его данные
примерно следующие: L = 0,5—1 мгн, С=0,1—2 мкф.
§ 119.	ПРИЁМ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
В связи с развитием радиовещания с частотной модуляцией на ультра-
коротких волнах значительный интерес представляют приёмники для частот-
но-модулированных сигналов. На рис. 247а показана блок-схема супергете-
родинного приёмника для таких сигналов, который отличается от обыч-
ных приёмников для амплитудно-модулированных сигналов принципом работы
детектора и наличием особого ограничителя перед этим детектором.
Частотно-модулированные колебания характеризуются тем, что ампли-
туда их постоянна, а частота меняется. Однако под влиянием различных
помех получается изменение амплитуды частотно-модулированных колеба-
ний, Поэтому сигнал, приходящий к детектору, обычно имеет не только по-
лезную модуляцию по частоте, но и дополнительную модуляцию по ампли-
туде, вызванную помехами.
Назначение ограничителя состоит в том, чтобы уменьшить амплитудную
модуляцию, вызываемую помехами, и тем самым снизить уровень помех
на выходе приёмника. На рис. 2476 приведена характеристика ограничителя,
показывающая зависимость его выходного напряжения ивых от входного Uвх.
При небольших значениях VQX напряжение на выходе растёт пропорционально
Uвх »но, начиная от некоторой величины входного напряжения, при дальней-
шем его возрастании Uвыхуже не повышается. Величина Uex, при которой на-
чинается ограничение, называется порогом ограничения. На том же рис. 2476
показаны графики входного напряжения, промодулированного помехами, и
напряжения на выходе ограничителя, свободного от этих помех. Схемы огра-
ничителей могут быть различными. Например, в качестве ограничителя может
работать ступень усиления промежуточной частоты, в которой путём вклю-
чения добавочных больших сопротивлений установлены низкие напряжения
на аноде и на экранирующей сетке (порядка +10 в ). Большое сопротивление
включается также в цепь сетки. Тогда ограничение получается за счёт сеточ-
ных токов, которые резко возрастают при более сильных сигналах.
Детектирование частотно-модулированных сигналов также осуществляет-
ся различными способами. В простейшем случае используется колебательный
контур, несколько расстроенный относительно несущей частоты сигнала. Рабо-
та контура происходит на склоне кривой резонанса (рис. 247в). Точка А на
кривой резонанса соответствует несущей промежуточной частоте fnp. Кри-
вая внизу показывает изменение частоты колебаний, подаваемых на детектор.
• 389
Эти изменения частоты будут преобразованы в изменения амплитуды, как
показывает график в правой части рисунка. Таким образом, напряжение на
контуре получается модулированным по амплитуде, причём изменение ампли-
туды примерно соответствует изменению частоты. Эти амплитудно-модулиро-
ванные колебания подводятся к обычному детектору, построенному по любой
схеме, после которого получаются уже колебания звуковой частоты.
Рис. 247. Блок-схема приёмника частотно-модулирован-
ных сигналов (а) и графики работы ограничителя (6)
и преобразователя модуляции (в)
Более совершенными являются специальные схемы частотных детекторов.
Наиболее простая схема такого детектора, называемого иначе дискриминато-
ром (различителем), изображена на рис. 248а. В ней контуры LC и
настроены на несущую промежуточную частоту fnp. Катушка имеет вы-
вод от средней точки. Поэтому напряжения и U2 равны по амплитуде,
но противоположны по фазе (имеют сдвиг по фазе на 180°). Диоды 1 и 2
применяются кристаллические или вакуумные (можно использовать двойной
диод с раздельными катодами). Сопротивления Ri и /?2 являются нагру-
зочными. Конденсаторы С2, С3 и С4. имеют малое сопротивление для токов
высокой частоты. Дроссель, наоборот, представляет большое сопротивление
для токов с частотой/лр. При подаче на вход частотно-модулированного на-
пряжения U от ограничителя на выходе получается напряжение звуковой
частоты ивых. Рассмотрим, как это получается.
Из схемы видно, что в цепи детектора 1 действует напряжение (7 + £7,,
а в цепи детектора 2— напряжение U-\-U2. Чтобы определить эти напряже-
ния, надо знать, какой имеется сдвиг фаз между ними.
Если частота входного напряжения равна резонансной частоте fpe3, то
напряжение на вторичном контуре сдвинуто по фазе на 90° относительно на-
пряжения U. Это можно доказать следующими рассуждениями.
Ток в катушке L отстаёт по фазе на 90° от напряжения U. Индуктиро-
ванная во вторичной катушке эдс тем больше, чем больше скорость изме-
нения первичного тока. Но ток наиболее сильно изменяется при переходе
через нуль. В этот момент индуктированная эдс наибольшая.. Поэтому эдс
во вторичном контуре отстаёт от первичного тока на 90°, а от напряжения
U— на 180°. Контур настроен в резонанс. Ток в нём совпадает по фазе
с эдс, т. е. отстаёт по фазе на 180° от напряжения U. А напряжение на ка-
тушке Ц опережает по фазе на 90° ток вторичного контура. Отсюда следует,
что между первичным и вторичным напряжениями имеется сдвиг фаз на 90°.
Такой сдвиг фаз характерен для индуктивно связанных резонансных кон-
туров,
390
В данной схеме вторичное напряжение разделено на два равных и
противоположных по фазе напряжения и U2. Поэтому, если от'
Dtux-o'i f^fpeg U^Ut>U+Uz UBia>0
Рис. 248. Схема частотного детектора (а), графики напряжений,
поясняющие его работу (б и в), и характеристика детектора (г)
стаёт по фазе от U на 90° (сдвиг фаз +90°), то U2 опережает по фазе напря-
жение U также на 90° (сдвиг фаз —90°). Теперь можно найти напряжения
U -\-Ux и U + что и сделано на рис. 248в (для примера амплитуды U,
и U2 взяты одинаковыми). Как видно, оба суммарных напряжения равны по
амплитуде. После выпрямления их детекторами 1 и 2 на нагрузочных сопро-
тивлениях и Я2 получатся равные, но противоположные по знаку постоян-
ные напряжения. Выходное напряжение в этом случае равно нулю.
Если частота входного напряжения уменьшится,то вторичный контур ока-
жется расстроенным. В нём будет преобладать ёмкостное сопротивление и ток
будет по фазе опережать эдс. Пусть для примера это опережение составля-
ет 30°. Значит, теперь вторичный ток отстаёт от первичного напряжения на
180°—30°= 150°. Напряжение на вторичной катушке Ц опережает ток на 90°
и, следовательно, оно отстаёт от U на 150°—90°=60°. Так как Uy nU2 всегда
противоположны по фазе, то сдвиг фаз между U и Uj будет +60°, а между
U и U2 он составит —120°. Для этого случая на рис. 248в показано сложение
напряжений. Видно, что суммарное напряжение U 4- Уг увеличилось, а на-
пряжение U+U2 уменьшилось. Выпрямленное напряжение на /?1 теперь
больше, чем на R2. Следовательно, выходное напряжение, как разность этих
напряжений, не равно нулю и имеет положительный знак относительно земли.
391
Если рассмотреть случай, когда частота сигнала выше резонансной, то ока-
жется, что напряжение U-\-UA меньше, чем U-\-U2, и выходное напряжение
также не равно нулю, а имеет отрицательный знак.
Чем больше отклонение частоты сигнала от резонансного значения, тем
больше выходное напряжение. Однако это получается лишь до известного
предела, так как значительная расстройка приведёт к уменьшению напряже-
ний на контурах и выходное напряжение будет падать. ЗависимостьUвых от
частоты сигнала наглядно показывает характеристика детектора, приведённая
на рис. 248г. Нормально частотный детектор работает на прямолинейном уча-
стке АБ характеристики и частотно-модулированные колебания без искаже-
ний преобразуются в колебания звуковой частоты.
Существуют схемы частотных детекторов, в которых детектор одновремен-
но является ограничителем. Таким свойством, например, обладает так назы-
ваемый дробный детектор (или детектор отношений), схема которого изобра-
жена на рис. 249. Он отличается от дискриминатора (рис. 248а) тем, что диоды
Д\ и Дг соединены последовательно и их нагрузочные сопротивления и
зашунтированы конденсаторами Сб и Сб, имеющими большую ёмкость (поряд-
ка 10 мкф). Кроме того, включены конденсаторы Сз и С4 сравнительно малой
ёмкости, представляющие значительное сопротивление для токов звуковой ча-
стоты. Выходное напряжение получается между точкой соединения этих кон-
денсаторов и землёй и через фильтр #зС7 подаётся на усилитель низкой
частоты.
При работе детекто-
ра, вследствие большой
ёмкости конденсаторов
Сб и Се, напряжения на
них со звуковой частотой
не изменяются. Постоян-
но и напряжение между
точками а и б, т. е. сум-
марное напряжение на
конденсаторах Сб и С6.
Если приходящие коле-
бания имеют некоторую
паразитную амплитуд-
ную модуляцию, то она
не сказывается на вели-
чинах этих напряжений,
риминатора, при наличии
частотной модуляции напряжения высокой частоты, подводимые к диодам Д\
и Дг, изменяются по амплитуде. Следовательно, меняются с частотой моду-
ляции и напряжения на конденсаторах С3 и С4, но сумма их остаётся постоян-
ной. Происходит перераспределение напряжения между этими конденсатора-
ми. Очевидно, что при этом меняется со звуковой частотой и выходное напря-
жение
Рис. 249. Схема дробного детектора для ЧМ
сигналов
Как было выяснено при рассмотрении работы
Таким образом, наличие у приходящих сигналов амплитудной модуляции
не влияет на величину выходного напряжения и отпадает необходимость иметь
перед детектором специальный ограничитель. Фильтр /?3С7 даёт некоторое ос-
лабление колебаний верхних звуковых частот, которые обычно поднимаются
на передающей радиостанции.
На рис. 250 показана с,хема так называемого фазового детектора, который
может применяться для детектирования ЧМ сигналов в супергетеродинных
приёмниках и в приёмниках прямого усиления. В этом детекторе напряжение
приходящих сигналов подаётся от контура LiCi на третью сетку гептода, а в
цепь первой сетки включён контур L2C2, настроенный на несущую (среднюю)
частоту сигналов. Для хорошей работы детектора желательно, чтобы контур
L2C2 имел высокую добротность. Это легче обеспечить в случае, если к де-
тектору подводятся колебания промежуточной частоты, более низкой, чем ча-
стота сигнала. Контуры bjCj и L2C2 не должны иметь никакой внешней
392
связи друг с другом. Они связаны только общим электронным потоком внут-
ри лампы.
Напряжение сигнала, приходящее на третью сетку, вызывает колебания
электронного потока внутри лампы. Этот поток пульсирует с частотой сигна-
ла и возбуждает некоторую переменную эдс в контуре Ь2С2. При средней час-
тоте сигнала напряжение на контуре L%C2 отстаёт по фазе на 90° от на-
пряжения на контуре т. е от напряжения на третьей сетке; Но тогда
отрицательное напряжение на первой и третьей сетках в общем действует
в течение трех четвертей периода
(одну четверть периода — на пер-
вой сетке, вторую четверть — на
обеих сетках и третью четверть—
на третьей сетке). Импульсы анод-
ного тока в этом случае имеют
некоторую среднюю длительность.
Если частота сигнала повышает-
ся, то сдвиг фаз возрастает и
длительность импульсов анодного
тока уменьшается, так как отри-
цательное напряжение на сетках
действует дольше, чем три чет-
верти периода. Например, при
сдвиге фаз на 180° отрицательное
напряжение действует в течение
Рис. 250. Схема фазового детектора
для приёма ЧМ сигналов
меньше. В этом случае отрицательное
всего периода: полпериода на од-
ной сетке и полпериода — на
другой.
Если частота сигнала умень-
шается, то сдвиг фаз также станет
напряжение на сетках будет существовать в течение меньшего времени, чем
три четверти периода (например, при сдвиге фаз, равном нулю, только в
течение одного полупер-иода), и, следовательно, импульсы анодного тока
станут больше по длительности. В результате среднее значение анодного
тока изменяется в соответствии с колебанием частоты приходящих сигналов
На нагрузочном сопротивлении R2 выделяется напряжение звуковой часто-
ты, которое передаётся далее на усилитель низкой частоты.
Фазовый детектор не обладает свойством ограничения амплитуд, и поэ-
тому перед ним должен быть ограничитель.
§ 120.	АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ
Надёжность радиосвязи можно значительно повысить, если применить
кварцевую стабилизацию частоты в передатчике. Однако с помощью кварца
весьма трудно осуществить стабилизацию частоты в плавном диапазоне.
В последнее время для получения надёжной радиосвязи на любых частотах
в плавном диапазоне стали применять автоматическую подстройку, частоты
(АПЧ) в приёмниках. Принцип её показан на блок-схеме рис. 251.
Помимо обычных ступеней, в приёмнике с АПЧ дополнительно имеется
дискриминатор и управитель. Дискриминатор может быть, например, постро-
ен по- схеме рис. 248а. На него подаётся переменное напряжение от усили-
теля промежуточной частоты. Если это напряжение имеет частоту, точно
равную резонансной частоте контуров дискриминатора, то постоянное напря-
жение на его выходе равно нулю. При отклонении частоты сигнала в ту или
другую сторону, на выходе дискриминатора появляется постоянное напряже-
ние того или иного знака. Это напряжение подводится к управителю, который
подобен частотному модулятору с реактивной лампой, рассмотренному в
§ 98. При изменении напряжения смещения на сетке реактивной модуляторной
лампы её индуктивность между анодом и катодом изменяется. Лампа упра-
ЗУо
вителя подключена к колебательному контуру гетеродина приёмника и управ-
ляет частотой его колебаний.
Представим себе, что частота принимаемых сигналов уменьшилась вслед-
ствие нестабильности частоты передатчика, посылающего эти сигналы. Тогда
частота сигнала, проходящего через усилитель промежуточной частоты, воз-
Рис. 251. Блок-схема приёмника с автоматической подстройкой
частоты
растёт. То же могло бы произойти и в случае, если частота принятого сигна-
ла постоянна, но вследствие нестабильности увеличилась частота гетеродина.
Повышение частоты напряжения на входе дискриминатора вызовет появле-
ние на его выходе постоянного отрицательного напряжения, которое будет
действовать на сетку лампы управителя и уменьшит крутизну этой лампы.
В результате возрастёт величина индуктивности, которой эквивалентен уча-
сток анод—катод лампы управителя. Так как она включена параллельно кон-
туру гетеродина, то частота последнего уменьшится. Следовательно, умень-
шится разность между частотами гетеродина и сигнала и промежуточная
частота будет стремиться возвратиться к своему нормальному значению.
Если же частота принимаемых сигналов увеличилась или уменьшилась час-
тота гетеродина приёмника, то произойдёт подобный же процесс, но только
на выходе дискриминатора появится положительное напряжение, которое
уменьшит величину индуктивности участка анод—катод лампы управителя, и
в результате частота гетеродина увеличится.
Таким образом, при любой расстройке происходит автоматическая под-
стройка частоты гетеродина, приводящая к более точной настройке приём-
ника на принимаемые сигналы.
§ 121.	ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1.	Почему в приёмнике необходимо большое усиление?
2.	Что такое избирательность?
3.	Почему приёмник с кристаллическим детектором даёт сравнительно
слабую слышимость?
4.	Чувствительность у одного приёмника 100 мкв, а у другого 5 мкв.
Какой из них имеет более высокую чувствительность?
5.	Почему нельзя чрезмерно повышать избирательность приёмника?
6.	При расстройке приёмника на 10 кгц ослабление сигнала получается
в 10 раз. Имеет ли этот приёмник достаточную избирательность?
394
7.	Достаточна ли для удовлетворительного воспроизведения музыки по-
лоса частот колебаний, пропускаемых приёмником от 300 до 2000 гц?
8.	Какая желательна кривая избирательности приёмника?
9.	Является ли детектирование процессом преобразования частоты?
10.	Можно ли считать, что детектирование и выпрямление переменного
тока являются одинаковыми процессами?
11,	В приёмнике 1-V-2 первая ступень даёт усиление, равное 8, вторая —
100, третья и четвёртая — по 15. Найдите общий коэффициент усиления.
12.	Почему в схеме диодного детектора нагрузочное сопротивление долж-
но быть большое?
13.	Будет ли работать диодный детектор, если конденсатор, шунтирую-
щий нагрузочное сопротивление, имеет ёмкость 25 000 пф?
14.	Объясните, почему диодный детектор перестаёт детектировать, если
на анод диода подать постоянное положительное напряжение?
15.	В чём сходство и различие между сеточным и диодным детекторами?
16.	Может ли сеточный детектор работать с отрицательным напряжением
смещения на управляющей сетке?
17.	Какой детектор наиболее подходит для слабых сигналов?
18.	В чём разница между ламповым генератором с самовозбуждением
и детекторно-регенеративной ступенью?
19.	Частота сигнала телеграфной радиостанции 500 кгц. На какую часто-
ту нужно настроить контур детекторно-регенеративной ступени, чтобы тон сиг.
нала имел частоту 1500 гц? ,
20.	Почему с помощью обратной связи происходит усиление колебаний
высокой частоты, а не колебаний низкой частоты?
21.	Почему в регенеративном приёмнике желательно иметь ступень уси-
ления высокой частоты?
22,	Если в регенеративном приёмнике не возникает генерация даже при
максимальной обратной связи, то каковы могут быть причины этого?
23.	Какие недостатки имеет ступень усиления высокой частоты, если у
неё в качестве сопротивления анодной нагрузки включён не резонансный кон-
тур, а дроссель или активное сопротивление?
24.	Почему в ступенях УВЧ не применяют триоды?
25.	Имеет ли смысл применять в ступенях УВЧ напряжение смещения?
26.	Начертите схему приёмника 1-V-0 с регенерацией. Обе лампы — пенто-
ды. Схема УВЧ — с анодным контуром. Регулировка обратной связи произво-
дится с помощью конденсатора.
27.	Регенеративный приёмник принимает незатухающие колебания с ча-
стотой 300 кгц. Приёмник доведён до генерации и контур его настраивается
на частоты 295 кгц, затем 299,2 кгц и, наконец, 301 кгц. Какой частоты будет
получаться звук биений в телефоне?
28.	Составьте схему приёмника 0-V-1 по следующим данным. Питание —
от батарей. Первая ступень — сеточный детектор на триоде. Вторая ступень —
усилитель низкой частоты на пентоде с непосредственным выходом. Связь
между ступенями — трансформаторная. Во второй ступени имеется автома-
тическое напряжение смещения.
29.	Составьте схему и укажите данные деталей для приёмника 1-V-1 на
лампах 6К7, 6С5 и 6П6С по следующим условиям. Связь с антенной— индук-
тивная. Ступень усиления высокой частоты — по схеме параллельного пита-
ния. Во второй ступени имеется обратная связь, регулируемая с помощью
конденсатора. Усилитель низкой частоты связан с детектором по схеме на
сопротивлениях. Выход — трансформаторный. В первой и третьей ступенях
имеется самостоятельное автоматическое напряжение смещения. Экранирую-
щие сетки питаются через поглощающие сопротивления. В анодные цепи
первых двух ступеней включены развязывающие фильтры.
30.	Почему супергетеродинный приёмник имеет более высокую чувстви-
тельность, чем приёмник прямого усиления?
31.	В супергетеродинном приёмнике промежуточная частота 470 кгц, а
частота принимаемого сигнала 3600 кгц. Какова частота гетеродина?
395
32.	Изменяется ли промежуточная частота в супергетеродинном приём-
нике, если при приёме какой-либо радиостанции вращать ручку его агрегата
конденсаторов?
33.	Почему супергетеродинный приёмник совершенно не принимает сиг-
налы, если перестал работать его гетеродин?
34.	Какая разница между преобразователем частоты и смесителем?
35.	Почему в радиовещательных приёмниках отсутствует второй гете-
родин?
36.	Чем объяснить более высокую избирательность у супергетеродин-
ного приёмника по сравнению с приёмником прямого усиления?
37.	Супергетеродинный приёмник, имеющий промежуточную частоту
120 кгц, настроен на частоту сигнала 5420 кгц. Какую частоту имеет радио-
станция, создающая зеркальную помеху?
38.	Радиостанция, работающая на частоте 7800 кгц, принимается при
частоте первого гетеродина 8260 кгц. На какой другой частоте гетеродина
также возможно её принимать?
39.	Что такое полосовой фильтр?
40.	На каком принципе работает автоматическая регулировка усиления?
41.	Можно ли с помощью АРУ устранить полностью колебания слыши-
мости, вызванные явлением замирания?
42.	Как следует понимать возможность уменьшения помех с помощью
регулятора громкости?
43.	Является ли электронно-лучевой индикатор настройки необходимым
элементом приёмника?
44.	На каких волнах наблюдаются более сильные атмосферные помехи?
45.	Какие электрические установки создают наибольшие помехи, радио-
приёму?
46.	Почему супергетеродинные приёмники дают обычно больший собст-
венный шум, чем приёмники прямого усиления?
47.	Каким способом производится подавление промышленных помех в
месте их возникновения?
48.	На чём основан принцип устройства антишумовых антенн?
49.	Составьте схему супергетеродинного приёмника, имеющего преобразо-
ватель частоты на лампе 6А7, УПЧ на лампе 6К7, детектор и первую ступень
УНЧ на лампе 6Г7, выходную ступень на лампе 6П6С, ручную регулировку
громкости и регулятор тона. Во всех ступенях должно быть автоматическое
напряжение смещения, а в первых двух ступенях — анодные развязывающие
фильтры. На схеме укажите примерные данные деталей.
50.	В каких случаях полезно уменьшить избирательность приёмника?
51.	Как осуществляется приём частотно-модулированных сигналов?
52.	Найдите коэффициент усиления ступени УВЧ, в которой лампа имеет
параметры р=2000 и 7?/=2 Мом, а сопротивление анодного контура со-
ставляет R3 =20 000 ом.
53.	Какие недостатки будет иметь супергетеродинный приёмник, у кото-
рого частота собственных колебаний установлена ниже, а не выше частоты
сигнала?
54.	Какое применение в технике радиоприёма имеют биения?
55.	Можно ли в супергетеродинном приёмнике включить звукосниматель
на сетку лампы УПЧ или на диодный детектор?
ГЛАВА X
РАДИОИЗМЕРЕНИЯ
§ 122.	ИЗМЕРЕНИЕ ТОКОВ
Измерение постоянных токов
Часто бывает необходимо измерять постоянный ток в цепях питания
электронных ламп. Величина этого тока является весьма характерной для
каждого рёжима работы любой лампы.
Для измерения постоянного тока применяют магнитоэлектрические при-
боры, главным образом миллиамперметры. Напомним, что магнитоэлектри-
ческие приборы пригодны для измерения только постоянного тока и долж-
ны включаться с Соблюдением полярности (за исключением приборов, имею-
щих нуль по середине шкалы); они чувствительнее приборов других систем;
шкала у них равномерная. Для измерения весьма малых токов применяют
гальванометры йли микроамперметры, требующие осторожного обращения.
Вообще магнитоэлектрические приборы не допускают перегрузок. Поэтому
желательно заранее, хотя бы примерно, знать порядок величины измеряемого
тока и сначала включать прибор на шкалу, соответствующую большим то-
кам, а затем уже для точного измерения пе-
реключать его на более подходящую шкалу.
Имея один чувствительный прибор, можно по-
добрать к нему ряд шунтов для измерения
более сильных токов и сделать такой прибор
универсальным. Шунты лучше всего делать из
манганина, константана, никелина или нихрома.
Включение миллиамперметра для изме-
рения постоянного тока в цепи электронной
лампы следует делать так, чтобы через при-
бор не проходили переменные составляющие
гоков. На рис. 252 показаны правильное и не-
правильное включения анодного миллиампер-
метра. Если прибор включить у анода, то соз-
дадутся паразитные ёмкости, показанные на
Рис. 252. Включение милли
амперметра для измерения
постоянной составляющей
анодного тока
схеме пунктиром, величина которых зависит
от размеров и расположения прибора и длины
соединительных проводов. Из-за влияния
этих ёмкостей и собственной индуктивности
прибора может нарушиться правильный ре-
жим работы данной ступени, в особенности на высоких частотах, и может воз-
никнуть паразитная генерация. Тогда изменится постоянная составляющая
анодного тока и её измерение будет сделано неверно.
397
Прохождение малых переменных токов через магнитоэлектрический прибор
не опасно для самого прибора. Но при значительных мощностях и высоких
частотах, например, в передатчиках, необходимо защитить при'бЬры постоян-
ного тока от переменных токов путём шунтирования их конденсаторами до-
статочной ёмкости.
Измерение переменных токов низкой частоты
Для тока с частотой 50 гц применяют чаще всего электромагнитные
приборы, а также тепловые, термоэлектрические и электродинамические, но
они встречаются реже. Общим недостатком приборов для измерения пере-
менных токов является неравномерность шкалы. В начале шкалы деления
сжаты, и практически можно измерять токи величиной не менее 20% мак-
симального значения, соответствующего концу шкалы прибора. Электромаг-
нитные приборы выпускают на шкалы от одного ампера и больше. Они не при-
годны для измерения токов с частотой порядка сотен и тысяч герц, так как
обладают довольно большой индуктивностью и значительной собственной
ёмкостью. Следует отметить возможность использования электромагнитных
приборов для измерения постоянных токов, несмотря на то, что на их шкале
обычно стоит знак только одного переменного тока (~)-
Приборы тепловые и термоэлектрические применяются на всём диапа-
зоне низких частот и могут быть сделаны с большей чувствительностью, не-
жели электромагнитные приборы. Тепловые приборы выпускались на шкалы
от 100 ма и выше, а термоприборы могут иметь ещё бЬлее высокую чувст-
вительность. В настоящее время тепловые приборы уже устарели.
Для токов низкой частоты часто применяют приборы детекторной си-
стемы, в которых переменный ток преобразуется в пульсирующий с помощью
полупроводниковых выпрямителей и постоянная составляющая этого тока
измеряется магнитоэлектрическим прибором.
Схема детекторного прибора должна быть такова, чтобы через неё про-
ходили обе полуволны переменного тока. Тогда включение прибора не будет
нарушать режим работы той цепи, в которой нужно измерить ток. Схема вы-
прямления с одним детектором может применяться лишь в случае, когда
почти весь ток пропускается через шунт (рис. 253а). В схеме рис. 2536
Рис. 253. Схемы детекторных приборов для измерения тока
для измерительного прибора используется однополупериодное выпрям-
ление с помощью детектора Д\, а обратные полуволны тока проходят через
детектор Д2, последовательно с которым включено сопротивление /?, равное
сопротивлению прибора Rn- Для повышения чувствительности применяют
двухполупериодное выпрямление по обычной схеме с трансформатором
(рис. 253в) или по мостовой схеме с четырьмя детекторами (рис. 253г).
Последняя схема является наиболее распространённой.
Возможность измерения малых токов является главным достоинством
детекторных приборов. Их чувствительность для переменного тока по срав-
нению с чувствительностью для постоянного тока магнитоэлектрических при-
боров примерно в 2,5—3 раза меньше при однополупериодной схеме и всего
лишь на 25—50% меньше при двухполупериодной схеме. Например, если взять
398
магнитоэлектрический прибор на 1 ма, то при схеме рис. 2536 получится
шкала по переменному току примерно на 2,5—3 ма, а при схеме рис. 253г —
на 1,25—1,5 ма Для расширения шкалы применяют шунты; их присоединяют
к зажимам, к которым подводится измеряемый переменный ток.
Детекторные приборы имеют ряд недостатков. Они обладают заметным
сопротивлением и поэтому на них получается падение напряжения порядка
десятых долей вольта и более. Шкала у детекторных приборов почти равно-
мерна, но всё же она вначале немного сжата. Характер этой неравномерно-
сти для разных пределов измерений различен. Выпрямляющие свойства
детекторов, а значит, и показания прибора зависят от температуры и часто-
ты. Детекторы имеют значительную ёмкость, через которую проходят токи
более высоких частот. Например, ёмкость купроксных выпрямителей состав-
ляет до 0,03 мкф на каждый 1 см2 контактной поверхности.
Выпрямители с купроксными или селеновыми элементами, имеющи-
ми большую ёмкость, можно применять только на частоте 50 гц. Для токов
с частотами порядка тысяч герц нужно применять специальные купроксные
детекторы или германиевые диоды с малой ёмкостью.
Показания детекторных приборов зависят от формы тока. Градуировка
обычно производится на переменном токе синусоидальной формы, и поэтому
измерение несинусоидальных токов получается с ошибкой. Следует также
отметить, что выпрямляющие свойства некоторых купроксных детекторов
с течением времени изменяются, и это приводит к понижению точности пока-
зания приборов.
Измерение токов высокой частоты
Для измерения токов высокой частоты применяют тепловые и термоэлек-
трические приборы. Они хорошо работают на частотах до нескольких мега-
герц, но при дальнейшем повышении частоты начинает сказываться влияние
поверхностного эффекта и паразитных ёмкостей. Тепловые приборы в по-
следнее время уже почти не используются.
На рис. 254 показаны основные схемы термоэлектрических приборов.
В схеме по рис. 254а ток высокой частоты проходит через проволочку П,
называемую подогревателем, и нагревает спай двух разнородных проводни-
Перемен.
Рис. 254. Схемы термоприборов
ков термопары ТП, соединённой с магнитоэлектрическим прибором (гальвано-
метром или миллиамперметром}. Подогреватель вместе с термопарой назы-
вают термоэлементом. Если термопара имеет контакт с подогревателем, то
она называется контактной. Её достоинством является большая чувствитель-
ность, а недостаток в том, что ток высокой частоты ответвляется через кон-
такт термопары в цепь постоянного тока. Последняя имеет обычно значитель-
ную паразитную ёмкость относительно земли (корпуса), показанную на
рис. 254а штрихом. Схема рис. 2546 с бесконтактной термопарой почти сво-
бодна от этого недостатка, так как у неё ёмкость между подогревателем и
термопарой весьма мала. Зато термопара получает меньше тепла от подо-
399
гревателя вследствие наличия изоляции между ними, и чувствительность её
ниже, чем у контактной термопары.
Для увеличения постоянного тока в гальванометре нужно увеличить эдс
термопары и уменьшить сопротивления термопары и гальванометра. Меньшее
сопротивление имеют обычно приборы с более низкой чувствительностью, что
невыгодно. Повысить эдс можно путём соединения последовательно несколь-
ких термопар, но тогда увеличится их сопротивление. Этот недостаток устраня-
ется в мостовом термопреобразователе (рис. 254в), в котором соединены в
виде моста четыре термопары. Ток высокой частоты подводится к одной диа-
гонали моста и проходит по двум ветвям, нагревая термопары. Эти термопа-
ры как источники эдс включены в две параллельные группы по две термопары
последовательно в каждой группе. В результате получится удвоенная эдс, а
внутреннее сопротивление, как у одной термопары. На рис. 254в показаны
пути постоянного тока и тока высокой частоты. В мостовой схеме должны на-
греваться только спаи, обозначенные буквами Н. Остальные спаи охлажда-
ются с помощью металлических пластинок П. Для уменьшения потерь тепла
термопреобразователь иногда помещают в небольшой стеклянный баллончик,
из которого выкачан воздух. Проволочки для термопары чаще всего берут
стальную и константановую. Такая пара допускает нагрев до 600° и при этом
даёт эдс 30 мв.
По сравнению с тепловыми приборами термоприборы более чувствительны
и дают меньшие погрешности на более высоких частотах, так как у них по-
догреватель короче, чем нить теплового прибора, а значит, у него меньше
индуктивность и ёмкость. Удобно также то, что измерительный прибор (галь-
ванометр) можно отнести на значительное расстояние от термопреобразова-
теля, удлинив провода цепи постоянного тока. С термоприборами нужно рабо-
тать весьма осторожно, помня, что термопреобразователь легко перегорает,
если ток больше допустимого.
Следует отметить, что применение на высоких частотах шунтов у измери-
тельных приборов мало пригодно, так как сопротивление их на разных час-
тотах различно вследствие влияния их собственной ёмкости, индуктивности
и поверхностного эффекта.
На практике для приближённого определения величины тока нередко
используют индикаторы тока высокой частоты, например низковольтные лам-
почки накаливания. Наиболее точное измерение тока получается в случае,
когда лампочка начинает светиться. Значение тока, при котором данная лам-
почка начинает светиться, всегда можно определить заранее на постоянном
токе. Например, лампочки для карманного фонаря на 3,5 в и 0,25 а начинают
давать свечение при токе в 0,1 а. Если ток имеет большую величину, то бе-
рут несколько лампочек и делают переключатель, позволяющий включать их
параллельно в любом количестве. Подбирая такое число лампочек, чтобы они
Рис. 255. Схемы индикаторов тока с лампочками накаливания
только начинали светиться, можно довольно точно определить ток. Однако
этот способ при повышении частоты даёт большую погрешность, так как
цоколи лампочек имеют значительную ёмкость, через которую ток про-
ходит мимо нити. Поэтому рекомендуется баллоны лампочек снимать с
цоколей.
400
Лампочки накаливания часто используют в качестве индикаторов резонан-
са, включая их последовательно в контур. В этом случае ток не измеряется
а по наибольшему свечению лампочки определятся лишь значение тока, соот-
ветствующее настройке в резонансе. Если ток в контуре велик и возможно
перегорание лампочки, её шунтируют куском провода или связывают с кон-
туром индуктивно. Например, для настройки антенного контура передатчика
на проводе антенны делают один виток и с ним связывают несколько витков,
замкнутых на лампочку. Величину связи подбирают так, чтобы при резонансе
получалось заметное свечение лампочки. Подобный индикатор можно приме-
нить при любой величине тока в антенне. Когда мощность в контуре невелика,
то после настройки индикаторная лампочка обычно выключается, если она свя-
зана индуктивно, или замыкается накоротко, если она включена в контур
последовательно. На рис, 255 показаны схемы индикаторов тока с лампоч-
ками накаливания
Градуировка приборов для измерения тока
Существуют две основные схемы для градуировки или поверки градуи-
ровки приборов, измеряющих ток (рис. 256). В схеме рис. 256а применяется
Рис. 256. Схемы градуировки приборов для измере-
ния тока
эталонный прибор А9 для измерения тока, включённый последовательно
с градуируемым прибором Лис дополнительным сопротивлением, которое
ограничивает ток. В схеме рис. 2566 используется эталонный вольтметр и по-
следовательно с прибором А включено известное сопротивление R, которое
во много раз больше, чем сопротивление прибора. Ток определяют, разделив
напряжение U на сопротивление/?. Если сопротивление R сравнительно не-
велико, то лучше вольтметр присоединить параллельно к нему. Схема градуи-
ровки обычно питается через потенциометр, которым регулируется ток, про-
текающий через прибор. Устанавливая с помощью потенциометра по этал-
лонному прибору различные значения тока в приборе, записывают его пока-
зания (число делений) в виде таблицы, по которой затем наносят градуиров-
ку на шкалу прибора.
Желательно градуировку делать на тех частотах, на которых будет рабо-
тать прибор, но это не всегда возможно. Поэтому чаще всего градуировку
производят на постоянном токе или на токе с частотой 50 гц, Приборы детек-
торной системы, а также термопары с мостовой схемой (рис. 254в) можно
градуировать только на переменном токе. Когда на постоянном токе градуи-
руется термоприбор с контактной термопарой, то необходимо для каждого
значения тока в подогревателе изменять его направление и, если при
этом показания градуируемого прибора неодинаковы, то берут их среднюю
величину. Способы питания в схемах градуировки могут быть различными
Напряжение от сети иногда подают через понижающий трансформатор и для
регулировки последовательно с первичной обмоткой включают реостат.
401
§ 123.	ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ
Измерение постоянных напряжений
В радиотехнической практике часто приходится измерять напряжение
источников питания, а также постоянные напряжения на электродах ламп.
Режим работы каждой лампы определяется величинами постоянных напряже-
ний на электродах, т. е. на аноде, управляющей сетке, экранирующей сетке
и т. д. Их измерение весьма важно при налаживании аппаратуры, проверке
режима отдельных ступеней и нахождении неисправностей. Для измерения по-
стоянных напряжений широко пользуются магнитоэлектрическими вольтмет-
рами. Однако обычные, технические вольтметры пригодны не для всех изме-
рений.
Вольтметр всегда присоединяется к тем точкам цепи, между которыми
нужно измерить напряжение. Сам он должен потреблять весьма малый ток, т. е.
должен иметь возможно большее сопротивление. Потребляемый ток или
сопротивление вольтметра являются важными величинами, характеризую-
щими пригодность вольтметра для измерений в тех или иных случаях. Обыч-
ные вольтметры потребляют при отклонении стрелки на всю шкалу ток по-
рядка нескольких миллиампер, что соответствует сопротивлению в несколько
сот ом на вольт шкалы. Например, если вольтметр при отклонении стрелки
на всю шкалу, соответствующую напряжению 1 в, потребляет ток 5 ма, то
его сопротивление будет 200 ом на вольт. При шкале 3 в он имеет сопротив-
ление 600 ом, при шкале 100 в его сопротивление 20 000 ом и т. д. Подобные
вольтметры являются низкоомными.
Любой миллиамперметр всегда можно превратить в вольтметр, если при-
соединить его через соответствующее добавочное сопротивление. Так как со-
противление самого миллиамперметра незначительно, то добавочное сопро-
тивление определяется с помощью закона Ома по напряжению, на которое
должен быть рассчитан вольтметр, и по току, который потребляет миллиам-
перметр. Если, например, имеется миллиамперметр на 6 ма и нужно из него
сделать вольтметр на 300 в, то, разделив 300 на 6, найдём величину доба-
вочного сопротивления 50 ком. Подобрав несколько добавочных сопротивле-
ний к миллиамперметру, можно превратить его в вольтметр с нужными шка-
лами,
а;	б)'
Рис. 257. Присоединение вольтметра для измерения
постоянных напряжений на ламповых электродах
Низкоомными вольтметрами можно измерять напряжения только на та-
ких участках, которые присоединены к полюсам источника без каких-либо
больших добавочных сопротивлений, и лишь в случаях, когда источник тока
имеет малое внутреннее сопротивление. Например, можно измерять напряже-
ния источников тока, а также напряжения на электродах ламп в случаях,
когда в цепях этих электродов нет больших сопротивлений. На рис. 257а
402
показано несколько примеров присоединения низкоомного вольтметра для из-
мерения напряжений на электродах. Очевидно, можно измерять напряжение
на аноде в трансформаторном усилителе, усилителе высокой частоты или ге-
нераторе, напряжение на экранирующей сетке, если она непосредственно пи-
тается от источника, напряжение смещения на сетке, если оно подаётся от от-
дельного источника. Во всех этих случаях дополнительный ток, потребляемый
вольтметром, не вызовет значительного перераспределения напряжений в цепи.
Присоединение вольтметра для измерения напряжения на аноде или
экранирующей сетке при наличии больших сопротивлений в цепях этих
электродов показано на рис. 2576. Низкоомный вольтметр в этих случаях даст
совершенно неправильные, резко преуменьшенные показания. Это поясняет
следующий пример. Предположим, что в схеме рис. 2576 сопротивление в
анодной цепи Ra = 100 ком, ток анода 1а =0,5 ма и напряжение анодного
источника Еа=200 в. Тогда напряжение на аноде равно Иа = Еа—la'Ra =
=200—0,5 -100=200—50=150 в. Всё напряжение источника здесь распреде-
ляется между сопротивлением Ra и внутренним сопротивлением лампы по-
стоянному току /?0, которое равно 150:0,5=300 ком. На сопротивлении Ra
падает 50 в, а на лампе 150 в. Присоединим к аноду и катоду вольтметр на
150 в, имеющий сопротивление R =30 ком, т. е. 200 ом на вольт. Напряжение
теперь распределится между сопротивлениями R и Rat равными 30 и 100 ком.
Влиянием R$, присоединённого параллельно вольтметру, пренебрегаем, так
как оно гораздо больше R На вольтметре, а значит, и на лампе теперь бу-
дет напряжение 46 в. Таким образом, в данном примере низкоомный вольт-
метр покажет напряжение на аноде 46 в вместо 150 в, бывших до его при-
соединения. Непригодность низкоомных вольтметров для измерения в подоб-
ных случаях, а именно в усилителях на сопротивлениях, в цепях экранирую-
щих сеток с большими сопротивлениями, в цепях с развязывающими фильт-
рами, совершенно очевидна.
Для подобных измерений необходимо применять высокоомные вольт-
метры, имеющие сопротивление не менее 10 ком на вольт, т. е. потребляю-
щие ток не более 0,1 ма на всю шкалу. Для рассмотренного выше случая та-
кой вольтметр на шкале 150 в будет иметь сопротивленце 1500 ком. Присое-
динение его параллельно лампе незначительно повлияет на распределение
напряжений и он покажет напряжение лишь немногим меньше 150 в. Высо-
коомный вольтметр состоит из гальванометра (микроамперметра) и добавоч-
ных сопротивлений. На рис. 258 показана схема такого вольтметра на 4 шка*
+5	±20 ±100 ±500
Рис. 258. Схема высокоомного вольт-
метра с чувствительным гальвано-
метром
Рис. 259. Включение вольтметра для
измерения сеточного смещения
лы. Добавочные сопротивления можно брать непроволочные. Если гальвано-
метр потребляет ток 100 мка и вольтметр рассчитывается на шкалы, 5, 20, 100
и 500 в, то сопротивления должны иметь величину 50 ком, 200 ком, 1 Мом и
5 Мом.
Такой вольтметр всё же не пригоден для измерения напряжения смеще-
ния на сетке, если в её цепи имеется большое сопротивление утечки или со«
противление сеточного развязывающего фильтра (рис. 259). Пусть для при*
403
мера напряжение смещения 5 в подаётся через сопротивление равное
0,5 Мом. Если высокоомный вольтметр на шкалу 5 в, имеющий сопротивле-
ние 50 ком, включить между сеткой и катодом (рис. 259), то он окажется
включённым последовательно с Rc- Напряжение 5 в распределится между
ними и вольтметр покажет меньше, чем 0,5 в. Приходится присоединять его
для измерения напряжения смещения непосредственно к тем точкам схемы,
от которых подаётся это напряжение (рис. 259). В частности, если смеще-
ние подаётся от катодного сопротивления, то надо вольтметр присоединить
параллельно этому сопротивлению, т. е. к катоду и корпусу. Измерение на-
пряжения смещения непосредственно на сетке возможно только с помощью
ламповых вольтметров. Они рассматриваются дальше.
Измерение напряжений низкой частоты
Для измерения напряжений с частотой 50 гц часто используются широко
распространённые электромагнитные вольтметры. Для измерения напряже-
ний в диапазоне звуковых частот они непригодны, так как имеют обмотки с
большим числом витков и со значительной собственной ёмкостью. Их сопро-
тивление сильно меняется при изменении частоты. Электромагнитные вольт-
метры потребляют довольно большой ток (не менее 20 ма) и их сопротивле-
ние получается недостаточно высоким (50 ом на вольт и меньше). В радио-
технической практике напряжения низкой частоты весьма удобно измерять
детекторными вольтметрами. Схемы их аналогичны схемам детекторных при-
боров для измерения тока (рис. 253), но имеют добавочные сопротивления в
цепи переменного тока.
Простейшая однополупериодная схема вольтметра с одним детектором
(рис. 260а) может применяться только для напряжений такой величины, ко-
торые допустимы для детектора данного типа, так как в отрицательный по-
лупериод напряжение почти полностью приложено к детектору и может его
пробить. Чтобы детектор не был пробит при увеличении измеряемого напря-
жения надо включать последовательно несколько детекторов, но тогда вы-
годнее применять схему рис. 2606, в которой обратная полуволна тока про-
ходит через другой детектор. Схема рис. 260а неудобна ещё и тем, что по-
стоянная составляющая тока должна замыкаться через ту цепь, в которой
измеряется напряжение, но это не всегда возможно.
Рис. 260. Схемы детекторных вольтметров
Схемы рис. 2606, в и г не требуют последовательного включения детек-
торов при более высоких напряжениях, так как в них почти всё напряжение
падает на добавочном сопротивлении как во время положительной, так и во
время отрицательной полуволн измеряемого напряжения. Наилучшей являет-
ся мостовая схема, требующая четырёх детекторов.
Для повышения входного сопротивления следует применять возможно
более чувствительный гальванометр. При мостовой схеме и гальванометре на
100 мка вольтметр имеет сопротивление около 6^-8 ком на вольт. Детекторы
желательно применять с возможно меньшей собственной ёмкостью. Расчёт
добавочных сопротивлений Rdo6 делают так же, как и для постоянных на-
404
пряжений, но полученные величины делят на 2,5 -ьЗ для одчополупериодной
схемы и на 1,25 -?• 1,5 для двухполупериодной схемы Такой расчёт, конечно,
является приближённым и даёт несколько преувеличенное значение R<)Ofr
Сами детекторы имеют сопротивление порядка сотен или тысяч ом Поэтому
при градуировке Rd06 приходится подгонять опытным путём.
Пример. Рассчитать RC)06 на шкалу 150 в для детекторного вольтмет-
ра по мостовой схеме с гальванометром на 200 мка Определяем добавочное
сопротивление, которое нужно было бы при постоянном напряжении
R = 150.0,2 = 750 ком, а затем делим его величину на 1,5 и окончательно
получаем /?=750 : 1,5 = 500 ком == 0,5 Мом.
Для" измерения напряжений низкой частоты также применяются лампо-
вые вольтметры, которые рассматриваются в следующем разделе.
Измерение напряжений высокой частоты
Напряжение высокой частоты до десятков и даже сотен мегагерц изме-
ряют с помощью ламповых вольтметров, которые также используются для
измерения постоянных напряжений и напряжений низкой частоты. Ламповые
вольтметры имеют малую входную ёмкость Свх и могут быть сделаны со вход-
ным сопротивлением Rex в несколько мегом или десятков мегом, независи-
мо от шкалы.
Простейшими являются диодные ламповые вольтметры. Их достоинство
заключается в том, что для них не нужен источник анодного питания. Однако
входное сопротивление у них примерно такой же величины, как у детектор-
ных вольтметров. При применении микроамперметра R6x получается не бо-
лее нескольких тысяч ом на вольт.
Диодные вольтметры обычно делают с однополупериодным выпрямле-
нием. На рис. 261а показана простейшая схема, которая аналогична схеме
рис. 260а. Диод может выдерживать высокие напряжения и имеет малую
Рис. 261. Схемы диодных ламповых вольтметров
ёмкость порядка нескольких пикофарад. Расчёт R$06 для этой схемы про-
изводится так же, как и для однополу пер иодной схемы с детектором.
Вольтметры рис. 261 б и в являются амплитудными или пиковыми. Они
аналогичны последовательной и параллельной схемам диодных детекторов,
приведённым на рис. 208. Сопротивление R должно быть значительно больше внут-
реннего сопротивления диода. Если это соблюдается и ёмкость С достаточно
велика, то на конденсаторе С получается постоянное напряжение, почти рав-
ное амплитудному значению измеряемого переменного напряжения f7= Um
(или максимальному значению, если напряжение имеет несинусоидальную
форму). Постоянный ток в гальванометре равен /= ~	. Поэтому сопро-
R
гивленпе R следует рассчитывать по формуле
„ Um I.4U
405
где U —действующее значение измеряемого переменного напряжения, а
/ = — ток, соответствующий полному отклонению гальванометра. Таким об-
разом, в схемах амплитудных вольтметров 7? берётся на 40% больше, чем при
использовании гальванометра для измерения постоянных напряжений. Вход-
ное сопротивление амплитудного вольтметра для схемы рис. 2616 получается
равным	R, а для схемы рис. 261в оно примерно равно 7?вЛ.^0,33 R,
При увеличении частоты до нескольких мегагерц и выше уменьшается,
тай” как сказываются различные потери энергии и шунтирующее влияние
входной ёмкости.
Схема рис. 2616 не защищена от постоянного напряжения, т. е. имеет
открытый вход, а схема с закрытым входом (рис. 261в) может применяться
для измерения переменных составляющих пульсирующих напряжений.
Емкость С должна быть такой величины, чтобы за один период напря-
жения наиболее низкой частоты конденсатор разряжался незначительно.
Кроме того, необходимо, чтобы она не менее чем в 100 раз превосходила ём-
кость анод — катод диода. Рассчитать наименьшую допустимую величину
С в пикофарадах можно по формуле
с _ 20-10*
$мин
где !мин— наименьшая частота в герцах, a R— в килоомах.
Пример. Вольтметр по схеме рис. 2616 с гальванометром на 100 мка
должен измерять действующее напряжение до 20 в в диапазоне частот от
100 кгц и выше. Требуется рассчитать элементы схемы. Находим:
1,4-20
R = -y-j— = 280 ком; Rex = 140 ком;
20-10*
= 700 «Ф-
280-105
Это наименьшее значение ёмкости, но можно взйть её больше. Как видно,
получился вольтметр с сопротивлением 7000 ом на вольт.
Амплитудный диодный вольтметр обычно градуируется на действующее
значение синусоидального переменного напряжения. Тогда амплитудное зна-
чение синусоидального напряжения можно узнать, умножая показание тако-
го вольтметра на 1,4. Действующее значение напряжения несинусоидальной
формы подобный вольтметр будет измерять неправильно, так как оно не равно
0,7 максимального значения. Рассмотренные диодные вольтметры имеют не-
достаточно высокое Rex и требуют применения весьма чувствительного галь-
ванометра. Кроме того, в амплитудных вольтметрах для низких частот при
измерении малых напряжений, когда R сравнительно невелико, приходится
брать очень большую ёмкость С.
Недостатком любой схемы диодного вольтметра является начальный
анодный ток I а0, существующий при отсутствии переменного напряжения на
аноде. Он объясняется главным образом тем, что некоторые электроны вы-
летают из катода с большой начальной скоростью и достигают анода. Этот
ток создаёт начальное отклонение гальванометра и для градуировки по пе«
ременному напряжению может быть использована лишь часть его шкалы.
Для компенсации начального тока включают второй диод, начальный ток
которого проходит через гальванометр в обратном направлении. Переменное
напряжение на этот диод не подаётся. Начальный ток его подбирают с по-
мощью переменного сопротивления так, чтобы при отсутствии переменного
напряжения стрелка гальванометра установилась на нуль. Подобную уста-
новку на нуль делают, замкнув накоротко вход вольтметра, чтоб*ы на нём не
могло быть какого-либо индуктированного переменного напряжения. На
рис. 261а показана схема вольтметра с компенсацией начального анодного
тока, работающего на двойном диоде 6Х6С. Шкала диодных вольтметров
всегда несколько сжата вначале за счёт нижнего изгиба характеристики
лампы.
406
Вместо вакуумных диодов можно с успехом применять полупроводнико-
вые диоды, например германиевые. Достоинством вольтметра с такими дио-
дами является отсутствие источника накала и начального тока. Таким обра-
зом, отпадает необходимость компенсации этого тока.
По сравнению с диодными вольтметрами триодные ламповые вольтмет-
ры имеют гораздо большее входное сопротивление, но их недостатком являет-
ся необходимость анодного питания. В большинстве случаев триодный лам-
повый вольтметр представляет собой анодный детектор, у которого измеряет-
ся постоянная составляющая анодного тока/Л=. При подаче на сетку лампы
переменного напряжения 1аа увеличивается. Чем больше переменное напря-
жение, тем больше возрастает 1а=. Таким образом, анодный гальванометр
можно отградуировать на величину измеряемого переменного напряжения.
Шкала, как и в диодном вольтметре, получается неравномерной.
В анодном детекторе всегда имеется начальный анодный ток /а0. Для его
компенсации пропускают от анодного источника через гальванометр дополни-
тельный ток, равный Iао, но противоположный ему по направлению. Наиболее
удобной является мостовая схема компенсации (рис. 262а). В этой схеме со-
Рис. 262. Триодные ламповые вольтметры по мостовой схеме
противления /?2» и внутреннее сопротивление лампы (вместе с RK)
образуют мост. В одну его диагональ включён гальванометр, а в другую
анодный источник. Если мост уравновешен, то в гальванометре ток равен
нулю. При подаче переменного напряжения на сетку равновесие моста для
постоянного тока нарушается и гальванометр даёт отклонение. Схема пока-
зана с закрытым входом. Сопротивление Rc должно быть не менее несколь-
ких мегом или даже порядка 10—50 Мом, чтобы входное сопротивление было
достаточно большим. Разделительный конденсатор Сс может иметь сравни-
тельно небольшую ёмкость. Для получения анодного детектирования приме,
нено смещение от катодного сопротивления RK. Конденсатор С служит для
того, чтобы переменная составляющая анодного тока направлялась к катоду,
минуя сопротивления. Одно из сопротивлений Rlt R2, Rs или RK делается
переменным, чтобы можно было осуществить начальную балансировку моста
для установки гальванометра на нуль.
При анодном детектировании недопустимы сеточные токи. Поэтому ам-
плитуда измеряемого переменного напряжения не должна превышать вели-
чины смещения, т. е, составляет обычно лишь несколько^ вольт. Для расши-
рения шкалы можно на входе поставить делитель напряжения (рис. 2626),
составленный из больших сопротивлений. Но на высоких частотах этот дели-
тель не даёт одинаковое деление напряжения на разных частотах, так как
сильно влияют паразитные ёмкости, шунтирующие участки делителя (показа-
ны штриховыми линиями). Переход на измерение более высоких напряжений
при высоких частотах следует осуществлять увеличением катодного сопро-
тивления, которое создаёт отрицательную обратную связь. Действительно, при
увеличении переменного напряжения на сетке возрастает Ia=t и увеличивает-
4Q7
Рис. 263. Ламповый вольтметр с двумя
ступенями
ся смещение на сетке. В результате этого становится возможно измерять боль-
шие напряжения без захода в область сеточных токов. Кроме того, при уве-
личении RK шкала вольтметра становится почти равномерной.
Рассмотренный вольтметр можно применить для измерения постоянного
напряжения, которое следует подавать плюсом непосредственно на сетку.
Градуировка для постоянного напряжения получается не такая, как для пе-
ременного напряжения. Если подавать на сетку минус измеряемого постоян-
ного напряжения, то начальное отрицательное смещение нужно установить не
более — 1 в. Ток в гальванометре при этом пойдёт в обратную сторону и на-
до гальванометр переключить. Для питания вольтметра пригоден любой вы-
прямитель, причём хорошее сглаживание пульсаций не требуется. Пока ка-
тод не накалён, мост сильно разбалансирован, и ток в гальванометре может
быть недопустимо большим. Чтобы не испортить гальванометра в схеме
рис. 262а, следует анодное на-
пряжение включать лишь по-
сле того, как накалился катод
лампы. От этого недостатка
свободна балансная схема лам-
пового вольтметра, в которой
вместо сопротивления /?3 ста-
вится вторая лампа (рис. 262в).
Тогда катоды обеих ламп разо-
греваются одновременно и зна-
чительной разбалансировки
моста не получается. Для ба-
лансировки моста, т. е. уста-
новки гальванометра на нуль,
служит потенциометр . По-
добная схема имеет ещё то преимущество, что в ней изменение режима пи-
тания в известных пределах не нарушает баланса моста, так как в одинако-
вой степени изменяется ток в обеих лампах. Чем более одинаковы лампы по
своим характеристикам и параметрам, тем менее чувствительна схема к из-
менениям питающих напряжений.
Весьма интересен вольтметр рис. 263. Эта схема получила большое рас-
пространение. По ней делаются ламповые вольтметры типа ВКС-7 и многие
другие. Первая ступень в этой схеме представляет амплитудный диодный
вольтметр с закрытым входом. Сопротивление R имеет величину до десят-
ков мегом и тогда не требуется очень большая ёмкость С. даже на самых низ-
ких частотах. В эту ступень часто ставят триод или более сложную лампу,
включённую диодом. Для диапазона укв применяют лампу типа «жёлудь»
или «пальчиковую».
На сопротивлении R получается постоянное напряжение, почти равное
амплитудному значению измеряемого переменного напряжения. Это напряже-
ние минусом подаётся на сетку лампы второй ступени. Фильтр Сф не до-
пускает на сетку переменную составляющую выпрямленного напряжения. Ве-
личинаберётся порядка 10—20 Мом, а Сф— порядка нескольких тысяч
пикофарад. Вторая ступень собрана по схеме моста, образованного сопротив-
лениями /?2’ Яз и внутренним сопротивлением лампы (вместе с RK) и
дающего возможность осуществить компенсацию начального анодного тока.
Если в этой ступени применён триод с небольшой крутизной, например типа
6С5, то необходим гальванометр примерно на 0,5 ма. Если же использовать
лампу с большой крутизной, например лучевой тетрод 30П1С, включённый
триодом и имеющий S =10 ма/в, то можно применить миллиамперметр на
2—3 ма.
Катодное сопротивление RK служит для создания небольшого начального
смещенйя, обеспечивающего работу без сеточных токов. При замкнутых на-
коротко входных зажимах вольтметра изменением величины этого сопро-
тивления производится первоначальная балансировка моста для установки
стрелки на нуль. Когда на вход подаётся измеряемое переменное напряже-
408
ние, то на сетку второй лампы поступает дополнительное отрицательное сме-
щение от сопротивления Оно сдвигает рабочую точку на сеточной харак-
теристике влево, баланс моста нарушается и гальванометр даёт отклонение.
При некотором значении измеряемого напряжения лампа второй ступени за-
пирается, что соответствует наибольшему возможному нарушению равновесия
моста. Гальванометр в этом случае даёт максимальное отклонение. Если по-
дать ещё большее напряжение на вход, то никакого изменения- не произой-
дёт, так как лампа заперта. Таким образом, ценным качеством данного вольт-
метра является то, что подача на вход напряжения, значительно большего,
чем нормальное, не приводит к порче прибора. При нескольких шкалах со-
противление /? можно выполнить в виде делителя с переключателем, чтобы
подавать на вторую лампу лишь часть напряжения, выпрямленного первой
лампой. Применение делителя на входе вольтметра для высоких частот не-
допустимо.
Данный вольтметр легко приспособить для измерения постоянного напря-
жения. Его подают на сопротивление /? так, чтобы минус попадал на сетку
второй лампы. Диод можно не отсоединять. Градуировка по постоянному
напряжению почти точно совпадает с градуировкой по амплитудам перемен-
ного напряжения.
Все рассмотренные вольтметры непригодны для измерения малых пере-
менных напряжений порядка единиц и десятков милливольт. Для таких на-
пряжений в состав вольтметра вводят предварительный усилитель который
может иметь несколько ступеней. Чтобы стабилизировать его коэффициент
усиления, в нём применяют отрицательную обратную связь.
Для всех ламповых вольтметров желательно иметь возможно более по-
стоянные питающие напряжения, Выпрямитель лампового вольтметра часто
делают со стабилизацией напряжения. В простейшем случае в цепи первич-
ной обмотки силового трансформатора выпрямителя применяют реостат, с
помощью которого устанавливают нормальный режим питания, включая для
контроля сам вольтметр к обмотке накала ламп.
Применение неоновых ламп
Неоновые лампочки могут быть использованы в некоторых случаях как
индикаторы постоянного или переменного напряжения любой частоты. Как
известно, они характеризуются напряжением зажигания Узам* которое опре-
деляют заранее для данной лампочки на постоянном напряжении (гл. 4, § 53).
Если к неоновой лампе приложено переменное или
пульсирующее напряжение, то она будет зажигаться
при условии, что амплитудное или максимальное
напряжение на ней не меньше, чем изаж. Можно по-
строить простейшие приборы для приближённого из-
мерения напряжения с помощью неоновой лампы.
На рис. 264 показан такой прибор для измерения
постоянных напряжений и амплитудных значений
переменных напряжений низкой частоты. Измеряемое
напряжение подаётся на делитель из двух сопротив-
лений и /?2. Лампа присоединена параллельно
Величина изменяется до тех пор, пока лам-
па не загорится. Предварительно схема градуирует-
Рис. 264. Измеритель
напряжения с неоно-
вой лампой
ся на постоянном напряжении и градуировка нано-
сится на шкалу переменного сопротивления Ri.
Точность измерения невысока, так как^залс изменя-
ется в зависимости от температуры и старения
лампы. Измерять можно только напряжения
выше Узаж. Для измерения переменных напряжений ниже изаж
нужен дополнительно повышающий трансформатор с известным коэффициен-
том трансформации. Схема также пригодна для измерения максимальных
значений пульсирующего напряжения. Если надо измерить амплитуду пере-
409
менной составляющей такого напряжения, то включают разделительный кон-
денсатор достаточной ёмкости. Для высоких частот схема не годится, так
как /?2 шунтируется междуэлектродной ёмкостью неоновой лампы, сопро-
тивление которой на разных частотах различно. Поэтому при высокой часто-
те и R2 заменяют конденсаторами. Значительная и к тому же непостоян-
ная входная ёмкость у такого прибора является его недостатком. Вообще
при измерении напряжений высокой частоты на колебательных контурах при-
соединение того или иного вольтметра, обладающего некоторой входной ём-
костью, всегда расстраивает контур. Приходится восстанавливать резонанс
соответствующим уменьшением ёмкости контурного конденсатора.
Градуировка вольтметров
Вольтметры для постоянного напряжения градуируют на постоянном на-
пряжении. Для градуировки детекторных и ламповых вольтметров обычно
пользуются сетевым напряжением с частотой 50 гц. Ламповые вольтметры
для высоких частот желательно градуировать с помощью напряжения высо-
кой частоты, но не всегда имеется в распоряжении эталонный вольтметр для
таких частот. А на частоте 50 гц в качестве эталонного прибора можно ис-
пользовать хороший электромагнитный вольтметр.
Несколько схем градуировки показано на рис. 265. Чаще всего пользуют-
ся схемой рис. 265а, в которой эталонный вольтметр Уэ и градуируемый
вольтметр V соединены параллельно, а напряжение регулируется потенцио-
метром. Если нужно произвести градуировку на низкие напряжения, а источ-
ник, например выпрямитель или сеть, даёт большое напряжение, то потен-
циометр питают через добавочное поглощающее сопротивление или через по-
нижающий трансформатор. Иногда эталонный вольтметр рассчитан на более
низкие или более высокие напряжения, чем нужные для градуировки, В этом
случае между вольтметрами включают понижающий трансформатор с изве-
стным коэффициентом трансформации или делитель напряжения с известным
коэффициентом деления напряжения (рис. 265 бив).
Рис. 265. Схемы для градуирования вольтметров
При использовании для градуировки делителей надо, чтобы сопротивле-
ние того участка делителя, параллельно которому присоединён вольтметр
(например /?! на рис. 265в), было во много раз меньше входного сопротив-
ления самого вольтметра, т. е, чтобы шунтирующее влияние вольтметра было
незначительным. Для вольтметра, присоединённого ко всему сопротивлению
410
делителя, такое соотношение сопротивлений не требуется. Например, эталон-
ный вольтметр на рис. 265в может иметь малое сопротивление.
Специально для градуировки вольтметров на малые напряжения (доли
вольта) применяют схему рис. 265г, в которой напряжение подаётся на тон-
кий высокоомный проводник длиной в 1 м, а градуируемый вольтметр при-
соединяется к различным участкам этого проводника. На каждый 1 см длины
последнего приходится 0,01 доля напряжения, измеряемого эталонным вольт-
метром.
Иногда в качестве эталонного прибора применяют амперметр или мил-
лиамперметр. Ток, измеряемый этим прибором, пропускают через известное
сопротивление R (рис. 2650), на котором получается известное напряжение.
Параллельно R присоединяется градуируемый вольтметр. Величина тока ре-
гулируется реостатом. Если напряжение нужно снизить, то между сопротив-
лением R и вольтметром включают делитель.
§ 124.	ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ
Метод вольтметра и амперметра
Для измерений по этому методу нужны два прибора (рис. 266 а и б).
Сопротивление определяется по закону Ома. Схема рис. 266а применяется
для измерения сопротивлений во много раз меньших, чем сопротивление вольт.,
метра, а схема по рис. 2666 пригодна для измерения сопротивлений значи-
тельно больших, чем сопротивление амперметра (или миллиамперметра).
Можно пользоваться только одним миллиамперметром, если напряжение ис-
точника известно и его внутреннее сопротивление невелико.
Рис. 266. Схемы для измерения сопротивлений на постоянном токе
Метод замещения
Гальванометр, миллиамперметр или вольтметр включается поочерёдно по*
следовательно с измеряемым сопротивлением Rx и с магазином сопротив-
лений (рис. 266я). Величину Rx определяют, подбирая на магазине сопро-
тивление, при котором отклонение стрелки прибора такое же, как и при Rx.
Этот метод даёт большую точность и не требует точно градуированного при-
бора, но для него нужен магазин сопротивлений.
Метод сравнения
Измеряемое сопротивление Rx включается последовательно с известным
сопротивлением R (рис. 266г)) и с помощью вольтметра, имеющего сопротив-
ление много больше Rx и R, измеряют напряжения на этих сопротивлениях
Ui и U2. Величину Rx можно найти из пропорции: Rxt R—U^ i U2, откуда
Чем ближе друг к другу величины Rx и R, тем точнее измерение.
411
Метод вольтметра
Этот метод (рис 2660) является наиболее простым, хотя не вполне точ-
ным. Для него требуется только один вольтметр с известным сопротивлением
Re. Если оно неизвестно, то надо заранее его измерить. Иногда на вольт-
метре бывает указан ток, потребляемый при полном отклонении стрелки. Тог-
да можно найти Re, разделив напряжение, соответствующее этому отклоне-
нию, на ток. Сначала вольтметром измеряют напряжение источника а
затем последовательно включают измеряемое сопротивление Rx. При этом
вольтметр покажет напряжение (72 меньшее, чем Ui- Величина Rx может
быть определена по формуле
Наибольшая точность измерения будет при Rx = R'e. Не следует такой
метод применять для измерения сопротивлений меньших, чем 0,1 Re, или
больших, чем 10 Re. Источник тока должен иметь малое внутреннее сопро-
тивление, чтобы напряжение при изменении сопротивления цепи остава-
лось практически постоянным. Если же он имеет значительное внутреннее со-
противление (например, выпрямитель), то следует его нагрузить на сопротив-
ление, много меньшее, чем Re (рис. 266е). Тогда изменение сопротивления
цепи вольтметра не будет заметно изменять напряжение источника.
Омметры
На рис. 267а показана последовательная схема омметра. Основными его
частями являются: миллиамперметр, источник тока (элемент или батарейка)
и добавочное сопротивление/?. Когда зажимы измеряемого сопротивления Rx
разомкнуты, то в приборе тока нет и положение стрелки, находящейся в на-
чале шкалы, отмечается знаком <», что соответствует бесконечно большому
сопротивлению Rx. При замыкании зажимов Rx накоротко ток в приборе
максимален и стрелка должна дать полное отклонение, которое отмечается
на шкале знаком 0. Различным значениям Rx соответствуют различные зна-
чения тока, а следовательно, и различные отклонения стрелки. Поэтому шка-
ла прибора градуируется в омах. Она получается неравномерной (сжатой в
области больших сопротивлений). Измерения с достаточной точностью полу-
чаются, если Rx находится в пределах от 0,1/? до 10/?. В схему введено
переменное сопротивление /?j, которое в 10—20 раз больше сопротивления
самого прибора. Изменяя Rv можно регулировать в некоторых пре-
делах чувствительность прибора и компенсировать изменение напряжения
батареи. С помощью ручки переменного сопротивления /?1 перед началом
измерения устанавливают стрелку на нуль, замкнув накоротко зажимы Rx.
Рис. 267. Омметры по последовательной (а) и
параллельной (б) схемам
В некоторых омметрах для установки нуля вместо электрического шунта
Rx применяется магнитный шунт. Он представляет собой стальную пластин-
ку, которую можно перемещать между полюсными наконечниками магнита
миллиамперметра. В пластинку ответвляется часть магнитного потока и, та-
412
ким образом, регулируется чувствительность прибора. Так как в омметрах
при отсутствии тока стрелка стоит на положении оо, то обычный корректор,
имеющийся у всех приборов и вращаемый отвёрткой, служит для установки
стрелки именно на оо. Перед пользованием омметром сначала проверяют
установку на оо и, если нужно, поправляют её с помощью корректора, а за-
тем осуществляют установку на нуль ручкой шунта. Если не удаётся устано-
вить стрелку на нуль, то это свидетельствует об истощении батарейки. Для
расширения пределов измерения в сторону больших значений Rx надо уве-
личить R и напряжение батареи.
Измерение малых сопротивлений иногда производят по схеме параллель-
ного омметра (рис. 2676), в которой Rx присоединяется параллельно милли-
амперметру, а добавочное сопротивление R должно быть значительно боль-
ше сопротивления самого прибора Rn. Для установки на бесконечность (при
разомкнутых зажимах Rx) служит переменное сопротивление Rv В этом
омметре шкала имеет нуль слева, а бесконечность справа. Пределы изме-
ряемых сопротивлений примерно от 0,1 Rn до Rn.
Специальные омметры для измерения очень больших сопротивлений на-
зываются мегомметрами В качестве источника тока они обычно имеют
индуктор, т. е. магнитоэлектрический генератор, вращаемый с помощью руч-
ки и дающий напряжение порядка 100—200 в. Такие приборы могут быть
и с питанием от выпрямителя или вибропреобразователя.
В простейшем случае сопротивление очень большой величины (порядка
десятков мегомов и больше) можно измерить, присоединив его последова-
тельно с микроамперметром к источнику тока на 100—300 в. Например, если
источник имеет 200 в и микроамперметр на 100 мка при таком измерении
показал ток 8 мка, то величина сопротивления равна
200
Rx =-------£ = 25- 10е ом = 25Мом.
*	8-10“6
.Чтобы не сжечь микроамперметр, надо последовательно включить пре-
дохранительное сопротивление, величина которого равна напряжению источ-
ника, делённому на ток, соответствующий полному отклонению стрелки при-
бора В рассмотренном примере такое сопротивление равно
200
R =--------q- = 2Мом,
0,1-10~3
и тогда истинное значение Rx при величине тока 8 мка равно 23 Мом,
Метод моста
На рис. 268 показаны схемы мостов для измерения сопротивлений. Это
измерение основано на том, что при равновесии моста, т. е. при отсутствии
тока в его диагонали АБ, сопротивления плеч моста находятся в следующем
соотношении:	RXR3 = RiRs- Иначе говоря, условие равновесия (или ба-
ланса) моста заключается в том, что произведения сопротивлений противоле-
жащих плеч должны быть равны. Отсюда следует
^2
В схеме рис. 268а сопротивление R3 является эталонным, а сопротивле-
ния и R2 представляют собой тонкую реостатную проволоку или выпол-
няются в виде потенциометра. С целью получения равновесия моста изменя-
ют с помощью ползунка А отношение Ri : /?2 В схеме рис. 2686 и
R2 — эталонные сопротивления, причём можно устанавливать то или иное
их отношение, например 100: 1, 10: 1. 1:1, 1 : 10. 1 : 100 и т. д., a R3 — пе-
ременное сопротивление, регулировкой которого получается баланс моста.
413
Для моста (рис. 268а) достаточная точность измерения получается при
отношении /?1 • в пределах от 0,1 до 10. Наибольшая точность соответст-
вует случаю ^1:^2=1. Вообще для получения точных измерений желатель-
но, чтобы все плечи моста имели примерно одинаковые сопротивления.
Рис. 268. Мосты для измерения сопротивлений
/
Если мост питается постоянным током, то в качестве индикатора тока в
диагонали применяется гальванометр с нулём посредине шкалы. Так как в
начале измерения мост может быть сильно разбалансирован, то следует
уменьшить чувствительность гальванометра, чтобы он не был сожжён. Для
этого гальванометр шунтируют переменным сопротивлением или постоянным
сопротивлением с выключателем (рис. 268 виг). Когда равновесие найдено
приближённо с зашунтированным гальванометром, шунт выключают и более
точно устанавливают равновесие.
Иногда мост питают переменным током с частотой в сотни герц от звуко-
вого генератора или зуммера. В этом случае в качестве индикатора приме-
няется телефон/ Равновесие моста соответствует исчезновению или минимуму
звука в телефоне. Телефоном можно пользоваться и при питании моста по-
стоянным током. Тогда равновесие определяют по пропаданию или наиболее
слабому звуку щелчков в телефоне при замыкании и размыкании выключа-
теля в цепи источника.
Пробники
Для грубой проверки сопротивления различных деталей и цепей пользу-
ются пробниками. На рис. 269 показано несколько вариантов их устройства.
Проводники а и б присоединяются к проверяемой цепи. Пробник с лампочкой
О б
Рис. 269. Различные типы пробников: а) с лампочкой, б) с вольтметром,
в) с миллиамперметром, г) с телефоном
требует применения неразряжённых элементов и пригоден только для про-»
верки цепей, имеющих сопротивление, не превышающее во много раз сопро-
тивление самой лампочки. Все другие пробники могут работать со значитель-
но разряжёнными элементами.
Пробники с вольтметром и миллиамперметром примерно равноценны.
Сопротивление R, включённое последовательно с миллиамперметром, подби-
414
рается так, чтобы при замыкании накоротко проводов а и б прибор давал
полное отклонение. Зная величину этого сопротивления, можно по отклоне-
нию стрелки приблизительно судить о сопротивлении проверяемой цепи, т е.
применять пробник в качестве простейшего омметра. Если напряжение ба-
тарейки пробника невелико, то им нельзя проверять цепи с большим сопро-
тивлением, так как прибор не даст отклонения. Например, если напряжение
батарейки 4 в, а миллиамперметр взят на 10 ма с добавочным сопротивле-
нием 7? =4 : 0,01=400 ом, то при проверке цепи с сопротивлением в 1 Мом
ток равен 4 : 1 000 000=4* 10—6 а или 4 мка. Конечно, стрелка миллиампер-
метра при этом токе останется на нуле.
Наиболее чувствителен пробник с телефоном, работающий при токах в
доли микроампера. Присоединяя его к цепи с сопротивлением даже в не-
сколько мегом, мы услышим в телефоне щелчок при замыкании и размыка-
нии, Это означает, что цепь не имеет обрыва для постоянного тока. По гром-
кости щелчков можно очень грубо судить о порядке сопротивления цепи.
Если для постоянного тока цепь не имеет проводимости, то слабый щелчок
обычно получается только при замыкании из-за наличия в цепи ёмкости. На-
пример, если проверяется обмотка трансформатора и слабый щелчок слы-
шен в момент замыкания, а при размыкании его нет, то обмотка имеет обрыв.
Две части такой обмотки с обрывом образуют конденсатор, на заряд кото-
рого пройдёт некоторый ток в момент замыкания. Такое же явление наблю-
дается при проверке отсутствия замыкания обмотки с сердечником. При про-
верке конденсаторов щелчок при замыкании и отсутствие щелчка в момент
размыкания показывают, что конденсатор исправен (не пробит и не имеет зна-
чительной утечки). У исправного конденсатора щелчок при замыкании полу-
чается тем громче, чем больше ёмкость. Подобно этому пробник с измери-
тельным прибором при испытании исправного конденсатора даёт отклонение
стрелки только- в момент замыкания, а затем стрелка становится на нуль.
Однако при небольшой ёмкости конденсатора зарядный ток мал и пробник
с измерительным прибором оказывается недостаточно чувствительным.
Утечка в конденсаторе может быть определена по времени, в течение ко-
торого конденсатор держит заряд. Для этого конденсатор заряжают и сразу
же разряжают на вольтметр или на телефон, замечая величину отклонения
стрелки или громкость щелчка. Затем снова заряжают конденсатор и повтор
ряют разряд через несколько десятков секунд. Чем больше утечка, тем мень-
ше отклонится стрелка или тем слабее щелчок в телефоне. Конденсаторы не-
большой ёмкости не дают заметного отклонения стрелки прибора и их сле-
дует испытывать на телефон. Электролитические конденсаторы, имеющие
сравнительно большую утечку, испытывают на разряд через несколько секунд.
иПри проверке деталей в той или иной схеме надо проследить влияние на
них других деталей и в случае необходимости отсоединить их. Так, например,
нельзя проверять на утечку конденсатор, если он шунтирован сопротивлени-
ем. Проверять какое-либо сопротивление в схеме можно только в случае,
если оно не шунтировано другими сопротивлениями или если шунтирующие
сопротивления во много раз больше проверяемого. Само собой разумеется,
что при проверке деталей непосредственно в схеме источники питания дан-
ной схемы должны быть отсоединены.
§ 125. ГЕНЕРАТОРЫ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ
Ламповые генераторы звуковой частоты широко применяются для различ-
ных измерений, а также при испытании усилителей, приёмников и пере-»
датчиков. Эти генераторы должны иметь стабильные частоту, амплитуду и
градуировку, давать по возможности чисто синусоидальные колебания, не со-
держащие гармоник, иметь нужный диапазон с удобной настройкой и удоб-
ной градуировкой на шкале, давать выходную мощность и выходное напря-
жение нужной величины с возможностью их регулировки. Иногда генерато-
ры имеют детекторный или ламповый вольтметр для измерения выходного
напряжения. Желательно, чтобы схема и конструкция генератора были воз-
415
можно проще. Питание генераторов должно быть экономичным. Оно обычно
осуществляется от выпрямителя, причём для улучшения стабильности часто-
ты применяют стабилизацию питающих напряжений.
Рассмотрим основные типы звуковых генераторов.
Генераторы звуковой частоты на L и С. Это обычные ламповые
генераторы, непосредственно генерирующие колебания звуковой часто-
ты. Они имеют контуры, состоящие из индуктивностей и ёмкостей, на-
страиваемые на необходимые частоты. С такими контурами трудно перекрыть
весь диапазон звуковых частот от 20 до 20 000 гц, в котором частота изме-
няется в 1000 раз. Произведение LC надо изменять в 1 000 000 раз! Для этого
приходится делать большее число поддиапазонов. Кроме того, для получе-
ния самых нижних частот порядка десятков герц нужны очень большие ин-
дуктивности. Их можно создать только с помощью громоздких катушек с
большим числом витков и ферромагнитными сердечниками, вносящими за-
метные нелинейные искажения Поэтому звуковые генераторы на L и С при-
Рис. 270. Простейший генератор звуковой низких
меняются только на одну или
несколько фиксированных час-
тот. Например, для простей-
ших испытаний приёмников и
усилителей пользуются звуко-
вым генератором такого типа
на частоту 400 гц, которая
принята в качестве средней
частоты, при подобных испы-
таниях. Эти генераторы имеют
обычно одну лампу и индук-
тивную или автотрансформа-
торную обратную связь. Для
частот стабильность
частоты
частоты даже в генераторе с
самовозбуждением получается
достаточно хорошей.
Пример схемы простейшего генератора показан на рис. 270. В качестве
катушек L и Ц можно использовать междуламповый или какой-либо иной
маломощный трансформатор низкой частоты. Конденсатор С подбирается для
получения нужной частоты. Потенциометр Ri на 0,5 Мом служит для регу-
лировки выходного напряжения. Если индуктивность обмоток трансформа-
тора велика, то даже без конденсатора С может получиться слишком низкая
частота. Роль ёмкости контура в этом случае выполняет собственная ёмкость
трансформатора. Если нужно иметь несколько различных частот, то делают
отводы от обмотки или присоединяют конденсаторы различной ёмкости. Се.
точное сопротивление Rc уменьшает расход анодного тока и стабилизирует
амплитуду колебаний. Для улучшения формы колебаний в анодную цепь вклю-
чено сопротивление R в несколько десятков тысяч или сотен тысяч ом. Чем
оно больше, тем меньше гармоник создаёт генератор, но зато тем меньше его
полезная мощность. Когда R очень велико, то генератор вообще не будет ра-
ботать. Значительное ослабление гармоник даёт также применение отрица-
тельной обратной связи по току. Для этого в провод’ катода включают со-
противление в несколько сотен или тысяч ом, не зашунтированное конденса-
тором. В таком генераторе имеется значительное влияние выходной нагрузки
на частоту. При регулировке выходного напряжения потенциометром на-
блюдается заметное изменение частоты. Более высокую стабильность часто-
ты можно получить, применив ещё усилительную ступень, а также в генера-
торе с электронной связью или по транзитронной схеме.
Генераторы звуковой частоты на биениях. По сравнению с генераторами
на L и С эти генераторы значительно сложнее, имеют несколько ламп и об-
ладают менее стабильной частотой. Однако большим их преимуществом яв-
ляется возможность перекрытия диапазона звуковых частот без переключений
416
и без устройства громоздких контуров. На рис. 271а изображена блок-схема
генератора звуковой частоты, работающего по методу биений.
В нём имеются два высокочастотных генератора: Г! с постоянной часто-
той и Г2 с частотой, изменяющейся в некотором узком диапазоне.
'f2=180-200teu
Рис. 271. Блок-схема генератора звуковой частоты на биениях
Частоты этих генераторов обычно выбираются порядка 100—200 кгця На
схеме рис. 271а для примера взяты 200 кгц и f2 = 180—200 кгц. Колеба-
ния от обоих генераторов подаются на детектор (преобразователь частоты)
Д, где они складываются и образуют биения. В результате детектирования
биений на выходе детектора получаются колебания с разностной частотой
F = — f2. Изменяя частоту /2 от 200 до 180 кгц, можно получить после
детектора колебания с частотой F от 0 до 20 кгц. Всё это достигается изме-
нением частоты f2 всего лишь на 10%, что весьма легко осуществить. Таким
образом, весь диапазон звуковых частот можно перекрыть одним поворотом
конденсатора генератора Г2.
Колебания звуковой частоты от детектора подаются на усилитель низкой
частоты. Чтобы на выходе генератора отсутствовали высокочастотные колеба-
ния, после детектора включается фильтр Ф, состоящий из дросселей высо-
кой частоты и конденсаторов. Для повышения стабильности звуковой частоты
генераторы Л и Г2 делают по возможности одинаковыми, чтобы от различ-
ных внешних причин их частота изменялась одинаково. Тогда разностная
частота будет оставаться неизменной. К сожалению, генераторы Л и Г2 не
могут быть вполне одинаковыми, так как один из них имеет постоянную
частоту, а другой — переменную. Контуры у них устроены различно. Поэто-
му неизбежное изменение их частоты не будет одинаковым, а это приведёт
к нестабильности звуковой частоты^ Такая нестабильность особенно сказы-
вается на низких звуковых частотах, когда h и f2 близки друг к другу. Дей-
ствительно, предположим, что под влиянием нагрева частота /2 изменилась на
100 гц, а частота /2 на НО гЧ- Частота F при этом, очевидно, изменится на
10 гц. Если это произошло, когда величина F установлена порядка тысяч
герц, то изменение на 10 гц не будет заметно, но если F =50 гц, то изме-
нение её на 10 гц составляет 20%, что совершенно недопустимо. В этом за-
ключается главный недостаток таких генераторов.
Из-за нестабильности частоты нарушается правильная градуировка и для
^ё коррекции в контур одного из генераторов включается подстроечный кон-
417
денсатор С. Коррекцию градуировки делают по нулевым биениям, устанавли<
вая на шкале генератора F =0 гц и добиваясь с помощью корректора С по-
лучения действительно нулевой частоты. Момент получения F =0 определяет-
ся по выходному вольтметру или по электронно-лучевому индикатору. Ког-
да частота F равна нескольким герцам, то стрелка вольтметра или светя-
щаяся часть экрана индикатора совершает колебания с этой частотой. При
приближении частоты F к нулю колебания становятся всё медленнее и, на-
конец, прекращаются, когда F =0. Иногда коррекцию градуировки произво-
дят на частоте 50 гц. Для этого в усилитель низкой частоты генератора на
время коррекции подают колебания с частотой сети, например от цепи накала.
На выходе эти колебания складываются с колебаниями генератора
и образуют так называемые вторичные биения. Выходное напряжение пуль-
сирует с частотой этих биений. Если эта частота близка к нулю, то наблю-
даются медленные колебания стрелки выходного" вольтметра или светящейся
части экрана индикатора. Установив на шкале генератора 50 гц, при помощи
корректирующего конденсатора С добиваются уменьшения частоты этих ко-
лебаний до нуля, что соответствует /7=50 гц. Коррекцию градуировки прихо-
дится делать всегда перед началом работы с генератором.
Напряжения и U2, поступающие от генераторов и Г2 на детектор,
должны быть различны. Чем больше разница между ними, тем меньше гар-
моник содержит выходное напряжение Ueuxt хотя величина его уменьшается.
Практически напряжение в 20—30 раз меньше, чем t/2. Кроме того, для
уменьшения гармоник в напряжении ивых необходимо не допуствдъ в детек-
тор гармоники одного из генераторов. Поэтому колебания от генератора Л
обычно пропускают через фильтр, содержащий контуры, настроенные на час-
тоту Для уменьшения нелинейных искажений детектор и усилитель низ-
кой частоты делают по двухтактной схеме. Регулировку выходного напряже-
ния удобно осуществлять по схеме рис. 271а, т. е. изменением напряжения,
подводимого к детектору от генератора Гь
В генераторах этого типа приходится также вести борьбу с явлением за-
хватывания, называемого иначе увлечением или принудительной синхрониза-
цией. Оно состоит в том, что при малой разнице между частотами и f2
колебания одного генератора, например Г2, проникая в другой генератор Гу
могут увлечь его за собой, т. е. заставить работать с частотой /2| а не f±.
Тогда получатся нулевые биения и не удастся создавать колебания низких
звуковых частот. Необходимо уничтожить всякую связь между генераторами
и Г2 Они должны быть тщательно экранированы^ В цепи их питания вклю-
чаются развязывающие фильтры^ Особые меры принимаются для устранения
связи между генераторами через детектор. Для этого очень хорош двухтакт-
ный или балансный детектор (рис. 2716). Две половинки катушки Lr и вход-
ные ёмкости ламп Л\ и Л2 образуют уравновешенный мост, к диагоналям ко-
торого подводятся напряжения от генераторов Г\ и Г2. Если детектор одно-
тактный, то на входе его устанавливают мост из четырёх одинаковых сопро-
тивлений или ёмкостей (рис. 271в). Можно также применить в детекторе мно-
госеточную лампу (например, гептод) и подвести напряжения от генераторов
к её управляющим сеткам.
Желательно, чтобы генераторы Г\ и Г2 были возможно более стабильны;
в качестве их можно взять, например, генераторы с электронной связью или
транзитронные
Звуковые генераторы на R и С. Генераторы на R и С получили
широкое распространение. Чаще всего применяется схема генератора
рис. 272а. Она представляет собой усилитель низкой частоты с двумя ступе-
нями на сопротивлениях, в котором с выхода на вход даны положительная и
отрицательная обратные связи. Положительная обратная связь, необходимая
для самовозбуждения, осуществляется с помощью специального делителя,
составленного из конденсаторов Ci С2 и сопротивлений RiR2. Один участок
этого делителя имеет параллельное соединение и Rlt а другой — последо-
вательное соединение С2 и /?2.
Работа схемы происходит следующим образом. Пусть на сетку лампы Л±
418
попал какой-то импульс напряжения Uci* Он усиливается в первой ступени
и при этом изменяет свою фазу на обратную. После второй ступени фаза
напряжения снова изменяется на обратную, т. е напряжение на выходе UebLX
совпадает по фазе с напряжением Ucl. Для самовозбуждения необходимо по-
дать часть напряжения ивых обратно на сетку лампы Л\ без изменения его
фазы, чтобы это напряжение положительной обратной связи совпало по
фазе с напряжением 0с1. Как показывает теория, такое условие выполняет-
ся только для одной определённой частоты, зависящей от величин ёмкостей и
Рис. 272. Генератор звуковой частоты на /? и С
и /?2 берутся
генерируемых
сопротивлений делителя положительной обратной связи. Вследствие этого в
схеме могут генерироваться колебания только одной частоты. Это способст-
вует получению чисто синусоидальных колебаний. Чтобы изменить частоту,
нужно изменить величины ёмкости и сопротивления делителя.
Практически ёмкости С/и С2, а также сопротивления
одинаковыми. Обозначим их через С и R, Тогда для частоты
колебаний f оказывается, что	. Отсюда получаем
2 л /ъ
f=——.
2nCR
Если делитель положительной обратной связи составить из двух однород-
ных, например, активных сопротивлений, то условие самовозбуждения вы-
полняется для любой частоты, независимо от величины сопротивлений дели-
теля. Поэтому станет возможна генерация несинусоидальных колебаний, со-
держащих колебания высших гармоник. Однако применение специального де-
лителя ещё недостаточно для получения чисто синусоидальных колебаний.
Дело в том, что этот делитель уменьшает напряжение только в 3 раза, т. е.
= ивых s 3. Но общий коэффициент усиления двух ступеней гораздо боль-
ше, чем 3. Поэтому на сетку Л\ попадает очень большое напряжение, кото-
рое перегружает лампу, что вызывает сильные нелинейные искажения. Для
ограничения амплитуды колебаний в пределах прямолинейного участка харак-
теристики лампы применена отрицательная обратная связь с коэффициен-
том р немного меньшим, чем 1/3. Если р =1/3, то отрицательная обратная
связь полностью компенсирует положительную и генерация не получится.
При меньшем значении р перевес будет у положительной связи и возникнет
генерация.
Отрицательная обратная связь уменьшает нелинейные искажения и по-
вышает устойчивость работы генератора. Цепь отрицательной обратной свя'&й
образована сопротивлениями 7?3 и RK1. Коэффициент обратной связи равен
р=-—.
419
Сопротивление /?3 должно быть переменным для того, чтобы можно было
подобрать нужную величину 0. Для повышения устойчивости работы гене-
ратора и уменьшения нелинейных искажений в качестве части катодного со-
противления RKi применена лампочка накаливания. При возрастании тока
сопротивление нити лампочки увеличивается. Если почему-либо амплитуда
колебаний возрастёт, то ток в лампочке увеличится, её сопротивление воз-
растёт и 0 увеличится, что приведёт к уменьшению амплитуды колебаний.
Так как сопротивление лампочки должно быть значительным, то обычно при-
меняют несколько лампочек, соединённых последовательно. Наиболее подхо-
дят лампочки на 26 в и 0,15 а или маломощные малогабаритные лампы на
220 в.
Приведённая выше формула для частоты показывает большие преимуще-
ства генератора на R и С по сравнению с генератором на L и С. Для изме-
нения частоты от 20 до 20 000 гц, т. е. в 1000 раз, в генераторе на L и С на-
до изменить произведение LC в 1 000 000 раз. А в генераторе на R и С для
этого произведение RC достаточно изменить только в 1000 раз, что осуще-
ствляется значительно проще. Конденсаторный блок С\С2 может легко обес-
печить изменение ёмкости в 10 раз, a Ri и R2 составляется каждое из трёх
различных сопротивлений, отличающихся друг от друга в 10 раз. Эти сопро-
тивления включает переключатель диапазонов. Рассчитать сопротивления не-
трудно. Пусть, например, ёмкость конденсаторного блока изменяется (с учё-
том ёмкости монтажа) от 40 до 400 пф. Наибольшее сопротивление соответ-
ствует частоте 20 гц и максимальной ёмкости 400 пф. Найдём его
/? = т—— = — - -о	" io ' ~ 20- 10е ом = 20 Мом.
2те fC 6,28-20-400-10 12
С этим сопротивлением получится диапазон частот от 20 до 200 гц. Со-
противление для диапазона 200—2000 гц надо взять в 2 Мом. А для 2000—
20 000 гц берут сопротивление 0,2 Мом Таким образом, весь диапазон 20 —
20 000 гц достаточно разбить на три части.
Для выравнивания ёмкостей Ci и С2 параллельно С2 включается под-
строечный конденсатор С3 (рис. 272а). На схеме рис. 272а для упрощения не
показаны цепи экранирующих сеток. После второй ступени часто включают
ещё одну оконечную ступень усиления. Регулировка выходного напряжения
производится с помощью потенциометра на выходе второй ступени. Выход
звукового генератора делают чаще всего трансформаторным на два различ-
ных напряжения (низкоомный выход и высокоомный). Помимо сравнитель-
ной лёгкости перекрытия диапазона, достоинствами RC генератора являют-
ся отсутствие громоздких катушек с сердечниками, характерных для генера-
торов на L и С, и значительно большая стабильность частоты, чем у гене-
раторов на биениях.
Недостатком генератора на R и С является необходимость применения
блока конденсаторов. При этом возникает также следующее неудобство.
Если ротор блока соединить с сеткой то станину надо изолировать от
шасси и нельзя вывести ось на переднюю панель, так как приближение руки
к ней будет изменять ёмкость, а следовательно, и частоту. Для устранения
этого надо ротор конденсатора С! заземлить, но тогда его придётся изоли-
ровать от ротора С2. Более удобной является показанная на рис. 2726 схема
подачи положительной обратной связи. В ней для данного поддиапазона, на-
пример 20—200 гц, установлены два делителя с постоянными Си/?. Один
из них рассчитан на частоту 20 гц, другой^ — на 200 гц. Перемещая соеди-
нённый с сеткой лампы Л\ ползунок потенциометра R, можно плавно изме-
нять частоту. Для перехода на следующий поддиапазон надо отсоединить
конец потенциометра, соединённый с делителем на 20 гц, и переключить его
к следующему делителю, рассчитанному на 2000 гц, В данной схеме R долж-
но быть по крайней мере в 7 раз больше, чем /?1 или /?2. Поэтому /?х и /?2
здесь значительно меньше, чем в предыдущей схеме, а С\ и С2 соответствен-
но больше. Недостаток этой схемы заключается в том. что выходное напря-
420
ткение генератора получается непостоянным. Оно будет наименьшим в сред-
нем положении ползунка потенциометра R-
Генераторы звуковой частоты применяются для испытания и налажива-
ния усилителей низкой частоты. На вход усилителя подаётся через какой-
либо делитель малое напряжение от звукового генератора. Выход усилителя
нормально нагружается, и напряжение на выходе измеряется детекторным
или ламповым вольтметром. Зная Uex и UвЫх, определяют коэффициент
усиления. Изменяя частоту генератора, можно снять частотную характеристи-
ку усилителя, а также проверить на различных частотах работу регулятора
тона и регулятора громкости. Наблюдая форму выходного напряжения с по-
мощью электронного осциллографа (см. § 127), можно установить степень не-
линейных искажений, вносимых усилителем. Звуковые генераторы необходи-
мы также для испытания модуляционных устройств передатчиков, питания
измерительных мостов и во многих других случаях.
§ 126.	ГЕНЕРАТОРЫ СИГНАЛОВ
Для испытания и налаживания приёмников и для многих других изме-
рений применяются генераторы сигналов, представляющие собой высокочас-
тотные модулированные гетеродины. Они являются имитаторами сигналов пе-
редающих радиостанций, работающих на различных частотах, имеющих раз-
личную мощность и различно удалённых от приёмника. Проводить испытание и
налаживание приёмника с помощью сигналов радиостанций неудобно, так как
станции не всегда работают. Кроме того, во время передачи музыки или речи
амплитуда колебаний всё время меняется. Наблюдается также замирание
сигналов. Всё это мешает делать необходимые измерения. Эти недостатки от-
сутствуют при пользовании генератором сигналов. Он даёт сигналы нужной
частоты с постоянной амплитудой и с постоянным коэффициентом модуляции.
Рисунок 273 показывает блок-схему испытания приёмника с помощью ге-
нератора сигналов. На вход приёмника через эквивалент антенны, т. е. кон-
тур, заменяющий антенну, подаётся весьма небольшое модулированное на-
пряжение высокой частоты от генератора. Для средних волн параметры экви-
валента обычной приёмной антенны равны: С А =200 пф, LA = 20 мкгн, RA =
=25 ом. Так как индуктивность антенны играет малую роль, то упрощённо
можно считать её равной нулю. Для коротких волн параметры эквивалента:
Сл =200 пф и R А =400 ом. Измерив эдс Е А на входе приёмника, создаю-
щую нормальное напряжение на выходе ивых> определяют чувствительность
приёмника. Изменяя частоту генератора в небольших пределах или расстраи-
вая приёмник, по изменению Uвых судят об избирательности. Удобно опре-
делять избирательность следующим образом. После точной настройки гене-
ратор расстраивают, например на 10 кгц. При этом ивЫх уменьшается. Тогда
увеличивают напряжение генератора так, чтобы ивыхстало прежним. Если для
этого пришлось увеличить ЕА, например, в 20 раз, то это означает, что рас-
стройка на 10 кгц даёт ослаб-
ление сигналов в 20 раз. Та
кое измерение делают для раз-
личных расстроек. Чувствитель.
ность и избирательность при-
ёмника обычно измеряют не
меньше, чем в трёх точках
ga Я а
Юнерсппор сигналов	а д А ,А	приемник	
каждого поддиапазона: на двух
крайних частотах и средней ча-
стоте. С помощью генератора
Рис. 273. Блок-схема испытания приёмника
от генератора сигналов
сигналов в процессе налажи-
вания приёмника настраивают контуры высокой и промежуточной частот,
подгоняют сопряжение контуров, проверяют работу АРУ, регулятора гром
кости, а также выполняют другие измерения.
421
Генератор сигналов должен иметь нужный диапазон, обладать стабиль-
ными частотой и градуировкой, давать выходное напряжение, регулируемое в
пределах от 1 мкв до десятых долей вольта при ошибке не более 20%. Он
должен иметь модуляцию синусоидальными колебаниями на частоте 400 <Щ
с коэффициентом модуляции /п=30%, В лабораторной практике применяются
более сложные генераторы стандартных сигналов (ГСС), к которым предъ-
является ещё ряд требований. Например, они обычно имеют регулировку глу-
бины модуляции.
Пример блок-схемы генератора сигналов показан на рис 274. Основной
его частью является высокочастотный генератор Г, градуированный по час-
тоте. Для лучшей стабильности частоты он имеет две ступени. Возможно
Рис. 274. Блок-схема генератора сигналов
применение генератора с электронной связью и, в частности, транзитронного
генератора. Для модуляции служит звуковой генератор ЗГ, настроенный на
частоту 400 гц, которая принята в качестве стандартной средней частоты.
Обычно этот генератор имеет одну лампу с индуктивной обратной связью.
Выключатель модуляции В позволяет получать немодулированные сигналы,
что бывает нужно при испытании приёмников для незатухающих телеграфных
сигналов. На зажимы Внешняя ^модуляция можно подать напряжение от
внешнего звукового генератора, когда нужна модуляция на иной частоте.
Если требуется регулировка глубины модуляции, то после выключателя В
ставится потенциометр. Чтобы высокая частота была стабильной, модуляцию
желательно осуществить во второй ступени генератора Г. В генераторе с
электронной связью лучше всего применять модуляцию на защитную сетку.
Колебания высокой частоты от генератора Г подаются на плавный регу-
лятор выходного напряжения — потенциометр /?. Напряжение на нём изме-
ряется ламповым вольтметром ЛВ и поступает на ступенчатый делитель на-
пряжения (аттенюатор). На схеме приведены примерные величины его со-
противлений, При переводе переключателя П на каждый следующий контакт
напряжение уменьшается в 10 раз. На первом контакте ивых составляет 0,1 на-
пряжения U, измеренного вольтметром, на втором контакте ивыхравно 0,01 U,
на третьем контакте ивых — 0,001 U и т. д. Если с помощью плавного регу-
лятора установить по вольтметру U = 1 в, то на пятом контакте получится
напряжение ивых= Ю мкв. Величина ивых определяется всегда умножением
показания вольтметра на коэффициент деления, соответствующий данному
контакту переключателя П. Устройство ступенчатого делителя представляет
известные трудности, так как его сопротивления должны иметь минимальную
собственную индуктивность и ёмкость. Их изготовляют из тонкой реостатной
проволоки, применяя специальную безындукционную намотку. Паразитные
ёмкости и индуктивности в делителе вносят особенно большие погрешности
при измерениях на коротких волнах.
422
Ламповый вольтметр может быть простым диодным, например, по схеме
рис 261а В более простых генераторах он вообще отсутствует, а потенцио-
метр /? имеет градуировку величины даваемого деления напряжения, напри-
мер, от 1 до 0,1. Если к нему подводится от генератора Г напряжение 1 в, то,
умножая коэффициент деления потенциометра на коэффициент деления сту-
пенчатого делителя, можно определить величину ивых без помощи вольтмет-
ра, Например, если ручка R стоит в положении 0,35, а переключатель П в
положении 0,0001, то общий коэффициент деления будет 0,000035 и, значит,
вых ==35 мкв.
Важно, чтобы колебания высокой частоты попадали от генератора в при-
ёмник только через делитель напряжения. Поэтому необходимо хорошо экра-
нировать весь генератор и включить в цепи его питания фильтры, задержи-
вающие колебания высокой частоты. Если такие меры не приняты, то коле-
бания высокой частоты попадут в приёмник не только через делитель, но и
другими путями, например через паразитные ёмкостные связи. В результате
напряжение на входе приёмника может стать гораздо больше, чем рассчитан
ное по коэффициентам деления, и измерения будут неправильны.
В генератор сигналов полезно ввести переключатель, позволяющий от-
ключить генератор высокой частоты и присоединить к делителю напряжения
генератор ЗГ. Тогда можно получить на выходе малые напряжения звуко-
вой частоты, нужные для испытания усилителей низкой частоты.
Простейший генератор сигналов делается без ступенчатого делителя. Он
не может быть использован для измерения чувствительности и избиратель-
ности, но применяется для налаживания и настройки приёмников. Такой ге-
нератор также хорошо экранируют и при налаживании приёмника устанав-
ливают на некотором от него расстоянии. Обычно приёмник без всякой антен-
ны хорошо принимает сигналы, излучаемые от выходного зажима
генератора. Если нужно увеличить громкость сигналов, то к этому зажиму
или к гнезду антенны приёмника присоединяют проводничок, играющий роль
антенны. При испытании ступеней усиления промежуточной частоты провод-
ничок от генератора сигналов присоединяют к сетке соответствующей лампы.
Для налаживания средневол-
новых и коротковолновых
приёмников диапазон частот
простейшего генератора дол-
жен быть от 100 кгц до
30 Мгц. Одна из схем просто-
го модулированного генерато-
ра показана на рис. 275. Вы-
сокочастотный генератор ра-
ботает по схеме с электрон-
ной связью. Модуляция произ-
водится на защитную сетку от
звукового генератора, собран-
ного по схеме с индуктивной
обратной связью. Для упроще-
ния на схеме не показано пе-
реключение диапазонов. Вы-
ключение модуляции произво-
дится выключателем В, а переключателем П можно подать напряжение зву-
ковой частоты на выходной потенциометр R, чтобы пользоваться одним
звуковым генератором.
Bbix.
♦
Рис- 275. Схема простейшего модулирован-
ного гетеродина
§ 127.	ЭЛЕКТРОННЫЙ ОСЦИЛЛОСКОП
Электронный осциллоскоп, называемый также осциллографом, является
универсальным измерительным прибором, с помощью которого можно не
только производить различные измерения, но и наблюдать многие процессы,
происходящие в радиоаппаратуре. На экране осциллографа можно получить
423
светящиеся изображения переменных напряжений, характеристик ламп, кон-
туров и усилителей. Эти изображения называют осциллограммами.
Блок-схема электронного осциллографа приведена на рис. 276. Для упро-
щения на ней не показаны цепи питания электродов трубки, так как они
Рис. 276. Блок-схема электронного осциллографа
уже были рассмотрены в § 52. Исследуемое или измеряемое переменное на.
пряжение подаётся на зажимы BxY и через потенциометр и Усилитель Y
попадает на пластины Y. Величина напряжения регулируется потенциомет-
ром Если исследуемое напряжение велико, то его можно подать непо-
средственно на пластины через зажим Y. Такое же устройство имеется для
подачи напряжения на пластины X.
С помощью переключателя развёртки ПР пластины X могут быть соеди-
нены с генератором развёртки, позволяющим наблюдать на экране трубки
кривые переменных напряжений. К генератору развёртки через переключа-
тель синхронизации ПС подводится исследуемое напряжение (от пластин Y)
или какое-либо внешнее напряжение, поданное на зажимы внешней синхро-
низации. Величина синхронизирующего напряжения регулируется потенцио-
метром R3.
Усилители имеют обычно одну ступень по схеме на сопротивлениях. В них
иногда включают последовательно с анодным сопротивлением Ra дроссель,
уменьшающий западание частотной характеристики на более высоких часто-
тах. Таким путём удаётся сохранить удовлетворительное усиление до частот
порядка 50—100 кгц. Потенциометры Ал и R2 имеют сопротивления не менее
1 Мом, чтобы входное сопротивление было велико. Тогда присоединение
осциллографа к исследуемым цепям не приведёт к сильному их шунтирова-
нию. Усилители повышают чувствительность осциллографа в несколько де-
сятков раз. Например, если чувствительность трубки 0,2 мм/в, то с усилите-
лем, имеющим коэффициент усиления 20, чувствительность будет уже 4 мм/в.
В простейших осциллографах оба усилителя или один из них (для X) отсут-
ствуют и для исследования малых напряжений включают отдельный уси-
литель.
Генератор развёртки даёт на пластины X пилообразное напряжение
(рис. 277а). В течение времени tv когда напряжение растёт, электронный луч,
а с ним и пятнышко на экране равномерно движутся по горизонтали в одном
направлении, например слева направо. При резком уменьшении напряжения
в течение времени /2 ЧУЧ и пятно на экране делают быстрый обратный ход
Всё это повторяется с частотой, которую имеет пилообразное напряжение.
Если развёртывающего напряжения на пластинах X нет, то при подаче
на пластины Y переменного напряжения светящееся пятнышко совершает
колебание только по вертикали. На экране видна светящаяся вертикальная
чёрточка (рис. 2776). Её длина > пропорциональна двойной амплитуде под-
ведённого напряжения 2Um Зная чувствительность осциллографа и изме-
424
рив длину этой чёрточки, можно определить величину Um. Например, если
чувствительность осциллографа 0,4 мм/в, а / = 20 мм, то 2 Um = 20:0,4 =
50 в или Um = 25 6. Таким образом осциллограф можно использовать как
амплитудный вольтметр для напряжения любой частоты.
При наличии на пласти-
нах X пилообразного на-
пряжения, а на пластинах
Y исследуемого напряже-
ния пятнышко одновремен-
но совершает колебание по
вертикали и повторяющееся
равномерное движение с
обратным ходом — по го-
ризонтали. В результате на
экране получается одна све-
тящаяся кривая исследуе-
мого напряжения (рис.
277в). Получается развёрт-
ка по времени исследуе-
мого переменного напря-
жения.
Чтобы кривая была не-
подвижной, период развёр-
Рис. 277. Графики развёртывающего пилооб-
разного напряжения (а) и фигуры на экране
осциллографа
тывающего пилообразно-
го напряжения Тразвдолжен быть равен периоду исследуемого напряжения Т
или быть в целое число раз больше. Тогда за время Тразв пройдёт одно или
целое число колебаний исследуемого напряжения и в конце обратного хода
пятнышко на экране окажется в том самом месте, откуда оно начало дви-
гаться во время прямого хода. На рис. 277в и г показаны наблюдаемые на
экране кривые синусоидального напряжения для случаев, когда Тразв = Т и
Т/7азв=2Т. Время обратного хода /2 желательно иметь возможно меньше,
так как за счёт него некоторая часть кривой не воспроизводится на экране.
Кроме того, чем меньше t2, тем быстрее идёт обратно луч и тем слабее виден
на экране обратный ход.
Простейшим генератором развёртки является генератор с тиратроном
(рис. 278а). От источника постоянного напряжения Еа через сопротивле-
ние R заряжается один из конденсаторов Сь С2, С3. Параллельно конденса-
тору включён тиратрон Т, имеющий на сетке отрицательное смещение. Во
время заряда напряжение на конденсаторе растёт. Когда оно достигнет вели-
чины Uмаксу равной напряжению зажигания тиратрона изаж, то тиратрон заж-
жётся. Внутреннее сопротивление зажжённого тиратрона весьма невелико
и конденсатор быстро разрядится через него до напряжения UMUh* равного
напряжению погасания тиратрона. Тиратрон погаснет, снова начнётся более
медленный заряд конденсатора через сопротивление R и весь процесс бу-
дет повторяться. На конденсаторе получится пилообразйое напряжение, кото-
рое и подаётся на пластины X, Напряжение погасания у тиратронов равно
примерно 10—20 в, a изаж при значительно отрицательном смещении на сетке
может достигать 200—300 в и больше. Поэтому, в таком генераторе можно
получить пилообразное йапряжение с амплитудой 200—300 в, что вполне доста-
точно для развёртки по всему диаметру экрана трубки. Частота развёртываю-
щего напряжения/рязв изменяется грубо переключателем П, включающим кон-
денсатор той или иной ёмкости, и плавно — изменением сопротивления /?.
Чем больше ёмкость и сопротивление Rlt тем медленнее идёт заряд и тем
меньше частота развёртки. Изменяя частоту развёртки, подбирают её так,
чтобы она была в целое число раз меньше частоты исследуемого на-
пряжения f.
Недостаток схемы рис. 278а состоит в том, что эаряд конденсатора через
сопротивление происходит неравномерно: сначала быстрее, а затем медленнее.
Такая же неравномерность будет в нарастании пилообразного напряжения и
425
движении пятна на экране. Поэтому и осциллограмма получается искажен-
ная с неравномерным масштабом времени (рис. 2786). Неравномерность
развёртки можно уменьшить, если конденсатор будет заряжаться до напря-
жения в несколько раз меньшего, чем Еа- Но тогда амплитуда пилообразного
напряжения станет недостаточна для развёртки по всему экрану. Приходит-
ся усиливать это напряжение с помощью усилителя X,
Рис. 278. Схемы генераторов развёртки с тиратроном
Лучше заменить сопротивление пентодом, например 6Ж7, 6К7 или
другим, работающим в нормальном режиме, когда анодный ток у
него при изменении анодного напряжения почти не меняется. Если заряд-
ный ток постоянен, то напряжение на ёмкости растёт пропорционально вре-
мени и развёртка получается равномерной. Вместе с тем амплитуда развёр-
тывающего напряжения будет достаточна. Генератор развёртки с пентодом
показан на рис. 278в. Плавная регулировка частоты в нём получается изме-
нением внутреннего сопротивления пентода при изменении напряжения на его
экранирующей сетке с помощью потенциометра R. Катодное сопротивление
RK создаёт сеточное смещение и отрицательную обратную связь, за счёт
которой анодный ток становится ещё более постоянным.
Частота генератора развёртки не является стабильной и легко изменя-
ется при изменении питающих напряжений, температуры и других причин.
Подобранное кратное соотношение между частотами f и fpa3e не будет сохра-
няться. Это вызовет передвижение и качание наблюдаемой осциллограммы.
Такое явление устраняется подачей на сетку тиратрона синхронизирующего
напряжения UCUHX. При внутренней синхронизации им является само иссле-
дуемое напряжение. Благодаря синхронизации тиратрон зажигается только во
время положительных полупериодов синхронизирующего напряжения
и при условии, что Ua на тиратроне достигло соответствующей
величины. В результате автоматически поддерживается кратное соотношение
между f и {разе- Если f почему-либо немного изменится, то соответственно
изменится к fразе* но осциллограмма на экране трубки останется неподвижной.
Увеличивая исинх потенциометром /?1, можно усиливать действие синхрониза-
ции. Иногда бывает нужно синхронизировать генератор развёртки каким-
либо иным внешним напряжением. Для получения более высокой частоты
развёртки применяют маломощные тиратроны с инертными газами, например
426
ТГ1-0,1/0,3. Они дают /рл3бдо 50—100 кгц. Более высокие частоты можно по-
лучить с генераторами развёртки, работающими на электронных лампах.
Питание генератора развёртки осуществляется обычно от выпрямителя, кото-
рый одновременно питает усилители осциллографа.
Помимо измерения амплитуд напряжений и наблюдения кривых пере-
менных напряжений, имеется ещё много других применений осциллографа.
Рассмотрим два из них.
При наблюдении модулированного напряжения высокочастотные коле-
бания обычно не видны, так как они на экране сливаются и дают общую
светящуюся полосу переменной ширины (рис. 279а), Её наибольшая ширина
Рис. 279. Изображение на экране осциллографа модулированных колебаний
и фигур, получающихся при сравнении частот
А и наименьшая ширина В соответствуют наибольшей и наименьшей ампли-
тудам модулированного колебания. Измерив А и В, можно определить коэф-
фициент модуляции по формуле т =
При этом колебания с частотой
+ В
в сотни килогерц и выше подают непосредственно на пластины У, так как
усилитель их не пропустит. Для устойчивости осциллограммы модулирован-
ного колебания требуется внешняя синхронизация от модулирующего гене-
ратора.
Интересным является сравнение частот с помощью осциллографа, при-
меняющееся, в частности, для градуировки звуковых генераторов. На пла-
стины X подают напряжение известной частоты fx, например 50 гц (от
сети), а на пластины Y —напряжение от звукового генератора с неизвестной
частотой /у. Генератор развёртки в этом случае не-нужен. Изменяя частоту
звукового генератора, добиваются получения на экране неподвижных
фигур, соответствующих тому или иному отношению частот (фигур
Лиссажу). Несколько таких фигур для различных отношений fY *fx показа-
ны на рис. 2796. При равенстве частот получается окружность, эллипс или
наклонная линия в зависимости от сдвига фаз между напряжениями и ве-
личины их амплитуд. Фигура в виде восьмёрки или дуги соответствует отно-
шению частот 2:1, так как за время одного колебания в горизонтальном
направлении происходит два колебания в вертикальном
направлении и т. д. Этим способом можно измерить ряд
частот, но когда /Y : fx больше 10: 1, то фигуры уже
трудно разобрать. Для более высоких частот надо взять
эталонную частоту выше.
Другой способ сравнения частот состоит в том, что
на пластины X и Y подают напряжения известной час-
тоты /э, сдвинутые по фазе на 90°. Они создают кру-
говую развёртку, т. е. на экране будет виден круг (при
соответствующем подборе амплитуд). Если напряжение
измеряемой частоты f подвести к управляющему элект-
роду, то при кратном соотношении частот будет видна
разорванная окружность (рис. 279/?}’, так как при отри*
Рис. 280. Схема
для получения
двух напряжений
со сдвигом фаз 90°
427
нательных полуволнах напряжения управляющего электрода трубка будет
запираться. Число штрихов на окружности равно отношению ^s/a. Два на-
пряжения Ui и сдвинутые по фазе на 90°, можно получить с помощью
цепочки RCt изображённой на рис. 280.
§ 128.	ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ
В радиотехнике важное значение имеет измерение частоты (или длины
волны) генераторов и передатчиков, а также градуировка по частоте или по-
верка градуировки приёмников, передатчиков и генераторов. Существует мно-
го различных методов и приборов для измерения частоты. Большое примене-
ние получили приборы для непосредственного измерения длины волны или
частоты, называемые волномерами. Рассмотрим основные их типы.
Резонансные волномеры. Несколько схем резонансных волномеров
показано на рис. 281. Любой резонансный волномер представляет со-
Рис. 281. Схемы резонансных волномеров с раз-
личными индикаторами и графики, поясняющие оп-
ределение настройки в резонанс
бой колебательный контур, снабжённый индикатором резонанса. Контур дол-
жен быть сделан так, чтобы его частота была возможно более стабильна
Поэтому катушка и конденсатор для волномера делаются механически проч-
ными, имеющими стабильные ёмкость и индуктивность. Качество контура
должно быть высоким, чтобы резонанс получался достаточно острым. Если
волномер предназначен для широкого диапазона, то иногда применяют смен-
ные катушки. Градуировка волномера по частоте или по длине волны выпол-
няется в виде таблипы или графика, реже наносится непосредственно на
шкалу конденсатора.
Для измерения частоты генератор или передатчик тем или иным спосо-
бом связывается с волномером. Чаше всего катушку волномера приближают
к катушке контура генератора или к проводу антенны передатчика, соблю-
дая осторожность, чтобы не испортить индикатора. При значительной мощ-
ности достаточно, если волномер просто находится рядом с передатчиком.
Вращая конденсатор волномера, по индикатору находят резонанс и опреде-
ляют частоту или длину волны по градуировке волномера. Иногда прихо-
дится настраивать передатчик на заданную частоту по волномеру. Нужную
частоту устанавливают на волномере и изменяют частоту передатчика до по-
лучения резонанса.
В качестве индикатора желателен стрелочный прибор, например, термо-
гальванометр, гальванометр с детектором или диодом (рис. 281 а, б, в). Бо-
лее простыми индикаторами являются лампочка накаливания или неоновая
лампочка (рис. 281 г и б), но определение резонанса по их максимальному
свечению даёт меньшую точность. По гальванометру резонанс можно опре-
428
делить более точно методом двух отсчётов. Надо заметить два деления на
шкале волномера «1 и а2, соответствующие одному и тому же отклонению
стрелки, как показано на кривой резонанса рис. 281е. Тогда деление арез,
соответствующее резонансу, можно определить, как среднее между ат и а2,
Т. е. = (аГ+а2): 2.
Если измеряется частота маломощного генератора, то чувствительность
индикатора волномера может быть недостаточна. В этом случае резонанс
определяют методом реакции. Он состоит в том, что в момент резонанса в ре-
зультате воздействия контура волномера на контур генератора происходит
изменение режима генератора, что можно обнаружить по изменению постоян-
ной составляющей его анодного тока 1а= или сеточного тока 1С=. Наиболее
удобно включать миллиамперметр в анодную цепь. У большинства генерато-
ров в момент резонанса анодный ток несколько возрастает, что показано на
графике рис. 281яс.
Резонансные волномеры обладают существенными недостатками. Они не
пригодны для градуировки или измерения частоты настройки приёмников.
Только для приёмника с обратной связью, работающего в режиме генерации,
можно пользоваться резонансным волномером. Точность измерения частоты
невысока. В лучших волномерах ошибка получается около 0,1%, а в более
простых типах она бывает до 0,5% и более. Это объясняется тем, что контур
волномера приходится довольно сильно связывать с контуром генератора. Но
тогда параметры контура волномера изменяются и тем больше, чем сильнее
связь, а также притупляется кривая резонанса. С другой стороны, если изме-
ряется частота самовозбуждающегося генератора, то она меняется от прибли-
жения катушки волномера. Многие современные генераторы и передатчики
обладают более стабильной частотой и более точной градуировкой, чем резо-
нансные волномеры. Поэтому в последнее время резонансные волномеры усту-
пили место более точным гетеродинным волномерам. Только на сверхвысоких
частотах, например на дециметровых или сантиметровых волнах, сейчас ещё
широко пользуются резонансными волномерами.
Гетеродинные волномеры и кварцевые калибраторы. Гетеродинный вол-
номер представляет собой маломощный ламповый генератор с плавным
диапазоном, имеющий градуировку по частоте или длине волны (в ви-
де графиков или таблиц или на самой шкале настройки). Частота
такого генератора должна быть стабильной. Его делают обычно по схеме с
электронной связью, в частности, по транзитронной схеме"с электронной свя-
зью (рис. 183), или с двумя ступенями. Контур гетеродинного волномера
должен иметь стабильные параметры и высокое качество. Весьма желатель-
на стабилизация питания. Гетеродинный волномер пригоден для измерения
частоты настройки приёмников, точность измерения у него значительно выше,
чем у резонансного волномера. Это объясняется тем, что при измерении с
гетеродинным волномером резонанс определяется по методу нулевых биений,
дающему высокую точность при очень слабой связи волномера с передатчи-
ком или приёмником.
Для градуировки или проверки градуировки и измерения частоты настрой-
ки приёмника гетеродинный волномер располагается рядом с приёмником, от
которого отсоединяется антенна. Приёмник должен работать в режиме приёма
незатухающих телеграфных сигналов, т. е. обратная связь доводится до гене-
рации или включается второй гетеродин. Для градуировки приёмника устанав-
ливают нужную частоту волномера и настраивают на неё приёмник, добиваясь
получения в телефоне приёмника звука биений. Изменяя ручкой настройки
приёмника частоту биений, можно получить пропадание звука биений на самом
низком тоне, т. е. нулевые биения, которые соответствуют точному резонансу.
Небольшая ошибка получается только за счёт того, что ухо не слышит звуки
очень низкой частоты, а также за счёт явления увлечения. При слабой связи
с волномером ошибка не превышает нескольких десятков герц, что не имеет
существенного значения. Измерение частоты настройки приёмника делается
так же, но нулевых биений добиваются изменением частоты волномера. Если
429
приёмник предназначен только для модулированных сигналов (например, ве-
щательный приёмник), то метод нулевых биений неприменим. Приходится мо-
дулировать колебания волномера звуковым генератором с частотой 400 —
1000 гц. В крайнем случае, осуществляют модуляцию на частоте 50 гц
(от сети). Резонанс определяется по максимальной громкости звука в теле-
фоне приёмника.
Гетеродин в волномерах работает в режиме колебаний второго рода и
поэтому создаёт много гармоник. Они могут быть использованы дЛя расши-
рения диапазона измеряемых частот. Предположим, что требуется отградуи-
ровать приёмник на диапазон частот от 5000 до 10 000 кгц, а гетеродинный
волномер имеет диапазон 150—1500 кгц. Градуировка в этом случае возможна
на гармониках волномера. Например, если установить волномер на частоту
1500 кгц, то он будет создавать гармоники, имеющие частоты: вторая —
3000 кгЦ' третья — 4500 кгц, четвёртая — 6000 кгц, пятая—7500 кгц, шестая—
9000 кгц, и т. д. Настроив приёмник на частоты 6000, 7500, 9000 кгц, мы полу-
чим нулевые биения. При настройке волномера на какую-либо другую частоту,
например на 1000 кгц, получаются нулевые биения на частотах 5000, 6000, 7000,
8000, 9000 и 10 000 кгц, соответствующих 5, 6, 7, 8, 9 и 10-й гармоникам вол-
номера. Таким образом, можно отградуировать весь диапазон приёмника.
Нетрудно решить обратную задачу. Пусть, желательно проверить граду-
ировку шкалы приёмника на частоте 6500 кгц. Если делить 6500 на числа 2,
3, 4 и т. д., то легко установить, что 6500:5=1300 кгц. Настроив волномер
на частоту порядка 1300 кгц, можно получить в приёмнике нулевые биения от
приёма 5-й гармоники волномера. Допустим, что вследствие неточности гра-
дуировки нулевые биения получились при частоте волномера 1310 кгц. Следо-
вательно, истинная частота настройки приёмника не 6500 кгц, а 1310*5=
=6550 кгц.
Наличие гармоник создаёт большие удобства для измерения частоты на
волнах, более коротких, чем диапазон волн данного волномера. Однако ис-
пользовать гармоники следует с осторожностью, так как легко допустить
большие ошибки, если спутать номера гармоник. Градуировку приёмника по
гармоникам делают только в случае, если диапазон приёмника известен
хотя бы не вполне точно. При этом сначала определяют так называемые
опорные точки, установив волномер на самую высокую частоту. Тогда гармо.
ники располагаются по частоте достаточно далеко друг от друга и спутать их
нельзя. Для дальнейшей градуировки в промежутках между опорными точ-
ками настраивают волномер на меньшие частоты, чтобы в диапазон приём-
ника попало большее количество гармоник.
Более высокие гармоники прослушиваются слабее и для усиления их слы-
шимости к приёмнику или волномеру присоединяют проводничок, играющий
роль антенны
Результаты градуировки или проверки градуировки записывают в табли-
цу, имеющую следующий вид
Частота	(в кгц) по волномеру . . .	5000	4800	4700	4600	4500
Деление	шкалы приёмника		4	8	10	13	16
По таблице строят график градуировки, который облегчит определение
промежуточных точек. Примерный вид такого графика показан на рис. 282.
Неверно снятая точка, для которой был перепутан номер гармоники, легко
обнаруживается, так как она оказывается в стороне от плавной кривой, про-
ведённой через остальные точки,
430
При измерении частоты передатчика или.его градуировке гетеродинный
волномер работает как приёмник. Для этой цели в нём обычно имеется де-
текторная ступень, а иногда даже и ступень усиления низкой частоты после
детектора. В более простых волномерах в
сам генератор, который работает подоб-
но одноламповому приёмнику с обрат*
ной связью, доведённому до генерации.
Телефон включается в анодную цепь де-
текторной ступени волномера. Так как
волномер, работая в качестве приём-
ника, обладает малым усилением, то
к зажиму связи волномера присоеди-
няют проводни*чок и приближают его
к передатчику. В результате сложения
колебаний самого волномера и колеба-
ний, приходящих от передатчика, полу-
чаются биения. Резонанс определяется
по нулевым биениям.
Используя гармоники волномера и
передатчика, можно измерить частоты
как более высокие, так и более
низкие, чем лежащие в диапазоне вол-
номера. Например, если диапазон вол-
номера 150—1500 кгц, а передатчик
надо настроить на частоту 5000 кгц, то
качестве детектора используется
Деления шкалы приемника
Рис. 282. Примерный график
градуировки приёмника
на волномере устанавливают частоту
1000 кгц. Тогда биения получаются от сложения колебаний передатчика с пя-
той гармоникой волномера. А если надо настроить какой-то генератор на
частоту 100 кгц, то волномер настраивают на частоту 200 кгц и тогда вторая
гармоника исследуемого генератора, складываясь с основным колебанием вол-
номера, также даёт биения звуковой частоты.
Возможно получение биений от сложения гармоник волномера с гармо-
никами передатчика, Если, например, передатчик работает на ча-
Зажим связи
Генератор
6 ч
^Контролен.
Кварцев
генератор
Цетектир

0}
X
стоте 1000 кгц, то при настройке
волномера также на 1000 кгц слы-
шен самый громкий звук биений
Но более слабые биения возни-
кают и во многих других случаях.
Например, если частота волно-
мера 1500 кгц, то его вторая гар-
моника совпадает с третьей гар-
моникой передатчика; если часто-
та волномера 1250 кгц, то его
четвёртая гармоника совпадает с
пятой гармоникой передатчика
и т. д. Подобных комбинаций су-
ществует очень много и возмож-
ны ошибки в определении номера
гармоник. Чем выше номер гар-
моники, тем слабее звук биений
Рис. 283. Блок-схемы кварцевого калиб-
ратора (а) и гетеродинного волномера
с кварцевым контролем (б)
Поэтому сначала следует найти
опорные точки, уменьшив связь
волномера с передатчиком, чтобы
звуки биений от высших гармоник
вообще не были слышны.
Большое применение имеют также кварцевые калибраторы, которые
подобны гетеродинным волномерам и обычно имеют две ступени: кварце-
вый генератор и сеточный детектор (рис. 283а). Они не обладают плавным
431
диапазоном и служат для градуировки или поверки градуировки приёмников
и передатчиков на некоторых определённых частотах.
Кварцевый генератор собирается чаще всего по схемам рис. 186, причём
кварцевая пластина вырезана так, что она имеет две резонансные частоты,
соответствующие колебаниям по толщине и по длине. Эти частоты обычно
бывают 1250 и 125 кгц. Переход на ту или иную частоту производится путём
изменения настройки анодного колебательного контура.
Для градуировки используются гармоники кварцевого калибратора так
же, как у гетеродинного волномера. Градуируемый приёмник или передат-
чик настраивают до получения биений с той или иной гармоникой калибра-
тора. Чтобы не спутать номера гармоник, сначала находят опорные точки,
включая калибратор на частоту 1250 кгц. Во время градуировки приёмника вы-
ключают для контроля на момент кварцевый генератор. Пропадание звука
биений покажет, что принимаются действительно сигналы калибратора, а не
какой-либо радиостанции
Вследствие высокой стабильности частоты кварцевый калибратор даёт
более высокую точность измерения, чем гетеродинный волномер. Для повыше-
ния точности гетеродинного волномера в нём применяют дополнительный квар-
цевый генератор (рис. 2836), по которому перед началом измерений прове-
ряют градуировку самого волномера, и если нужно, поправляют её с помощью
подстроечного конденсатора, включённого в контур волномера.
В качестве гетеродинного волномера может быть использован генератор
сигналов. Необходимо только добавить к нему детекторную ступень или преду-
смотреть включение телефона в его анодную цепь. Делитель выходного на-
пряжения в этом случае не нужен, а модуляция используется при градуировке
приёмников, принимающих только модулированные сигналы
Вообще в простейших конструкциях удобно объединить генератор сиг-
налов и гетеродинный волномер, так как они имеют одну и ту же основную
часть — градуированный гетеродин с плавным диапазоном.
§ 129.	ИЗМЕРЕНИЕ ЕМКОСТЕЙ И ИНДУКТИВНОСТЕЙ
Измерение ёмкостей и индуктивностей производится на переменном токе
низкой или высокой частоты, в частности, на частоте 50 гц. Простей-
шим, но не всегда удобным способом, является определение С и L по вели-
чине их сопротивления хс и xL Метод амперметра и вольтметра и метод срав-
нения, показанные на рис. 266а, биг, можно применить для измерения хс
или xL на переменном токе, включив на место Rx конденсатор или катушку.
Более удобен метод сравнения, так как для него нужен один вольтметр.
Его входное сопротивление Rex должно быть значительно больше измеряемого
сопротивления хс или Наиболее подходит ламповый вольтметр. Измерив
сопротивление и зная частоту, вычисляют С и L. Например, если на частоте
50 гц сопротивление дросселя xL «=10 000 ом, то из формулы xL « 6,28 fL
найдём
10000
г________	« 32 гн.
а“ 6.28*'	6,28-50
Определять L таким методом можно лишь в случаях, когда активное
сопротивление катушки f по крайней мере в 5 раз меньше, чем х^ т. е.
когда полное сопротивление катушки Z приближённо равно xL ,
У катушек с сердечником индуктивность сильно зависит от подмагничива-
ния сердечника постоянным током и от воздушного зазора в сердечнике. Для
таких катушек необходимо вместе с переменным напряжением подать также
постоянное напряжение, например, от выпрямителя и установить по магни-
тоэлектрическому миллиамперметру соответствующую величину тока под маг-
432
ничивання (рис. 284). Вольтметр в этом случае надо применять с закрытым
входом, чтобы он измерял только переменное напряжение
Большое распространение получили мосты для измерения ёмкостей и ин-
дуктивностей. Принцип их работы аналогичен мосту постоянного тока. Для
(рис. 285а) необходимо выполнение
равновесия моста на переменном токе
двух условий. Произведения полных
сопротивлений и суммы углов сдви-
га фаз. противолежащих плеч долж-
ны быть равны:
Z3 = Z2 Z4 и	= Cf>9 + ^4
Выполнение первого условия, по-
добного условию равновесия моста
постоянного тока, обеспечивает ра-
венство напряжений на сопротивле-
ниях и Z4, а также на Z2 и
Z3. Но это ещё мало для равновесия
на переменном токе. Если не соблю- Рис. 284. Измерение индуктивности
дено условие фаз, то между точка- катушки со стальным сердечником
ми Л и Б получится некоторое
переменное напряжение. Второе условие обеспечивает совпадение по фазе на-
пряжений на и Z4, а также на Z2 и Z3? без которого мост не будет
в равновесии. Необходимость соблюдения двух условий во многих случаях
значительно усложняет балансировку моста.
Рис. 285. Схемы мостов переменного тока для измерения ёмкостей
и индуктивностей
Питание мостов иногда производят от зуммера, но лучше его осущест-
влять от звукового генератора на частоте 400—1000 гц или от сети на частоте
50 гц через понижающий трансформатор. В качестве индикатора И (рис. 285)
в простейшем случае используется телефон. Его чувствительность достаточно
высока, но частота должна быть больше 50 гц, так как ухо человека мало
чувствительно к частоте 50 гц В более сложных мостах индикатором слу-
жит ламповый или детекторный вольтметр (без градуировки) или электронно-
433
лучевой индикатор настройки. Для увеличения чувствительности индикатора
его иногда включают через усилитель.
Балансировка моста производится по наименьшему показанию индика-
тора, например, по наиболее слабому звуку в телефоне. Обычно не удаётся
получить нуль напряжения или тока в диагонали АБ. Это объясняется труд-
ностью выполнения одновременно обеих условий равновесия моста, а также
влиянием различных паразитных ёмкостей, через которые переменное напря-
жение попадает в индикатор. Если питающее напряжение несинусоидально, то
его гармоники особенно легко проходят через паразитные ёмкости, и минимум
показаний индикатора получается менее резким, что снижает точность изме-
рений. Кроме того, условия равновесия обычно не выполняются одновременно
для колебания основной частоты и для высших гармоник.
Типовые -схемы мостов для измерения С и L показаны на рис. 285. В
схемах рис. 2856 и в применяется градуированный конденсатор Сэ и эталон-
ные конденсаторы Ci и С2 или сопротивления и Т?2. Из /первого условия
равновесия легко получить для схемы рис. 2856 формулу
СХ=СЭ^~,
с2
а для схемы рис. 285s формулу
сх = С3 ^7- .
х 3 Rt
При измерении ёмкостей в широких пределах мосты такого типа имеют
обычно несколько различных конденсаторов Ci и С2 или сопротивлений R\ и
/?2. Их включают с помощью переключателя так, чтобы отношение Ci : С2
или R±tR2 было равно 1:1, 1 : 10, 1 : 100 и т. д. Для большей точности из-
мерения подбирают такое значение этого отношения, чтобы баланс по воз-
можности получался не на самых крайних значениях ёмкости Сэ. В схеме
рис. 285г применяется эталонный конденсатор постоянной ёмкости, а сопро-
тивления R\ иТ?2 представляют потенциометр, градуированный по величине
отношения Т?2: R±. Условие равновесия этого моста такое же, как и предыду-
щего. Баланс достигается плавным изменением величины R21 Ri, причём для
различных Сх переключателем включаются различные ёмкости Сэ, Наиболь-
шая точность измерения получается, когда Сх и Сэ одного порядка, т. е.
когда отношение R2 • Ri близко к 1.
В более сложных мостах имеется всегда дополнительное переменное со-
противление для балансировки фазовых углов. Например, если конденсатор
Сх худшего качества по сравнению с Сэ, то угол сдвига фаз в Сэ меньше
чем в Сх. Для более точного измерения последовательно с Сэ включают
переменное сопротивление и подбирают его величину, чтобы выполнялось вто-
рое условие равновесия. Схема такого моста показана на рис. 2856. Пере-
ключатель П позволяет переключить добавочное активное сопротивление R
для регулировки фазовых углов в плечо Сх, если он более высокого качества,
чем Сэ. В таком мосте сначала находят равновесие приближённо, только
с помощью Сэ, а затем, переключая R в плечо Сх или плечо Сэ и регулируя
его , уточняют равновесие. При этом также приходится снова немного изме-
нять С5, а затем опять подгонять R. Постепенной осторожной регулировкой
и 7? можно получить резкий минимум показаний индикатора. Современ-
ные конденсаторы имеют малые потери и в большинстве случаев достаточную
точность измерения ёмкости дают и простейшие мосты.
Для измерения индуктивности регулировка фазовых углов более важна,
так как катушки обладают заметным активным сопротивлением. На рис. 285
показаны схемы мостов для измерения L. Схема рис. 285е подобна схеме
рис. 2856. Величина Lx в этом случае определяется формулой
L -L
Lx~LaR2 ’
434
Чтобы не применять эталоны индуктивности, часто пользуются мостом
по схеме рис. 285ж. В нём могут быть использованы эталоны, применявшие-
ся для измерения ёмкостей. Величина Lx определяется из формулы
= Сэ Rr R%.
Если Сэ — конденсатор переменной ёмкости, то R± и /?2 представляют
собой различные эталонные сопротивления, включаемые с помощью пере-
ключателя для различных диапазонов измерения. А если Сэ выполняется в
виде нескольких конденсаторов с переключателем, то одно из сопротивлений
#1 и должно иметь плавное изменение. Для уравнивания фазовых углов
параллельно Сэ включено переменное сопротивление R значительной вели-
чины.
Существует большое число схем измерительных мостов. Наиболее удоб-
ны универсальные мосты для измерения L, С и R, в которых с помощью пе-
реключателей осуществляет-
ся переход на различные
схемы. Точность измерения
с мостами переменного то-
ка не очень высока и ошиб-
ка доходит иногда до
5—10%, особенно для ма-
лых ёмкостей и индуктив-
ностей.
Более точное измерение
небольших ёмкостей и ин-
дуктивностей, применяемых
в высокочастотных конту-
рах, производят резонансны-
ми методами. Измеряемая
индуктивность или ёмкость
Рис. 286. Схемы измерения ёмкости и индук-
тивности на высокой частоте резонансными
методами
включается в контур, имею-
щий эталонные детали и
связанный с высокочастот-
ным генератором. Контур
настраивается по какому-ли-
бо индикатору в резонанс с
генератором.
На рис. 286а дана схема определения Сх по эталонной индуктивно-
сти L3 или наоборот. Изменяя частоту генератора или ёмкость до получе-
ния резонанса, вычисляют ёмкость Сх по эталонной индуктивности Ьэ или
индуктивность Lx по эталонной ёмкости Сэ по формулам:
25-109	25-109
х ?L3 х РС3 ’
где L — в микрогенри, С — в пикофарадах и f—в килогерцах. При этом
методе измерения получается заметная ошибка из-за влияния собственной
ёмкости катушки CLf которая составляет обычно несколько пикофарад, но
точно неизвестна.
Гораздо точнее измерение ёмкости методом замещения (рис. 2866), в ко-
тором сначала генератор настраивается в резонанс с контуром LCX, а затем
вместо Сх включается Сэ и резонанс восстанавливается при неизменной
частоте генератора изменением ёмкости Сэ. При этом способе не нужна эта-
лонная индуктивность, не требуется знать частоту и нет ошибки за счёт
влияния CL . На рис. 285в показано видоизменение метода замещения. Сна-
чала при выключённом Сх контур настраивается в резонанс, которому соот-
ветствует значение эталонной ёмкости С э1. Затем параллельно включается Сх
и восстанавливается резонанс при значении эталонной ёмкости Сэ2. Очевид-
435
но, что Cx^C3i — Сэ2. Если Сх больше максимальной ёмкости Сэ, то надо
Сх включать последовательно (рис. 286г). В этом случае С52 больше, чем С
и величина Сх определяется по формуле
р ____ Сэ1 ^Э2
х~ С —С
На рис. 286(9 показан метод измерения индуктивностей Lxt значительно
меньших, чем индуктивность основной катушки L. Сначала получается ре-
зонанс без Ъх при значении С51, а затем последовательно включается Ъх
и для восстановления резонанса ёмкость уменьшают до значения Сэ2 •
Величина Lx в микрогенри определяется по формуле
_ 25-109 (С3] — СЭ2)
Р СЭ1 ^Э2
где ёмкости в пикофарадах, а / — в килогерцах.
§ 130.	ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1.	Почему электромагнитные приборы не пригодны для измерения токов
высокой частоты?
2.	На каких частотах можно применять детекторные вольтметры?
3.	Каким образом можно измерять токи высокой частоты с помощью •
магнитоэлектрического прибора?
4.	Можно ли градуировать детекторный вольтметр на постоянном токе?
5.	Почему обычным техническим вольтметром нельзя измерять напря-
жениеч на аноде лампы, работающей в усилителе на сопротивлениях?
6.	Для измерения каких постоянных напряжений в ламповых схемах
сопротивление вольтметра 10 000 ом на вольт является недостаточным?
7.	Каковы преимущества и недостатки ламповых триодных вольтметров?
8.	В чём заключается недостаток расширения пределов измерения лам-
пового вольтметра с помощью включения на его вход делителя напряже-
ния, составленного из обычных активных сопротивлений?
9.	Какие приборы могут быть использованы в качестве индикаторов
тока и напряжения высокой частоты?
10.	Какие предосторожности следует соблюдать при измерении сопро-
тивлений непосредственно в схеме приёмника?
11.	В чём заключается устройство простейшего генератора сигналов?
12.	Что означает чувствительность электронного осциллографа 3 мм/в?
13.	Для чего служит генератор развёртки в осциллографе?
14.	Нарисуйте фигуру, наблюдающуюся на экране осциллографа, для
случая, кргда синусоидальные напряжения на пластинах X и Y имеют отно-
шение частот fx • fY ~ 1 : 5.
15.	Зачем нужна синхронизация в электронном осциллографе?
16.	В чём достоинства и недостатки резонансных волномеров?
17,	Как измеряется частота по методу нулевых биений?
18.	Кварцевый гетеродин имеет частоту 2000 кгц. Можно ли с его по-
мощью проверить градуировку передатчика в диапазоне 800— 1600 кгц?
19.	Почему для равновесия моста на переменном токе недостаточно
равенство произведений сопротивлений противолежащих плеч?
20.	Можно ли с помощью моста, работающего на переменном токе,
измерить непосредственно в схеме приёмника различные сопротивления?
21.	Требуется измерить ёмкость порядка 10 пф. Какой простейший ме-
тод для этого даст лучшие результаты?
ГЛАВА XI
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ В РАДИОТЕХНИКЕ
§ 131.	ОБЩИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
ДИОДОВ И ТРИОДОВ
В последние годы техника полупроводниковых приборов сде-
лала настолько большие успехи, что стала возможна замена
электронных ламп полупроводниковыми диодами и триодами во
многих радиотехнических устройствах.
Как известно, почти на всём протяжении развития радиотех-
ники широко применялись кристаллические детекторы, которые
представляют собой полупроводниковые выпрямители. Их теперь
принято называть полупроводниковыми или кристаллическими
диодами. Также широко используются уже много лет различные
другие типы полупроводниковых выпрямителей (например, ку-
проксные и селеновые) для выпрямления переменного тока элек-
трической сети. Однако последние непригодны для высоких час-
тот, а кристаллические детекторы старых конструкций не обла-
дали необходимой устойчивостью. Теория работы кристалличе-
ских детекторов и вообще полупроводниковых выпрямителей не
была достаточно разработана.
Большой интерес представляли исследования О. В. Лосева,
который в 1922 г. обнаружил возможность генерирования элект-
рических колебаний с помощью кристаллического детектора. Ис-
пользуя это явление для приёма радиосигналов, ему удалось
сконструировать приёмник, названный кристадином, который
имел значительно большую чувствительность, нежели обычные
приёмники с кристаллическим детектором. В кристадине за счёт
генерации собственных колебаний получалось усиление принятых
сигналов. К сожалению, открытие Лосева не получило должного
развития в последующие годы.
В 1948 г. в США были разработаны полупроводниковые (или
кристаллические) триоды. С этого момента теория и техника по-
437
лупроводниковых радиотехнических приборов стали быстро раз-
виваться. В настоящее время промышленность выпускает боль-
шое количество полупроводниковых диодов и триодов различных
типов, которые успешно применяются в радиотехнических и элек-
тронных устройствах.
По сравнению с электронными лампами полупроводниковые
диоды и триоды имеют следующие преимущества:
1)	малый вес и малые размеры;
2)	отсутствие затраты энергии на накал катода;
3)	большой срок службы, доходящий до десятков тысяч часов;
4)	большая механическая прочность (стойкость к тряске, уда-
рам и другим видам механических перегрузок);
5)	различные устройства (выпрямители, усилители, генера-
торы) с полупроводниковыми приборами имеют высокий кпд, так
как потери энергии в этих -приборах весьма незначительны;
6)	маломощные усилители, генераторы и другие устройства
с полупроводниковыми триодами могут работать при очень низ-
ких значениях питающих напряжений.
Однако полупроводниковые приборы обладают также следу-
ющими существенными недостатками:
1)	параметры и характеристики отдельных экземпляров при-
боров данного типа пока ещё значительно отличаются друг от
друга;
2)	свойства приборов сильно зависят от температуры, вслед-
ствие чего приборы могут применяться только при температурах
примерно от —60 до 4-60°С (иногда в несколько более широких
пределах);
3)	наблюдается изменение свойств приборов с течением вре-
мени (так называемое старение);
4)	собственные шумы значительно больше, нежели у элект-
ронных приборов;
5)	полупроводниковые триоды, как правило, непригодны для
работы на частотах свыше нескольких десятков мегагерц;
6)	входное сопротивление полупроводниковых триодов значи-
тельно меньше, нежели у вакуумных триодов;
7)	полупроводниковые приборы пока ещё не изготовляются
для больших мощностей.
Ведутся большие работы по улучшению полупроводниковых
приборов, в частности, по применению для их изготовления новых
материалов. Имеются сведения о создании полупроводниковых
выпрямителей на токи в тысячи ампер. Применение для триодов
кремния вместо германия позволяет эксплуатировать их при тем-
пературах до 250°С. Сконструированы триоды особого типа, ра-
ботающие на частотах до 1000 Мгц. Значительное расширение
рабочего диапазона частот дают также полупроводниковые тет-
роды. Поэтому можно не сомневаться в том, что указанные выше
недостатки полупроводниковых приборов будут в дальнейшем
устранены.
438
§ 132.	ЭЛЕКТРОННАЯ И ДЫРОЧНАЯ ПРОВОДИМОСТИ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Физические процессы в полупроводниковых диодах и триодах
могут быть объяснены особыми свойствами полупроводников
в отношении их электрической проводимости. Длительные иссле-
дования, проведённые многими советскими и иностранными фи-
зиками, показали, что существуют полупроводники двух основных
типов. Одни полупроводники, как например окислы алюминия,
цинка, титана и другие, обладают подобно металлам электронной
проводимостью. В этих полупроводниках имеется большое коли-
чество полусвободных
электронов, которые
очень слабо связаны с
ядрами атомов и поэто-
му совершают беспоря-
дочное тепловое дви-
жение между атомами.-
Сами же атомы распо-
лагаются в опреде-
лённом порядке, обра-
зуя так называемую
кристаллическую ре-
-++Элелтрон © Яолозшюельно ламженнь/сь
атом кристалликеслой ре/пё/тщ
Рис. 287. Прохождение тока в полупровод-
нике с электронной проводимостью
шётку. Под действием разности потенциалов полусвободные элек-
троны движутся поступательно в определённом направлении
(рис. 287). Такое их движение и является электрическим током.
Полупроводники с электронной проводимостью называют полу-
проводниками типа п (от слова negative — отрицательный), так
как электрический ток в них представляет собою перемещение
отрицательно заряженных частичек.
Полупроводники второго типа, к которым относятся закись ме-
ди, селен и многие другие вещества, обладают так называемой
дырочной проводимостью и называются полупроводниками типа
р (от слова positive — положительный). Электрический ток в них
проходит иначе и его можно рассматривать как перемещение по-
ложительных зарядов. В полупроводниках тица р полусвободных
электронов нет и поэтому электроны не могут двигаться так, как
в полупроводниках типа п. Атом полупроводника типа р под влия-
нием тепловых воздействий может потерять один из наиболее уда-
лённых от ядра электронов. Тогда атом будет иметь положитель-
ный заряд, численно равный заряду электрона. Может показать-
ся, что подобный атом является ионом, но это не так. В провод-
никах с ионной проводимостью ток представляет собою движе-
ние ионов (само слово ион означает путешественник), а в полу-
проводниках типа р механизм перемещения электрических заря-
дов иной. В этих полупроводниках кристаллическая решётка яв-
ляется достаточно прочной, т. е. атомы, лишённые электронов, не
передвигаются, а остаются на своих местах.
439
От омы
17	3	4	5	6
Нырка	•
«^@7©) ® ® ® ®
« ®©^®®-@®
в) <$) ® ©~® ® ®
® ® ® © ® ®
W ® ® ® ® ®“®
е) @ ® ® ® @ ©
Направление лоля и перемещения дырок
(ф)MeUnSHblU	•Элылр™
Рис. 288. Принцип дырочной прово-
димости
Отсутствие одного электрона в атоме полупроводника, т. е.
наличие в таком атоме положительного заряда, назвали образно
дыркой. Это название подчёркивает, что в автоме «не хватает одного
электрона, т. е. именно образовалась дырка или свободное место.
Теория и опыт*показывают, что дырки ведут себя как элемен-
тарные положительные заряды. Дырочная проводимость состоит
в том, что под влиянием приложенной разности потенциалов пе-
ремещаются дырки, а это эквивалентно перемещению положи-
тельных зарядов.
На рис. 288 показано, как пе-
ремещаются дырки. Здесь изо-
бражены для различных момен-
тов времени несколько одних и
тех же атомов, расположенных
друг за другом в виде цепочки.
Пусть в некоторый начальный
момент времени в крайнем
атоме, расположенном слева,
появилась дырка вследствие
того, что из этого атома ушёл
электрон (рис. 288а). Атом, в
котором образовалась дырка,
имеет положительный заряд и
может притянуть к себе элект-
рон из какого-либо соседнего
атома. Если в полупроводнике
действует электрическое поле,
т. е. к нему приложена раз-
ность потенциалов, то это поле
стремится двигать электроны
в направлении от более отрица-
тельного потенциала к более положительному. Поэтому вероят-
нее всего, что атом с дыркой притянет к себе электрон из атома,
расположенного в сторону более отрицательного потенциала. Та-
ким образом, в следующий момент из соседнего атома, располо-
женного правее, один электрон перейдёт в первый атом и запол-
нит дырку, но зато новая дырка образуется во втором атоме
(рис. 2886). Далее один электрон из атома 3 перейдёт в атом 2
и заполнит в нём дырку. В результате этого дырка возникнет в
атоме 3 (рис. 288в). Продолжая такое рассуждение, можно прий-
ти к выводу, что дырка за какой-то промежуток времени перейдёт
из крайнего левого атома в крайний правый. Иначе говоря, перво-
начально возникший в атоме 1 положительный заряд перейдёт
в атом 6 (рис. 288е).
Как видно, при дырочной проводимости в действительности
происходит перемещение электронов, но более ограниченное, не-
жели в случае электронной проводимости. Электроны переходят
только из одного атома в соседний атом. Результатом этого яв-
440
ляется перемещение положительных зарядов — дырок — в на-
правлении, противоположном движению электронов.
На рис. 289 показано прохождение тока через полупроводник
с дырочной проводимостью, причём дырки изображены в виде
кружочков, а электроны — в виде точек. В случае полупроводни-
ка типа п (рис. 287) под действием эдс источника в проводах,
соединяющих полупроводник с источником, и в самом полу-
проводнике движутся полусво-
бодные электроны. Если же по-
лупроводник имеет дырочную
проводимость (рис. 289), то в
соединительных проводах по-
прежнему движутся электроны,
а в полупроводнике ток сле-
Рис. 289. Прохождение тока через
полупроводник с дырочной прово-
димостью
дует рассматривать как пере-
мещение дырок. Электроны -
с отрицательного полюса А
поступают в полупроводник
и заполняют пришедшие к этому полюсу дырки. Такое объе-
динение электронов с дырками называют рекомбинацией. К по-
ложительному полюсу Б приходят электроны из соседних частей
полупроводника и в этих частях образуются дырки, которые пе-
ремещаются от правого края к левому.
Электронная или дырочная проводимости могут быть получе-
ны в одном и том же веществе путём добавления к нему различ-
ных примесей. Например, металл германий, широко используемый
в современных полупроводниковых приборах, будет обладать про-
водимостью типа п, если к нему добавлены такие вещества как
сурьма или мышьяк. Это объясняется тем, что каждый атом сурь-
мы или мышьяка, взаимодействуя с атомами германия, легко
теряет один электрон. В результате получается большое количе-
ство полусвободных электронов. Примеси, у которых атомы от-
дают свои электроны, называют донорами (или донаторными).
Если же германий содержит примеси индия или алюминия, ' то
атомы этих веществ, наоборот, отнимают электроны от атомов
германия и тогда образуются дырки. Вещества-примеси, создаю-
щие дырочную проводимость, принято называть акцепторами
(захватчиками).
Надо иметь в виду, что практически не существуют полупро-
водники с чисто электронной или чисто дырочной проводимостью.
Всякий полупроводник обычно имеет ту и другую проводимости,
но одна из них преобладает. Например, у полупроводника типа р
главную роль играет дырочная проводимость, но вместе с тем в
прохождении тока некоторое участие принимает и электронная
проводимость 9-
9 Проводимость, которой обладает сам полупроводник в чистом виде
(без примесей), принято обозначать буквой Л
441
§ 133.	ВЫПРЯМЛЕНИЕ НА ГРАНИЦЕ ДВУХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
рассмотрения происходящих при
Рис. 290. Прохождение тока через контакт
двух полупроводников с различной проводи-
мостью
Граничная область между двумя полупроводниками с различ-
ным типом проводимости, называемая электронно-дырочным, или
р—п переходом, обладает свойством выпрямления переменного
тока. На рис. 290 показано прохождение тока через контакт двух
таких полупроводников, например германия р и германия п,
~	этом процессов пред-
положим сначала, что
левый полупроводник
обладает чисто дыроч-
ной проводимостью, а
правый — чисто элект-
ронной. Пусть внеш-
нее напряжение прило-
жено так, что полупро-
водник р находится под
п о л ожи те л ьн ым п отен -
циалом, а полупровод-
ник п — под отрица-
тельным (рис. 290а).
При такой полярности
электроны в полупро-
воднике п двигаются к
границе АБ, а навстре-
чу им в полупроводнике р перемещаются дырки. Встречаясь
друг с другом, электроны и дырки рекомбинируют. Во внешних про-
водах движутся, конечно, только электроны. Они перемещаются в
направлении от минуса источника к полупроводнику п и компен-
сируют убыль электронов, рекомбинирующих с дырками. А из
полупроводника р электроны уходят в направлении к плюсу источ-
ника и в этом полупроводнике образуются всё новые и новые
дырки. Описанный процесс происходит непрерывно и, следова-
тельно, непрерывно проходит ток. Его называют прямым током.
Сопротивление р—п перехода для прямого тока весьма невелико.
Иначе говоря, значительный прямой ток может быть получен при
сравнительно небольшом напряжении.
Совсем другой процесс наблюдается при обратной полярности
напряжения (рис. 2906). В этом случае электроны в полупровод-
нике п движутся по направлению к положительному полюсу
источника, т. е. удаляются от р—п перехода. А в полупроводнике
р точно так же движутся и удаляются от р—п перехода дырки.
Подходя к левому электроду, они рекомбинируют с электронами,
прибывающими из провода, соединяющего этот электрод с отри-
цательным полюсом источника.
Поскольку из полупроводника п ушли в каком-то количестве
электроны, то он заряжается положительна, так как в нём оста-
ются положительно заряженные атомы. Очевидно это атомы той
442
примеси (например, мышьяка), которые, отдавая свои электро-
ны, создавали у германия электронную проводимость. Подобно
этому полупроводник р заряжается отрицательно, так как из него
уходят дырки (строго говоря, в него приходят электроны, запол-
няющие дырки).
Описанное выше движение электронов и дырок в противопо-
ложные стороны, в результате чего они удаляются друг от друга,
продолжается лишь короткое время. Этот кратковременный ток
имеет сходство с зарядным током конденсатора. По обе стороны
от р—п перехода возникают два разноимённых объёмных заряда,
и как только разность потенциалов между ними станет равна эдс
источника Е, дальнейшее движение зарядов прекратится. Вся
система будет подобна заряженному конденсатору. Сопротивле-
ние р—п перехода в этом случае бесконечно велико и часто гово-
рят, что на границе двух различных полупроводников образуется
так называемый запирающий (или запдрный) слой.
В действительности при обратном напряжении сопротивление
запирающего слоя не бывает бесконечно большим и некоторый
ток всё же проходит. Это объясняется тем, что в каждом полу-
проводнике за счёт тепловых процессов возникают в некотором
сравнительно небольшом количестве полусвободные электроны
и дырки. Поэтому всегда существует небольшой обратный ток
1обр. Обычно он во много раз меньше прямого тока 1пр. Иначе
говоря, обратное сопротивление Ro6p не бесконечно велико, но во
много раз больше сопротивления в прямом направлении Rnp. Об-
ратный ток уже при сравнительно небольшом напряжении дости-
гает постоянной величины, которую можно назвать током насы-
щения. Это объясняется тем, что в полупроводниках количество
носителей, образующих своим движением обратный ток (элект-
ронов в p-области и дырок в и-области), ограничено. С повыше-
нием температуры количество неосновных носителей возрастает
и обратный ток увеличивается, а следовательно, обратное сопро-
тивление уменьшается.
Реальный р—п переход при обратном напряжении в некото-
рой степени напоминает конденсатор с плохим диэлектриком, в
котором имеется ток утечки. При заряде такого конденсатора
сначала в течение короткого промежутка времени проходит за-
рядный ток значительной величины, а затем будет существовать
лишь небольшой ток утечки. Однако в отличие от тока утечки
конденсатора, который пропорционален приложенному напряже-
нию, обратный ток р—п перехода сравнительно мало зависит от
напряжения. Следует отметить, что р—п переход обладает ём-
костью и при прямом напряжении, но в этом случае она шунти-
руется малым сопротивлением перехода.
Таким образом, контакт двух полупроводников с различными
типами проводимости обладает неодинаковым сопротивлением в
различных направлениях и, следовательно, может быть использо-
ван для выпрямления переменного тока.
443
При более глубоком рассмотрении процессов в р—п переходе
оказывается, что запирающий слой образуется в контакте раз-
личных полупроводников даже при отсутствии приложенного
внешнего напряжения. Действительно, пусть имеется контакт
р и и _ германия (рис. 291а). В германии п имеется"много полу-
свободных электронов (ос-
Рис. 291. Образование запирающего слоя
(ав) в контакте двух полупровод-
ников (а). Расширение запирающего слоя
под действием обратного напряжения (б)
и уменьшение его толщины под действием
прямого напряжения (в)
новных носителей) и мало
дырок (неосновных носите-
лей), а в германии р, наобо-
рот, много дырок, но мало
полусвободных электронов.
Вследствие беспорядочного
теплового движения носите-
лей происходит их диффузия
(проникновение) из одного
полупроводника в другой. Из
германия п в германий р
диффундируют электроны, в
обратном направлении диф-
фундируют дырки. По обе
стороны границы раздели
создаются объёмные разно-
имённые заряды: положи-
тельный — в германии п и
отрицательный — в герма-
нии р. Между ними возни-
кает тан называемая контак-
тная разность потенциалов
и будет действовать электри-
ческое поле, препятствующее
дальнейшей диффузии носи-
телей. Всё же переход через
границу в сравнительно не-
большом количестве электро-
нов и дырок в обоих направ-
лениях наблюдается и в установившемся состоянии, так как при
беспорядочном тепловом движении носителей среди них всегда най-
дутся имеющие энергию, достаточную для преодоления контактной
разности потенциалов. Таким образом, показанное на рис. 291а
состояние р—п перехода находится в динамическом равновесии.
Пограничные слои аб и бв имеют уменьшенное < количество
основных носителей и их сопротивление выше, чем у остальной
части полупроводника. Совокупность этих слоёв, т. е. весь слой ав,
и является запирающим. Если теперь подключить внешний источ-
ник плюсом к n-германию и минусом к р-германию (рис. 2916),
то внешнее поле, создаваемое источником в р—п переходе,
сложится с внутренним полем контактной разности потенциалов.
444
Суммарное поле станет сильнее и переход носителей через грани-
цу ещё более затруднится. Кроме того, под действием внешней
разности потенциалов основные носители в обоих полупроводни-
ках будут удаляться от границы и, следовательно, запирающий
слой станет толще; его сопротивление возрастёт.
Если же включить источник внешнего напряжения в прямом
направлении (рис. 291 в), то создаваемое им поле будет направ-
лено навстречу внутреннему полю. Результирующее поле в р—п
переходе станет слабее и основным носителям будет легче перехо-
дить через границу. Эти носители, заполняя запирающий слой,
уменьшают его толщину. Сопротивление запирающего слоя резко
уменьшается и при некотором значении приложенного напряже-
ния он вообще исчезает.
§ 134.	ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ диоды
Несимметричная проводимость полупроводникового вентиля
хорошо видна при рассмотрении его вбльтамперной характери-
стики, являющейся графиком зависимости тока от напряжения.
Пример такой характеристики для вентиля небольшой мощности
дан на рис. 292. Она показывает, чтр прямой ток в десятки милли-
ампер получается при прямом напряжении всего лишь порядка
десятых долей вольта. Поэтому прямое сопротивление имеет
обычно величину порядка десятков ом. Для более мощных венти-
лей прямой ток составляет сотни миллиампер и больше при таком
же малом напряжении. У таких вентилей Rnp соответственно сни-
жается до единиц ом и
меньше.
Участок характеристи-
ки для обратного тока,
имеющего м>алую величи-
ну по сравнению с пря-
мым током, обычно пока-
зывают в другом масшта-
бе, что и сделано на
рис. 292. Как видно, обрат-
ный ток при обратном на-
пряжении в десятки вольт
составляет всего лишь до-
ли миллиампера. Это СО- рис, 292. Вольтамперная характеристика
ответствует обратному со- полупроводникового вентиля
противлению в десятки
килоом. У различных типов полупроводниковых вентилей RO6p
может иметь значения от единиц до сотен килоом.
Конечно, чрезмерно увеличивать обратное напряжение нель-
зя. Если оно превысит максимально допустимую для данного
прибора величину, то запирающий слой пробивается. При этом
445
его сопротивление резко уменьшается, обратный ток резко воз-
растает, а напряжение снижается. На рис. 292 штрихом показан
ход характеристики для случая, если наступает пробой.
Иногда полупроводниковые вентили характеризуют величиной
коэффициента выпрямления кв, под которым понимают отноше-
ние прямого тока к обратному или обратного сопротивления к
прямому при одинаковых значениях прямого и обратного напря-
жений
1 пр _ *обр
IV^ - ——* g
I обр	Rnp
Однако вследствие непрямолинейности вольтамперной харак-
теристики величина кв весьма непостоянна. Поэтому в последнее
время коэффициентом выпрямления обычно не пользуются, а
просто указывают величины 1пр и 1обр для определённых значе-
ний прямого и обратного напряжений или приводят характери-
стику вентиля, которая даёт наиболее полное представление о его
выпрямляющих свойствах.
Рассмотренные в гл. V куп-
роксные и селеновые вентили,
широко применяемые в выпря-
мителях для питания радиоап-
паратуры, работают также на
принципе образования запира-
ющего слоя в р—п переходе. У
купроксных вентилей закись
меди, нанесённая на медный
Рис. 293. Схема устройства купрокс-
ного вентиля: 7—медь, 2—запираю-
щий слой, 3—закись меди, 4—верхний
электрод
электрод, имеет дырочную про-
водимость, но в процессе изго-'
товления вентиля между закисью меди и медью образуется слой,
отличающийся по химическому составу от закиси меди и обла-
дающий электронной проводимостью. Выпрямление перемен-
ного тока получается на границе
(рис. 293).
В селеновых выпрями-
телях селен, расположен-	|
ный на алюминиевом или	|
стальном основании, име-
ет дырочную проводи-
мость. Легкоплавкий ме-
талл, нанесённый на се-	10р\
лен, содержит кадмий. f
Соединяясь химически с
этого слоя и закиси меди
Рис. 294. Схема устройства селеновых вен-
телей: а—вентиль обычного типа: 7—катод-
ный сплав, 2—запирающий слой, 3— селен,
4—алюминий или сталь (анод); б—вентиль
типа Т: 7—алюминиевая фольга, 2—слю-
дяная шайба, 3—селен, 4 — запирающий
слой, 5—алюминий (катод)
селеном, кадмий образует
по лупр ов о дн иковы й слой
с электронной проводи-
мостью. Граница этого
слоя с селеном является
р—п переходом (рис. 294а).
446
Для повышенных рабочих напряжений (30 в и более) выпускают-
ся также селеновые вентили типа Т, у которых слой электронного
полупроводника расположен между селеном и алюминиевым ос-
нованием. Вторым электродом у них служит не сплав, содержа-
щий кадмий, а алюминиевая фольга. Основная алюминиевая пла-
стина в этом случае служит катодом, а не анодом, как в обычных
вентилях (рис. 2946).
Большое и всё расширяющееся применение в современной ра-
диоэлектронике получили германиевые и кремниевые диоды1).
Они делятся на два типа: плоско'стные и точечные. Плоскостные
диоды иначе называются сило-
выми и применяются в выпря-
мительных устройствах. В этих
диодах р—п переход имеет от-
носительно большую площадь,
что позволяет выпрямлять ток
значительной мощности. Одна-
ко плоскостные диоды облада-
ют довольно большой собствен-
ной ёмкостью (до 20 пф и бо-
лее) и поэтому они предназна-
чены для работы на частотах
не выше 50 кгц.
Устройство и внешний вид
выпускаемых у нас плоскост-
ных германиевых диодов типа
ДГ-Ц показаны на рис. 295. В
металлическом корпусе нахо-
дится пластинка (кристалл)
Рис. 295. Устройство и внешний вид
плоскостных диодов ДГ-Ц: /—выво-
ды, 2—стекло, 5—корпус, 4—токо
сниматель, 5—индий, 6—германий,
7—криста ллодержатель
германия с электронной проводимостью. Она припаяна к метал-
лическому основанию, имеющему контакт с корпусом. С другой
стороны в германий вводится в качестве примеси индий, создаю-
щий у германия область с дырочной проводимостью. К этой обла-
сти припаивается вывод, проходящий через стеклянный изолятор,
впаянный в корпус. Наружные выводы сделаны в виде ленточек.
Размеры диодов показаны на рисунке.
Основными параметрами выпрямительных полупроводнико-
вых диодов являются следующие величины.
1)	Максимально допустимый выпрямленный ток 1=макс* Эта
величина представляет собой среднее значение или постоянную
составляющую выпрямленного пульсирующего тока.
2)	Падение напряжения Uпр на диоде при токе •
3)	Максимально допустимое обратное напряжение ^обрмакс.
4)	Максимальный обратный ток Термакс при напряжении
Uобр макс*
9 Кроме германия и кремния, применяются также другие полупроводники.
447
Эти и другие параметры обычно указываются для работы
диодов при температуре от 15 до 25°С.
До последнего времени выпускались германиевые плоскостные
диоды семи типов от ДГ-Ц21 до ДГ-Ц27. Первые четыре типа
этих диодов имеют I =макс =300 ма, U пр не более 0,5 в, I обрМакс
не более 0,5 ма, а значения U обрмакс У них соответственно рав-
ны 50, 100, 150 и 200 в. Диоды ДГ-Ц25, ДГ-Ц26 и ДГ-Ц27 рас-
считаны на I =макс =100 ма, Uпр не более 0,3 в, I обрМакс *не бо-
лее 0,3 ма и имеют U обрмакс соответственно 300, 350 и 400 в.
Обратное пробивное напряжение у всех диодов составляет не ме-
нее 1,5 U обрмакс* В течение промежутка времени 0,1 сек диоды
допускают импульс тока до 25 а. Все эти диоды могут применяться
при температурах окружающего воздуха от —60 до +70°С, однако
отклонение температуры от +20°С	ц -
в обе стороны приводит к ухуд-	г ~~т “ *•'
шению выпрямляющих свойств. j__________
Кроме того, при температурах вы-	г
ше 20°С во избежание перегрузки
диода следует уменьшать выпря-
мляемое переменное напряжение	17^
или выпрямленный ток. Работа n п
Рис» 296. Плоскостные гермяние~
при температурах выше 70°С мо-	вые диоды Д7
жет привести к порче диода.
В настоящее время промышленность выпускает плоскостные
германиевые диоды семи новых типов, имеющие наименования от
Д7А до Д7Ж. По своим параметрам они аналогичны соответст-
венно диодам от ДГ-Ц21 до ДГ-Ц27, но заключены в металличе-
ский герметичный корпус уменьшенных размеров (рис. 296). Пер-
вые четыре типа этих новых диодов имеют также уменьшенный
обратный ток (до 0,25 ма).
долъфра*
Рис. 297. Принцип устрой-
ства точечного диода
ийласть р
Германии
Начат также выпуск кремниевых плоскостных диодов семи
типов от Д201А до Д201Ж. Они делаются из кремния с проводи-
мостью типа п, в который для образо-
вания p-области вплавляется алюми-
ний. Различные типы этих диодов име-
ют I =маке от 200 до 400 ма, U „р от 1,5
ДО 2в, Uобр макс 25 ДО 250 в И /обр макс
до 0,5 ма.
Плоскостные диоды могут быть при-
менены в любых выпрямительных схе-
мах, рассмотренных в гл. V.
Точечные диоды являются менее
мощными, нежели плоскостные, но за-
то они имеют малую ёмкость (не более 1 пф) и поэтому могут
применяться на частотах до 150 Мгц.
На рис. 297 показан принцип устройства точечного диода. С
пластинкой германия имеет контакт вольфрамовая проволочка.
448

Германий применяется с электронной проводимостью, но в про-
цессе так называемой формовки диода около контакта с прово-
лочкой образуется небольшая область с дырочной проводимостью.
Таким образом, в точечном диоде, как и в плоскостном, выпрям-
Рис. 298. Устройство и внешний вид то-
чечных диодов ДГ-Ц: 1— керамический
патрон, 2 и 3—металлические фланцы,
контактная пружинка, 5—кристалло-
держатель, 6 —германий, 7—выводы
ление происходит на границе полупроводников типа р и п, т. е.
принципиальной разницы между плоскостными и точечными дио-
дами нет. Вследствие того, что в точечных диодах площадь р—п
перехода мала, они допускают меньшие токи, но зато обладают
и меньшей ёмкостью по срав-
нению с плоскостными дио-
дами.
Устройство и внешний вид
точечных германиевых дио-
дов типа ДГ-Ц даны
на рис. 298. Кристалл
германия имеет полиро-
ванную поверхность пло-
щадью около 1 мм2. Воль-
фрамовая проволочка диа-
метром около 0,1 мм остро
отточенным концом упирает-
ся в германий. Площадь со-
п р икоон ов ен и я	с оста в л я ет
несколько квадратных мик-
рон. Диод заключён в ке-
рамический патрон с метал-
лическими фланцами. Выводы сделаны из гибкой проволоки. То-
чечные диоды характеризуются такими же параметрами, как и
плоскостные. Кроме того, для них ещё обычно указывают прямей
ток 1 пр при напряжении 1 в.
Германиевые точечные диоды ДГ-Ц рассчитаны на ток 1 = маке
(от 16 ма до 24 ма). Величины Uo6pмакс и 1обрмакс у разных
диодов имеют значения от 30 до 200 в и от 0,06 до 1 ма. Прямой
ток у них от 1 до
10 ма. В течение 1 сек
допускается кратковре-
менный импульс тока
до 300 ма. Нормальная
температура для диодов
15—25°С, но они могут
работать в пределах от
—50 до +70°С. Все эти
Рис. 299. Точечные германиевые диоды Д2
диоды применяются для выпрямления переменного тока в изме-
рительной аппаратуре, в качестве детекторов и ограничителей и
во многих других случаях.
В последнее время выпущены новые типы точечных германие-
вых диодов в металлостеклянных корпусах (рис. 299) с наимено-
449
ванием от Д2А до Д2Ж. По своим параметрам они аналогичны
диодам ДГ-Ц.
Помимо диодов для выпрямления тока, выпускаются ещё
смесительные германиевые диоды, имеющие наименования от
ДГ-С1 до ДГ-С4. Они применяются для преобразования частоты
в супергетеродинных приёмниках сантиметрового диапазона
волн. Эти диоды являются точечными и конструктивно оформле-
ны в керамическом патроне с короткими металлическими электро-
дами для включения в схему (рис. 300).
Рис. 300. Внешний вид
точечных смесительных
диодов ДГ-С
Рис. 301. Внешний
вид точечных ди-
одов ДК-И и ДК-С
Для приёмных и измерительных устройств сантиметрового
диапазона волн выпускаются точечные кремниевые диоды. По
сравнению с германиевыми диодами они имеют более высокую
чувствительность, т. е. вольтамперная характеристика для прямо-
го тока у них идёт круче. Следовательно, в кремниевых диодах
можно получить большие значения прямого тока при меньших
значениях .прямого напряжения. Иначе говоря, эти диоды имеют
меньшие величины сопротивления в прямом направлении. Кроме
того, кремниевые диоды по сравнению с германиевыми имеют
меньшую ёмкость, меньшую зависимость параметров от темпера-
туры и создают меньшие шумы. Недостатком этих диодов являет-
ся невысокое допустимое обратное напряжение, которое не пре-
вышает нескольких десятков вольт.
Кремниевые диоды для детектирования в приёмниках имеют
наименования от ДК-В1 до ДК-В7. Для измерительной аппарату-
ры предназначены диоды ДК-И1 и ДК-И2. В преобразователях
частоты применяются диоды с наименованиями от ДК-С1 до
ДК-С5. Диоды от ДК-В1 до ДК-В4 оформлены, как показано на
рис. 300. Остальные диоды этой группы оформлены в керамиче-
ском патроне, показанном на рис. 301. Все точечные германие-
вые и кремниевые диоды, специально предназначенные для сан-
тиметрового диапазона волн, конечно, могут успешно работать и
на более длинных волнах.
450
§ 135. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ТРИОДЫ
Полупроводниковые или кристаллические триоды, ’) приме-
няющиеся в усилителях, приёмниках, генераторах и других схе-
мах, по своему устройству также разделяются на плоскостные и
точечные. Принцип их работы удобнее всего рассмотреть на при-
мере плоскостного триода.
На рис. 302 схематически показано устройство плоскостного
полупроводникового триода. Он представляет собой пластинку
германия (можно использовать и другие полупроводники), в ко-
торой созданы три области различных проводимостей. Для при-
мера взят триод, имеющий среднюю область с дырочной прово-
димостью, а две крайние области — с электронной проводимостью.
Он называется триодом типа п—р—п. Широкое применение име-
ют также триоды типа р—п—р. Физические процессы в триодах
обоих типов аналогичны.
Средняя область триода называется базой или основанием
(иногда управляющим электродом). Одна крайняя область на-
зывается эмиттером, другая — коллектором. Как видно, в полу-
проводниковом триоде имеются два р—п перехода: эмиттерный
и коллекторный* Расстояние между этими переходами обычно
бывает очень малым, порядка 10—20 мк. Таким ,образом, сред-
няя область триода представляет собой очень тонкий слор. Это
является важнейшим условием для работы полупроводникового
триода.
Рис. 303. Изображение полу-
проводниковых триодов на схемах
Рис. 302. Схема устройства
плоскостного триода
Для обозначения различных величин, относящихся к основа-
нию, эмиттеру и коллектору, применяют индексы в виде букв о,
э и к. С помощью металлических электродов от основания, эмит-
тера и коллектора сделаны выводы. Токи в проводах основания,
эмиттера и коллектора обозначаются соответственно /0, /3, 1К.
Напряжения между эмиттером и основанием и между коллекто-
ром и основанием ^взываются соответственно напряжениями
эмиттера и коллектора и обозначаются Uэ и U к. Условные схе-
матические изображения триодов р—п—р и п—р—п показаны на
рис. 303.
^Иногда их называют транзисторами.
451
Полупроводниковый триод включается в схему для усиления
колебаний таким образом, что образуются две цепи. Входная или
управляющая цепь аналогична сеточной цепи вакуумного триода.
Выходная или управляемая цепь подобна анодной цепи электрон-
ной лампы. Источник усиливаемых колебаний включается во
входную цепь, а в выходную цепь должно быть включено нагру-
зочное сопротивление, на котором получается усиленное напря-
жение. Для обозначения входной и выходной цепей применяют
соответственно индексы 1 и 2. Поэтому токи и напряжения в этих
цепях следует обозначать Ц, I2, U2.
Хотя и вакуумный, и полупроводниковый триоды служат для
усиления электрических колебаний, но физические процессы в
них различны. Поэтому следует говорить лишь об аналогии меж-
ду ними, но не о их полной эквивалентности. Эмиттер аналоги-
чен катоду электронной лампы, коллектор — аноду, а основание—
сетке.
Усилительные ступени с электронными лампами могут быть
трёх видов. Наиболее часто применяется ступень с общим (или
заземлённым) катодом. Рассмотренные в предыдущих главах раз-
личные усилительные ступени были построены именно по такой
схеме. Катод лампы в этих ступенях является точкой разветвле-
ния сеточной и анодной цепей и, как правило, заземляется. В § 81
гл. VII, посвящённом применению отрицательной обратной связи
в усилителях низкой частоты, приводилась схема катодного пов-
торителя, в котором сопротивление нагрузки включено в провод
катода и анод заземлён по переменному напряжению. В подобной
схеме анод является точкой разветвления для цепей переменных
токов сетки и анода. Таким образом, катодный повторитель пред-
ставляет собою усилительную ступень с общим (или заземлённым)
анодом. На ультракоротких волнах нередко применяется пред-
ложенная М. А. Бонч-Бруевичем усилительная ступень с общей
(или заземлённой) сеткой.
При использовании полупроводниковых триодов усилительные
ступени также могут быть с общим эмиттером, общим коллекто-
ром и общим основанием. Иначе, в их названиях вместо слов
«с общим» говорят «с заземлённым». Все они и аналогичные им
схемы с электронными лампами приведены для сопоставления
друг с другом на рис. 304.
Различные типы усилительных ступеней имеют различные
свойства, но принцип усиления колебаний в них, конечно, одина-
ков. Поэтому мы рассмотрим подробно работу полупроводнико-
вого триода в схеме с заземлённым основанием. Такой усилитель
имеет широкое применение и встречается значительно чаще, не-
жели аналогичный ему усилитель с заземлённой сеткой у ваку-
умного триода.
Для усилителя с заземлённым основанием входная цепь яв-
ляется эмиттерной цепью, а выходная цепь — коллекторной. По-
452
этому для такой схемы Л = 1Э, Щ = U9, 1к и U2 = Uк,
В дальнейшем, применяя без особых оговорок индексы 1 и 2, мы
будем подразумевать, что величины с этими индексами относятся
к схеме с заземлённым основанием, т. е. соответственно к цепям
эмиттера и коллектора.
Рис. 304. Усилительные ступени с электронными лам-
пами и полупроводниковыми триодами типа р—п—р:
а) схемы с заземлённым катодом и заземлённым эмит-
тером, б) схемы с заземлённым анодом и заземлён-
ным коллектором, в) схемы с заземлённой сеткой и
заземлённым основанием
— Электрод о— Дыр*
Рис. 305. Схема движения электронов
и дырок в триоде и—р—п
Рассмотрим прежде всего работу полупроводникового триода
(для примера взят триод типа п—р—п) в статическом режиме,
когда в цепи эмиттера и коллектора включены только источники
постоянных питающих напряжений Е^ и Е2. Схема с общим осно-
ванием для этого случая представлена на рис. 305. Полярность
питающих напряжений должна
быть такова, чтобы эмиттерный
переход работал в прямом на-
правлении, а коллекторный —
в обратном. Сопротивление
эмиттерного перехода невелико
и поэтому для получения нор-
мального тока в цепи эмиттера
достаточно иметь у источника
Ei напряжение порядка деся-
тых долей,вольта. Зато сопро-
тивление коллекторного пере-
хода имеет большую величину
и поэтому напряжение Е2 все-
Обычно Е2 составляет единицы
Если цепь коллектора разомкнуть, то вольтамперная характе-
ристика эмиттерного перехода будет представлять собой правую
453
гда значительно больше, чем Ех.
или десятки вольт
часть характеристики диода, изображённой на рис. 292. Если же
разомкнуть цепь эмиттера, то вольтамперная характеристика кол-
лекторного перехода не будет отличаться от левой части той же
характеристики диода, соответствующей обратному напряжению.
Пусть теперь замкнуты обе цепи. Тогда возникает новое яв-
ление. Оно заключается в том, что ток эмиттера существенно
влияет на ток коллектора: чем больше ток эмиттера, тем больше
ток коллектора. При этом изменения тока коллектора оказыва-
ются лишь незначительно меньше вызвавших их изменений тока
эмиттера. Таким образом, ток эмиттера управляет током коллек-
тора. Усиление электрических колебаний с помощью полупровод-
никового триода основано именно на этом явлении. Его можно
объяснить следующим образом.
Электроны эмиттерного тока, пройдя через эмиттерный пере-
ход, движутся сквозь основание и проникают в область коллектор-
ного перехода, увеличивая тем самым ток коллектора. Коллектор-
ный переход работает при обратном напряжении. В области этого
перехода получаются значительно объёмные заряды, показанные
на рис. 305 знаками + и—. Справа от перехода в области п имеет-
ся положительный заряд, слева — в области р — отрицательный
заряд. Между ними возникает электрическое поле. Оно способ-
ствует продвижению через коллекторный переход электронов,
пришедших сюда сквозь основание от эмиттера. Если толщина
основания достаточно мала, то большинство электронов, пройдя
через этот тонкий слой, не успевает рекомбинировать с дырками
и достигает коллекторного перехода. Лишь небольшая часть элек-
тронов, прошедших через эмиттерный переход, рекомбинирует с
дырками и образует ток /0, протекающий в проводе основания.
Но если основание будет иметь значительную толщину, то боль-
шая часть эдектронов эмиттерного тока успеет рекомбинировать
с дырками и не дойдёт до коллекторного перехода. Тогда ток кол-
лектора почти не сможет увеличиваться за счёт электронов тока
эмиттера. Будет наблюдаться лишь соответствующее увеличение
тока .основания.
Увеличение тока коллектора за счёт тока эмиттера, по суще-
ству, объясняется тем, что электроны эмиттерного тока приходят
к коллекторному переходу и уменьшают его сопротивление. Дей-
ствительно, если ток /э = 0, то область коллекторного перехода
имеет большое сопротивление, так как основные носители элект-
рических зарядов удаляются от этого перехода в разные стороны.
В области п электроны уходят вправо к положительному элект-
роду, а в средней области р дырки уходят к электроду основания.
По обе стороны от границы р—п перехода создаются области,
лишённые основных носителей. Вследствие этого коллекторный
переход обладает большим сопротивлением и через него проте-
кает лишь небольшой обратный ток, образованный перемещени-
ем навстречу друг другу неосновных носителей, т. е. электронов
из р области и дырок из п области.
454
При наличии эмиттерного тока в р область со стороны эмит-
терного перехода попадают электроны, которые для данной об-
ласти являются дополнительными, неосновными носителями. Не
успевая рекомбинировать, они доходят до области коллекторного
перехода и уменьшают её сопротивление. Чем больше ток эмит-
тера, тем больше дополнительных электронов приходит к коллек-
торному переходу и тем меньше становится его сопротивление.
Соответственно увеличивается ток коллектора.
Название «эмиттер» подчёркивает, что электроны эмиттиру-
ются из левой п области в основание. Это явление в литературе
часто называют термином инъекция, или инжекция, или впрыски-
вание. Применение одного из этих терминов желательно для того,
чтобы отличить данное явление от электронной эмиссии, у като-
дов электронных ламп, в результате которой получаются свобод-
ные электроны в вакууме или разреженном газе.
Рассмотренные процессы показывают, что между вакуумными
и полупроводниковыми триодами существует значительное сход-
ство, но есть и некоторое различие. В электронных лампах сетка
управляет анодным током с помощью электрического поля. Уп-
равляющей величиной является сеточное напряжение. При изме-
нении напряжения на сетке изменяется электрическое поле меж-
ду сеткой и катодом. В соответствии с этим большее или меньшее
количество электронов, эмитированных катодохм и находящихся
в объёмном заряде вокруг него, движется сквозь сетку к аноду.
Ток анода изменяется в зависимости от сеточного напряжения,
причём сеточный ток может вообще отсутствовать. Как известно,
он в большинстве случаев бесполезен и даже вреден. Поэтому
чаще всего электронные усилительные лампы работают без се-
точных токов, что достигается подачей на сетку отрицательного
смещения. В полупроводниковых триодах при изменении напря-
жения в эмиттерной цепи изменяется эмиттерный ток. Вследствие
этого изменяется количество электронов, проникающих от эмит-
тера в область коллекторного перехода, и соответственно меняет-
ся ток коллектора. Но часть тока эмиттера всегда ответвляется в
провод основания. Следовательно, работа без тока основания не-
возможна. Поэтому полупроводниковый триод по своим свойст-
вам наиболее близок к вакуумному триоду, работающему с поло-
жительным напряжением на сетке.
Мы рассмотрели физические процессы в триоде типа п—р—п.
Подобные же процессы происходят и в триодах р—п—р, но в них
меняются ролями электроны и дырки, а также изменяются на об-
ратные полярности напряжений и направления токов. На рис. 306
показано включение триода р—п—р. В. таком триоде от эмиттера
через основание в область коллекторного перехода проникают не
электроны, как в триоде п—р—п, а дырки. ’Они являются для
основания неосновными носителями и уменьшают сопротивление
коллекторного перехода. С увеличением тока эмиттера больше
455
дырок проникает к коллекторному переходу. Это вызывает умень-
шение его сопротивления и возрастание тока коллектора. Вы-
пускаемые нашей промышленностью плоскостные триоды при-
р п р
чадлежат к типу р—п—р.
Работа усилительной ступе-
ни с полупроводниковым трио-
дом аналогична усилению коле-
баний с помощью электронной
лампы. В усилительной ступени
с вакуумным триодом напряже-
ние анодного источника делит-
ся между внутренним сопротив-
лением лампы для постоян-
~	п	нт и	л о и wiipvi п-йлсип-
Рис. 306. Схема движения электронов	п
и дырок в триоде р-п-р ем нагрузки Ra. Эквивалент-
ная схема анодной цепи такой
ступени показана на рис. 307а.
Если на сетку лампы подать переменное напряжение, то со-
противление /?0 станет изменяться. Чем больше отрицательное
напряжение сетки, тем больше /?0. При запирании лампы /?0 ста-
новится бесконечно большим. Наоборот, при изменении сеточно-
го напряжения в положительную сторону сопротивление R 0
уменьшается. Так как при изменении /?0 нагрузочное сопротивле-
ние Ra остаётся постоянным, то напряжение источника Еа всё
время перераспределяется между /?0 и Ra. Колебания напряже-
ния на Ra получаются значительными, хотя изменения величины
Rq вызваны сравнительно небольшими изменениями напряжения
на сетке.
Таким образом получается усиление
усилительная
ния. Кроме того, ламповая
тока и мощности. Даже
в случае, если бы пере- о}
менное напряжение на
Ra было равно перемен-
ному напряжению в це-
пи сетки, за счёт того,
что переменный ток в
переменного напряже-
ступень даёт усиление
анодной цепи больше.
w v, рис 207. Эквивалентные схемы усилительных
чем в сеточной, получа- ступеней с электронной лампой (а) и полу-
ЛОЮЬ бы усиление МОЩ-	проводниковым триодом (б)
ности. Практически же
ток в цепи сетки в большинстве случаев настолько мал, что его
можно считать равным нулю. Следовательно, мощность в цепи
сетки во много раз меньше, чем в анодной цепи, т. е. налицо ог-
ромное усиление по мощности. Усиленная мощность получается за
счёт энергии постоянного тока анодного источника.
456
В усилительной ступени с полупроводниковым триодом на-
пряжение коллекторного источника Е2 (рис. 3076) делится меж-
~ду сопротивлением нагрузки RH и внутренним сопротивлением
триода, которое он оказывает постоянному току коллектора. Это
сопротивление приближённо можно считать равным сопротивле-
нию коллекторного перехода RK для постоянного тока. В дейст-
вительности к нему ещё добавляется небольшое сопротивление
основания Ro, которое можно не принимать во внимание. Таким
образом, эквивалентная схема коллекторной цепи имеет вид
рис. 3076. Она совершенно аналогична схеме рис. 307а.
Когда в эмиттерную цепь включается источник колебаний/ то
при изменении его напряжения изменяется ток эмиттера. Это вы-
зывает изменение сопротивления коллекторного перехода RK.
Тогда напряжение источника Е2 будет перераспределяться между
RK и RH. Переменное напряжение на сопротивлении нагрузки
получается обычно в десятки и даже сотни раз больше, чем пере-
менное напряжение в цепи эмиттера. Изменения тока коллектора
у плоскостного триода примерно равны изменениям тока эмитте-
ра. Поэтому в схеме с заземлённым основанием усиление тока
не происходит, но мощность усиливается примерно во столько
же раз, во сколько и напряжение. Усиленная мощность является
частью мощности постоянного тока, затрачиваемой источником
Е2, Как мы увидим далее, в схемах с заземлённым эмиттером и
заземлённым коллектором получается также значительное усиле-
ние тока.
Важнейшим параметром полупроводниковых триодов являет-
ся так называемый статический коэффициент усиления по току з.
Он представляет собой отношение изменения тока коллекто-
ра Д/„к вызвавшему его изменению тока эмиттера Д/э при по-
стоянном напряжении коллектора UK
а =	при U к = const.
Для плоскостных триодов а всегда меньше 1 и при работе на
низких частотах имеет обычно значения порядка 0,8 -4- 0,97 и вы-
ше. С повышением частоты величина а уменьшается. Это объяс-
няется инерционностью носителей при их движении сквозь осно-
вание, а также вредным шунтирующим влиянием собственной ём-
кости коллекторного перехода Ск. У плоскостных триодов эта
ёмкость сравнительно велика (десятки пикофарад). Она возрас-
тает с увеличением площади перехода и, следовательно, имеет
большее значение для более мощных триодов. Выпускаемые сей-
час плоскостные триоды предназначены для работы на частотах
не выше нескольких мегагерц. Однако путём улучшения плоско-
стных триодов их, несомненно, удастся применять и на значи-
тельно более высоких частотах. В этом направлении уже достиг-
нуты положительные результаты.
457
Рис. 308. Принцип
устройства точечного
Устройство точечных триодов схематически показано на
рис. 308. Пластинка германия, имеющего обычно электронную
проводимость, укреплена на металлическом основании, от кото-
рого сделан вывод. С пластинкой имеют
контакт две заострённых проволочки из воль-
фрама или другого металла. Одна из них
служит выводом эмиттера,, другая — выво-
дом коллектора. Контакты этих проволочек
с германием находятся на весьма малом рас-
стоянии друг от друга (не более нескольких
десятков микрон). При изготовлении точеч-
ных триодов их подвергают процессу фор-
мовки, и тогда внутри германия около кон-
триода тактов с проволочками образуются области
с проводимостями различного рода. Таким образом, в точечном
триоде, как и в плоскостном, имеются р—п переходы. Собствен-
ная ёмкость точечных триодов мала и поэтому они могут работать
на частотах до десятков мегагерц. Но малая площадь контакта
у точечных триодов позволяет применять их лишь при малых
мощностях.
По сравнению с плоскостными точечные триоды имеют обычно
коэффициент усиления по току а больше 1, но дают несколько
меньшее усиление по мощности и им свойственны большие соб-
ственные шумы. Кроме того, они обладают меньшей механической
прочностью. Усилительные ступени с точечными триодами рабо-
тают устойчиво только в схеме с заземлённым основанием. В дру-
гих схемах возможно возникновение паразитной генерации, с ко-
торой приходится вести борьбу.
В течение ряда лет не было удовлетворительной теории, объяс-
няющей, почему величина а в точечных триодах может дости-
гать нескольких единиц. Однако в дальнейшем такой высокий
коэффициент усиления по току удалось получить и у плоскост-
ных триодов, в которых было сделано два тонких средних слоя с
разной проводимостью (рис. 309). Подобные триоды типа
р—п—р—п с тремя р—п переходами
пока ещё создавались лишь в виде
опытных образцов. В них дырки, при-
шедшие от эмиттера через основание и
коллекторный переход 2 в тонкий слой
с проводимостью р, накапливаются в
нём, образуя положительный объём-
ный заряд слева от р—п перехода 5.
Этот заряд действует на электроны,
/ 2 3
Рис. 309. Плоскостной
триод типа р—п—р—п,
имеющий а > 1
имеющиеся в избытке в п области спра-
ва от перехода 3, и способствует их продвижению через тонкий
слой р между переходами 3 и 2. А далее электроны легко попада-
ют в основание, так как в переходе 2 на них действует сильное
458
ускоряющее поле. Таким образом,
небольшом увеличении тока эмиттера
тельно большее увеличение тока коллек-
тора, обусловленное потоком электронов
через переход 3, и а оказывается боль-
ше 1. Высокое значение а у точечных
триодов объясняется именно наличием
третьего р—п перехода около коллектора
(рис. 310), образующегося при формовке
триода.
§ 136. ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТРИОДОВ
при сравнительно
получается значи-
Рис. 310. Структура
Свойства полупроводниковых трио- точечного триода
дов отображают их статические харак-
теристики. Для вакуумных триодов при
отсутствии сеточного тока достаточно иметь одно семейство сеточ-
ных или анодных характеристик. Каждое из этих семейств показы-
вает взаимную зависимость трёх величин: анодного тока, сеточного
напряжения и анодного напряжения. В полупроводниковых трио-
дах взаимно связаны четыре величины: ток и напряжение эмиттера
(/э, U3), ток и напряжение коллектора (/tc^KY Одним семейст-
вом характеристик эту зависимость показать нельзя. Необходимо
пользоваться двумя семействами характеристик. Например, мож-
но рассматривать семейство эмиттерных характеристик вместе с
семейством коллекторных характеристик. Для случая включения
триода в схему с заземлённым основанием эти характеристики
могут быть названы соответственно входными и выходными.
,	Эмиттерные характеристики пока-
у//Ц - зывают зависимость тока эмиттера / 9
*	T/Afc “° от на,пРяжен'ия эмиттера U9 при том
з	//Iм или ином постоянном значении тока
..-/./Jb/	коллектора. Примерный вид этих ха-
2	рактеристик -показан на рис. 311. Как
‘	и следовало ожидать, они напоминают
_ '''wood ds вольтамперные характеристики полу-
~0,1 0 °'	9 проводникового диода для прямого то-
Рис. 311. Примерный вид ка- С Увеличением напряжения U9 рас-
эмиттерных характеристик тёт и ток Iэ. Кроме того, большим зна-
чениям тока коллектора Iк соответст-
вуют и большие токи эмиттера Iэ .
Особенностью этих характеристик является то, что через на-
чало координат проходит лишь одна кривая для тока коллектора
/к = 0. Действительно, если 1К =0 и U3 =0, то очевидно, что и
/э=0. Характеристики для значений 1 к>0 проходят выше и для
них при иэ =0 ток эмиттера не равен, нулю. Для выяснения этого
459
удобно рассмотреть эквивалентную схему полупроводникового
триода для постоянного тока (рис. 312). На этой схеме Кэ и RK
являются соответственно сопротивлениями эмиттерного и коллек-
торного переходов, a Ro—сопротивление основания.
Рис. 312. Эквива-
лентная схема по-
лу пр о во д никового
триода для по-
стоянного тока
Если Uэ = Е1 = 0, а в цепи коллектор1а имеет-
ся некоторый ток, поскольку напряжение
Uл = не равно нулю, то в цепь эмиттера бу-
дет ответвляться часть тока коллектора. На-
пример, характеристика для 1к = 3 ма показы-
вает, что при U э=0 часть тока коллектора,
равная 1 ма, ответвляется в цепь эмиттера, а ос-
тальные 2 ма проходят через сопротивление
основания, В этом случае ток 19 можно еде
лать равным нулю, если подать на эмиттер от
рицательное напряжение (весь ток тогда бу-
дет проходить через Ro)' Это подтверждают
штриховые продолжения характеристик, показанные на рис. 311
Иногда эмиттерные характеристики изображают, поменяв ме
стами величины на осях координат, но от этого сущность их, ко-
нечно, не меняется. Следует обратить внимание на то, что эмит-
терные характеристики соответствуют напряжениям U9 порядка
десятых долей вольта. Токи 1Э и 1К порядка единиц миллиампер
соответствуют триодам не-
большой мощности.
На рис. 313 изображе-
ны примерные коллектор-
ные характеристики точеч-
ного и плоскостного трио-
дов, представляющие со-
бой зависимости тока
коллектора Iк от напряже-
ния коллектора UK при
том или ином постоянном
значении тока эмиттера 1Э.
Как видно из рисунка,
Рис. 313. Примерный вид коллекторных
характеристик точечного (а) и плоскостного
(б) триодов
коллектор н ые х ар актер и -
стики точечного триода (рис. 313а) имеют значительный криво-
линейный участок и идут с довольно большим наклоном. Они на-
поминают анодные характеристики вакуумного триода при поло-
жительном напряжении на сетке.
У плоскостного триода коллекторные характеристики
(рис. 3136) имеют лишь небольшой начальный участок, идущий
круто, а затем переходят в пологие почти горизонтальные, пря-
мые. Эти характеристики похожи на анодные характеристики
пентода. Однако у пентода они идут более расходящимся пучком
и расстояние между ними при изменении напряжения сетки на од-
ну и ту же величину меняется (рис. 89). Чем больше отрицательное
460
напряжение на сетке, тем ближе друг к другу расположены харак-
теристики пентода. За счёт этого пентоды создают при усилении
более мощных колебаний значительные искажения. А у плоскост-
ных триодов характеристики лучше, чем у пентодов. Они идут
почти параллельно и на одинаковых расстояниях друг от друга.
Поэтому плоскостные триоды обеспечивают усиление мощных
колебаний с очень малыми искажениями и с более высоким кпд,
нежели пентоды.
По существу коллекторные характеристики триода являются
вольтамперными характеристиками диода для обратного тока
(рис. 292). Это даёт повод некоторым авторам считать вели-
чины U к и 1К отрицательными и откладывать их на осях влево
и вниз. Иногда на осях меняют местами UK и 1К.
Из характеристик видно, что с увеличением UK ток сначала
возрастает резко, а затем рост его замедляется (у плоскостных
триодов почти совсем прекращается). Наступает своеобразное
насыщение. Оно объясняется тем, что обратный ток создаётся
неосновными носителями. Но собственных неосновных носителей
в полупроводнике мало и уже при сравнительно невысоких зна-
чениях 1) к все они используются. Для увеличения тока коллек-
тора нужно увеличить ток эмиттера, так как тогда в основание
от эмиттерного перехода придут дополнительные неосновные но-
сители (дырки в случае триода р—п—р). Характеристики нагляд-
но показывают, что с увеличением 19 растёт соответственно и ток
коллектора. Для больших значений Iэ кривые идут выше. Напря-
жение^ для коллекторных характеристик при нормальных зна-
чениях I к обычно составляет десятки вольт.
Помимо эмиттерных и коллекторных характеристик, иногда
приводятся ещё и другие. Характеристики усиления, иначе назы-
ваемые переходными, показывают зависимость напряжения UK
от тока 1Э при различных, но постоянных значениях I к. Они на-
званы так потому, что результатом работы усилительной ступени
является изменение Uк под влиянием изменений 19. Вместе с ха-
рактеристиками усиления рассматриваются характеристики об-
ратной связи, выражающие зависимость напряжения U9 от тока / ь
при различных, но постоянных значениях тока 1Э. Они показы-
вают, что изменение тока коллектора вызывает изменение напря-
жения эмиттера. Это происходит потому, что в полупроводнико-
вом триоде существует довольно сильная внутренняя обратная
связь. Действительно, ток коллектора /к неизбежно проходит
через цепь эмиттера и поэтому колебания его влияют на величину
напряжения U9.
Возможно также применять и другие системы характеристик.
Вообще в отношении полупроводниковых триодов ещё не уста-
новилось единое мнение о том, какие характеристики являются
наиболее удобными для расчётов. Различные авторы по тем или
иным соображениям предлагают использовать различные харак-
461
теристики. Это вполне естественно, так как теория полупроводни-
ковых приборов находится ещё в стадии разработки.
§ 137. ПАРАМЕТРЫ И ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТРИОДОВ
Из различных систем статических параметров полупроводниковых трио-
дов, предлагаемых разными авторами, мы рассмотрим прежде всего пара-
метры в виде некоторых сопротивлений (так называемые г-параметры). Эти
сопротивления не являются чисто активными, но для упрощения обычно пре-
небрегают влиянием реактивностей, что приводит к небольшим погрешностям,
особенно на низких частотах.
Применяя в случае схемы с заземлённым основанием в качестве индек-
сов для обозначения эмиттера и коллектора соответственно цифры 1 и 2,
можно сформулировать определения этих параметров следующим образом.
Входное сопротивление холостого хода гп представляет собой отноше-
ние изменения напряжения эмиттера А к вызванному им изменению тока
эмигтера Д/j при постоянном токе коллектора
Д6\
Гц = —— при /2 = const.
А /1
Иначе можно сказать, что Гц является входным сопротивлением для пе-
ременной составляющей тока эмиттера при отсутствии изменений тока кол-
лектора.
Если переменные составляющие обозначить строчными буквами, то мож-
но написать
л
гп = — при t2 = 0.
h
В названии сопротивления ги слова «холостого хода» указывают, что
/2 = 0, т. е. что выходная цепь как бы разомкнута для переменного тока. •
Сопротивление Гц имеет величину не более нескольких сотен ом. Можно
легко определить его из эмиттерных характеристик, если для интересующего
нас участка на какой-либо характеристике (например, АБ на рис. 311), раз-
делить друг на друга соответствующие этому участку величины Д Ud и Д/э.
Для различных участков характеристик, т. е. для различных режимов, Гц
не остаётся постоянным. То же относится и ко всем другим параметрам.
Вторым параметром является выходное сопротивление обратного холо-
стого хода г22
Д и2
Г22 = Тт " ПРИ = const,
д /2
или иначе
*2
Оно имеет смысл выходного сопротивления для переменной составляющей
тока коллектора при отсутствии изменений тока эмиттера.
Выходное сопротивление имеет величину порядка единиц и десятков ки-
лоом у точечных триодов и до сотен килоом и даже нескольких мегом у плос-
костных триодов. Оно может быть определено из коллекторных характеристик
таким же методом, каким находится Гц из эмиттерных характеристик, напри-
мер, по точкам А и Б на рис. 313. Величина г22 зависит от наклона коллек-
торных характеристик. Чем более полого они идут, тем больше г22 (конечно,
это относится к изображению коллекторных характеристик на рис. 313).
462
Следующий параметр — сопротивление усиления г21 —определяется по
формуле
Д U2	и2	. л
г21 = при /2 = const или Г21 = — при 12 = 0.
Д Ц	ii
Это сопротивление имеет величину такого же порядка, как г22, и харак-
теризует получение усиленного переменного напряжения в цепи коллектора
при изменении тока эмиттера. Сопротивление r2i можно найти, если на двух
различных коллекторных характеристиках взять две точки при одном и том же
значении 1К (например, точки В и Г на рис. 313) и разделить друг на друга
соответствующие данному участку величины Д UK и Д 1Э.
Наконец, последним параметром является сопротивление обратной
связи ri2, которое находится по формуле
Д£1
А	• Л
при ti — 0.
12
при /х = const или г12 =
Г12 =
Мы уже отмечали, что в полупроводниковых триодах существует внутрен*
няя обратная связь. Переменная составляющая тока коллектора, проходя че-
рез элементы цепи эмиттера, создаёт в этой цепи некоторое переменное
напряжение. Сопротивление ri2 и характеризует такую обратную связь. По
величине г12 обычно одного порядка с Гц, и оно может быть найдено из эмит-
терных характеристик* Следует взять отношение приращений Д иэ и Д/^,
соответствующих участку между точками на двух различных характеристиках,
взятыми при одном и том же 1Э (например, точки В и Г на рис. 311).
К рассмотренным четырём параметрам следует добавить коэффициент
усиления по току а, с которым мы уже познакомились ранее. В соответствии
с введёнными обозначениями для а можно написать
Z2
а = — при и2 = 0.
h
Величину а нетрудно найти из коллекторных характеристик. Надо
взять на двух различных кривых точки для одного и того же значения Uк
(например, Д и Е на рис. 313). Отношение приращений Д 1К и Д 1Э> взятых
между этими точками, равно а.
С помощью параметров зависимости между переменными составляю-
щими токов и напряжений в цепях полупроводникового триода могут быть
выражены следующими двумя уравнениями:
— ii Гц + /2 г 12,
tz2 = ii Г21 ”1“ *2 Г22«
Первое уравнение показывает, что переменное напряжение в цепи эмит-
тера складывается из падения напряжения, создаваемого током на вход-
ном сопротивлении Гц и напряжения обратной связи, создаваемого током /9
ном сопротивлении Гц и напряжения обратной
на сопротивлении г12. Согласно второму урав-
нению переменное напряжение коллектора со-
стоит из падения напряжения от тока г2 на
выходном сопротивлении г22 и падения на-
пряжения от тока ii на сопротивлении г21.
В соответствии с этими уравнениями мож-
но полупроводниковый триод заменить для
переменных составляющих токов эквивалент-
Рис. 314. Эквивалентная
схема полупроводникового
триода для переменного
тока
ной схемой, состоящей
пей,как это показано
(входным) зажимам
источник усиливаемых
(выходным) зажимам
зочное сопротивление.
из двух отдельных це-
на рис. 314. К левым
должен подключаться
колебаний, к правььм
присоединяется нагру.
Так как эта схема со-
ставлена для переменных токов, то источники питания из неё исключены (их
сопротивление переменному току мы считаем достаточно малым).
463
Рис. 315. Эквивалентная схема
полупроводникового триода с
заземлённым основанием
эквивалентных схем и нет (
Входная цепь содержит эквивалентный генератор с напряжением г2г12.
Он заменяет собою действие внутренней обратной связи. А в выходной цепи
имеется эквивалентный генератор с напряжением fir2i> который учитывает
появление в данной цепи усиленного напряжения. Не следует считать, что г12
и г21 являются внутренними сопротивлениями генераторов. Эти параметры
просто выполняют роль коэффициентов пропорциональности между соответ-
ствующими токами и напряжениями. Например, умножив ток t2 на
мы получаем напряжение обратной связи, которое пропорционально току Z2,
Ясно, что коэффициент пропорциональности
между напряжением и током должен иметь
размерность сопротивления, А внутренние
сопротивления эквивалентных генераторов
в рассматриваемой схеме следует считать
равными нулю. Иначе говоря, напряжения
генераторов являются их электродвижущи-
ми силами.
Хотя на схеме рис. 314 входная и вы-
ходная цепи показаны не связанными друг
с другом, на самом деле эквивалентные ге-
нераторы учитывают взаимосвязь этих двух
цепей.
Для изучения работы полупроводнико-
вых триодов предложено много различных
,ё единого мнения о том, какая из них
наиболее удобна. В частности, схема рис 314 нехороша тем, что она не от-
ражает электрическую Схему триода. Поэтому лучшей считается эквивалент-
ная схема, представленная на рис. 315, в которой сопротивления гэ, гк и г0
являются соответственно сопротивлениями эмиттерного перехода, коллектор-
ного перехода и основания для переменного тока. Данная схема напоминает
схему рис 312. Однако не следует их смешивать. Схема рис. 312 не пригодна
для переменных токов, во-первых, потому, что в ней даны сопротивления
, Ro для постоянного тока, а сопротивления гк и г0 имеют совершенно
иное значение. Кроме того, схема рис. 312 не отражает наличие в цепи кол-
лектора усиленного переменного напряжения. Если на вход схемы рис. 312
включить источник колебаний, то на выходе переменное напряжение получит-
ся не усиленное, а пониженное за счёт потерь в сопротивлениях Rd и RK.
В схеме рис. 315 усиленное напряжение на выходе получается от некото-
рого эквивалентного генератора, включённого в цепь коллектора. Напряжение
(или вернее эдс) этого генератора пропорционально току эмиттера Коэф-
фициент пропорциональности между этими величинами имеет размерность
сопротивления и обозначен через гп. Его можно назвать переходным сопро-
тивлением (разные авторы обозначают и называют это сопротивление различ-
но) Таким образом, гп не является внутренним сопротивлением эквивалент-
ного генератора (величина гп равна а гк).
Полезно вспомнить, что в эквивалентной схеме для переменного анодного
тока усилительной ступени с электронной лампой (рис. 1326) эдс эквивалент-
ного генератора получается путём умножения переменного сеточного напря-
жения на коэффициент усиления лампы р. Так как в этом случае переменная
эдс, действующая в анодной цепи, пропорциональна напряжению на сетке,
то коэффициент пропорциональности р является безразмерной величиной.
Если же мы определяем переменный анодный ток через переменное напря-
жение на сетке, то коэффициентом пропорциональности будет крутизна лампы£,
которая имеет размерность проводимости, но не имеет смысла проводимости
какого-то участка цепи. Для полупроводникового триода подобную роль вы-
полняет переходное сопротивление гп. При этом в схеме рис. 315 у генера-
тора с напряжением 1\Гп внутреннее сопротивление равно нулю.
Применяя эквивалентную схему рис. 315, мы вводим новые параметры
в виде четырёх сопротивлений r9, rK, го и гп. Они связаны весьма простыми
зависимостями с ранее установленными параметрами гц» f22' г12 и ги»
464
для которых была приведена эквивалентная схема рис. 314. Действительно,
обе эквивалентные схемы должны соответствовать одному и тому же триоду
и давать одинаковые результаты. Сопоставляя их друг с другом, можно на-
писать следующие равенства:
ги = гэ + го\ гъ2 —	4“	г12 = r0\ r*i = гп + го-
Отсюда получаем:
ГЭ ~	Г12‘ ГК = Г22 — ГХ2» ГО = Г12» ГП = Г21 ~ Г12'
Следует подчеркнуть, что приведённые равенства справедливы лишь для
схемы с заземлённым основанием Для усилительных ступеней с заземлённым
эмиттером или заземлённым коллектором получаются другие эквивалентные
схемы и сопротивления ru> r22, г12 и г21 имеют иные значения Поэтому
они являются вторичными параметрами
Что же касается сопротивлений г9, гк. го, и гп то они относятся не
посредственно к самому триоду, не зависят от схемы включения и могут
считаться первичными параметрами. Порядок их величин примерно следую-
щий. Сопротивление эмиттера г9 составляет десятки ом для плоскостных
триодов и сотни ом для точечных. У тех и других сопротивление основания го
порядка сотен ом, причём оно несколько выше у плоскостных триодов Зна-
чительно больше величины сопротивлений гк и гп. Для точечных триодов
они составляют единицы или десятки килоом, а для плоскостных триодов —
сотни килоом и даже единицы мегом,
В качестве параметров полупроводниковых триодов могут быть приняты
не только сопротивления Многие авторы считают целесообразным поль-
зоваться величинами проводимостей (г/— параметры), которые по ряду сооб-
ражений более удобны при расчётах схем с плоскостными триодами
В последнее время во многих случаях применяются так называемые сме-
шанные (или гибридные) параметры, обозначаемые буквой h с различными
индексами. Название смешанные дано потому, что среди них имеются две
безразмерные величины, одно сопротивление и одна проводимость Эти пара-
метры оказались удобными как для точечных, так и для плоскостных трио-
дов. Два из них определяются при коротком замыкании выхода для перемен-
ного тока, т. е. при «2=0.
1)	Входное сопротивление короткого замыкания «= -—-при и2 = 0
Ч
примерно равно сопротивлению эмиттера Лп » г9.
2)	Коэффициент усиления по току Л21 “ — при и* = 0.
Этот параметр представляет собой известный нам коэффициент а.
Остальные два параметра определяются при разомкнутой по переменному
току входной цепи, т. е при = 0.
3)	Коэффициент обратной связи = — при я 0, он приближённо
равен отношению сопротивлений г0 и гк> т. е. ^12 ~ — •
гк
4)	Выходная проводимость обратного холостого хода	при it=0. Приб-
u.
1
лиженно она равна обратной величине сопротивления коллектора /г2а ~	.
гк
4Ъ5
§ 138. ОСНОВНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ
С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ТРИОДАМИ
Выше была подробно рассмотрена одна из трёх основных уси-
лительных схем, имеющая заземлённое основание. Ограничимся
теперь лишь кратким перечислением важнейших свойств всех трёх
схем и сравнением их друг с другом для того, чтобы можно было
решать практические вопросы о применении этих схем в различ-
ных случаях.
Усилитель с заземлённым основанием (рис. 316а) обладает
малым входным сопротивлением гвх и большим выходным гвых.
Величина гвх получается порядка десятков ом для триодов лю-
бого типа, а г вых составляет единицы килоом для точечных трио-
дов и сотни килоом для плоскостных. Коэффициент усиления по
току к, всегда несколько меньше 1 для плоскостных триодов и
больше 1 для точечных. Ступень имеет коэффициент усиления по
напряжению ки порядка нескольких десятков (для плоскостных
триодов до сотен) и коэффициент усиления по мощности кр до
100 для точечных и до нескольких сотен для плоскостных трио-
дов. При усилении в такой ступени фаза колебаний не перевора-
чивается. Схема является наиболее устойчивой. Только в ней воз-
можна устойчивая работа точечных триодов. Следует заметить,
что с плоскостными триодами устойчиво работают все схемы.
Неустойчивость работы некоторых схем объясняется тем, что
в полупроводниковых триодах, как мы указывали выше, сущест-
вует внутренняя обратная связь. Она возникает за счёт того, что
одно из собственных сопротивлений триода, например г0 для
схемы с заземлённым основанием, включено одновременно во вход-
ную и выходную це-
пи и является сопро-
тивлением обратной
связи. Переменный
ток выходной цепи z2
проходит через это
сопротивление и соз-
даёт на нём напря-
жение обратной свя-
зи, которое действу-
ет во входной цепи.
Если обратная связь
положительная и до-
Рис. 316. Схемы усилительных ступеней
в) с заземлённым основанием, 6) с заземлённым
эмиттером, в) с заземлённым коллектором
статочно сильная, то ступень самовозбуждается, т. е. превра-
щается из усилителя в генератор.
Напряжение обратной связи возрастает с увеличением тока 4
и сопротивления обратной связи. В схеме с заземлённым осно-
ванием сопротивлением обратной связи является сопротивление
основания г0, имеющее небольшую величину. Поэтому обратная
связь получается слабой и схема обычно -работает устойчиво.
466
Однако в некоторых случаях при применении точечных триодов
может возникнуть генерация, так как у этих триодов а >1 и, сле-
довательно, ток 12 имеет значительную величину. Он больше
тока Следует заметить, что ток i2 увеличивается при уменьше-
нии нагрузочного сопротивления RH и достигает максималь-
ного значения при RH = 0. Таким образом, при коротком замы-
кании выходной цепи обратная связь получается наиболее силь-
ной и опасность возникновения генерации наибольшая.
Современные точечные триоды имеют достаточно малое г0
и поэтому они, как правило, работают устойчиво в схеме с за-
землённым основанием даже при малых значениях RH. Для плос-
костных триодов устойчивость работы обеспечивается тем, что у
них а <1, ток i2<Zh и обратная связь получается недостаточной
для самовозбуждения. Устойчивость работы усилительной ступе-
ни с заземлённым основанием ухудшается, если в провод осно-
вания включить дополнительное сопротивление. Оно вместе с го
будет играть роль сопротивления обратной связи. При некоторой
величине его ступень начинает генерировать колебания. Наобо-
рот, увеличение сопротивлений в цепях коллектора и эмиттера
повышает устойчивость схемы.
Усилитель с заземлённым эмиттером (рис. 3166) аналогичен
ламповой ступени с заземлённым катодом. Он имеет значительно
большее входное сопротивление, нежели ступень с заземлённым
основанием. Порядок величины гвх у схемы с заземлённым эмит-
тером составляет десятки килоом для точечных триодов и от сотен,
ом до 1,5 ком — для плоскостных. Выходное сопротивление Со-
ставляет десятки килоом, причём оно больше для плоскостных
триодов. Коэффициент усиления по току в этой схеме может
для плоскостных триодов доходить до десятков. Это следует из
того, что в данной схеме выходной ток i2t равный току коллек-
тора iK, значительно больше тока основания 109 являющегося вход-
ным током z*i, а величина есть отношение 12 к ii. Принимая во
внимание, что	а коэффициент усиления по току для схе-
мы с заземлённым основанием а = — , можно написать
h
Если, например, а =0,95, то
к. =. .295 , = 225 = 19.
'	1—0,95	0,05
Схема с заземлённым эмиттером имеет коэффициент усиления
по напряжению порядка сотен, а коэффициент усиления по мощ-
ности доходит до нескольких тысяч. Большое усиление является
основным преимуществом данной схемы.
467
На рис. 3166 показана полярность отрицательной полуволны
напряжения источника колебаний, при которой происходит уве-
личение токов 1Э и /ь При этом возрастает ток i2 и тогда на RH
получается положительная полуволна переменного напряжения.
Стрелки на схеме рис. 3166 относятся к переменным составляю-
щим токов. Таким образом, фаза переменного напряжения в сту-
пени с заземлённым эмиттером переворачивается. Ценным свой-
ством данной ступени следует также считать возможность её пи-
тания от одного источника Е2-
Благодаря своим достоинствам схемы усилительных ступеней
с заземленным эмиттером получили широкое распространение.
Однако их недостатком являются худшие частотные свойства по
сравнению с предыдущей схемой. С повышением частоты усиле-
ние такой ступени снижается быстрее, нежели у ступени с зазем-
лённым основанием. В ступенях с заземлённым эмиттером при-
меняют только плоскостные триоды, так как с точечными возни-
кает паразитная генерация.
Усилитель с заземлённым коллектором (рис. 316в) аналоги-
чен ламповой ступени с заземлённым анодом, называемой катод-
ным повторителем. Поэтому его можно назвать эмиттерным по-
вторителем. Он работает достаточно устойчиво только с плоскост-
ными триодами. Основным его преимуществом является очень
высокое входное сопротивление порядка сотен килоом и большое
усиление по току. Выходное сопротивление, наоборот, мало: де-
сятки ом у плоскостных и сотни ом у точечных триодов. Фаза на-
пряжения при усилении остаётся без изменений и коэффициент
усиления по напряжению несколько меньше единицы. Коэффи-
циент усиления по току kz для плоскостных триодов .порядка де-
сятков. Формула для Kz легко получается, если принять во внима-
ние, что для данной схемы /2 = h* zi = h и io = Тогда полу-
чаем
Например, если а =0,95, то kz=20.
Ступень с заземлённым коллектором даёт сравнительно малое
усиление rto мощности и применяется более редко, чем преды-
дущие схемы.
§ 139. ТИПЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТРИОДОВ,
ВЫПУСКАЕМЫХ ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ
Наша промышленность выпускает точечные и плоскостные
триоды нескольких типов.
На рис. 317а показаны устройство и внешний вид точечных
триодов более старого типа. Они смонтированы в металлическом
корпусе, который является выводом основания. От эмиттера и
468
коллектора выводы сделаны в виде штырьков. Триоды с наиме-
нованиями от С1А до С1Е (шесть типов) предназначены для уси-
ления сигналов с наибольшей частотой от 0,5 до 10 Мгц (для раз-
Рис. 317. Устройство и внешний вид точечных и плоскостных триодов:
а) точечные триоды С1 и С2: 7—кожух, 2—-корпус (основание), 3—крис-
таллодержатель, 4—германий, 5—эмиттер, 6—коллектор, 7—изолирую-
щая втулка, 8—выводы; б) плоскостные триоды П1 и П2: 1—корпус,
2—стекло, 3—индий (эмиттер), 4—кристаллодержатель, 5—индий (кол-
лектор), 6—вывод эмиттера, 7—вывод коллектора, 8—германий, 9—на-
ружные выводы эмиттера и коллектора, 10—вывод основания
Рис. 318. Внешний
вид точечных три-
одов СЗ и С4 и
плоскостных трио-
дов П6
ных типов). Они работают при напряжении коллектора до
20—40 в и дают коэффициент усиления по току а от 1,2—1,5 на
низких частотах и до 1,0—1,2 на наивысшей частоте. В ступени
с такими триодами можно получить усиление напряжения в
30—50 раз. При нагрузочном сопротивлении в 1С
мощности получается в 30—100 раз. Мощность,
рассеиваемая на коллекторе, не должна превы-
шать 50—100 мет.
В той же серии имеются триоды от С2А до С2Г
(четыре типа), предназначенные для генерирова-
ния колебаний с наибольшей частотой от 500 кгц
до 10 Мгц. У них напряжение коллектора может
быть до 10—30 в. Величина а от 1,6—1,5 на низ-
ких частотах и до 1,5—1,2 на наивысшей частоте.
Предельная мощность, рассеиваемая коллектором,
50—100-weT.
В настоящее время выпускаются новые более
совершенные точечные триоды в металлических
герметических корпусах (рис. 318) от СЗА до СЗЕ,
аналогичные по параметрам триодам С1А—С1Е, и от С4А до
С4Г, аналогичные триодам С2А—С2Г.
Все точечные триоды могут работать при температурах от —50
до +60°С.
Для усиления напряжения выпускаются плоскостные триоды
типов П1, П5 и П6. Триоды более старого типа от П1А до П1Д
46Ь
ком усиление
служат для усиления сигналов с частотой до 100 кгц, П1Е —
до 465 кгц, П1Ж — до 1 Мгц и ШИ — до 1,6 Мгц. Они оформ-
лены в металлическом патроне со стеклянными изоляторами
(рис. 3176). Пластинка германия припаяна к держателю в виде
шайбы, заштампованной в корпусе. Поэтому вывод от корпуса
является выводом основания. С обеих сторон в германий вплав-
лен индий, к которому припаяны выводы эмиттера и коллектора.
Эти выводы проходят через стеклянные изоляторы. Напряжение
коллектора у этих триодов 10—20 в. Величина а от 0,93—0,97 на
низких частотах и до 0,7 на высшей частоте. В схеме с заземлён-
ным эмиттером при частоте 1 кгц и сопротивлении нагрузки 30 ком
усиление по мощности получается в 1000—5000 раз. Предельная
мощность, рассеиваемая коллектором, 50 мет.
Более новыми являются триоды пяти типов от П5А до П5Д.
Они оформлены в'стеклянном миниатюрном баллоне (рис. 319)
и имеют около вывода коллектора красную точку. Напряжение
коллектора у них от 2 до 10 в. Предельная частота, при которой
они дают удовлетворительное усиление, у разных типов этих трио-
дов составляет от 100 до 500 кгц и величина а на этой частоте ле-
жит в пределах от 0,93 до 0,995. На коллекторе допускается рас-
сеивание мощности до 25 мет.
Также новыми улучшенными являются триоды пяти типов
от П6А до П6Д. Они оформлены в металлическом герметичном
корпусе, как и триоды рис. 318, и предназначены для усиления
колебаний с наибольшей частотой, составляющей для разных ти-
пов от 0,5 до 2,5 Мгц. Эти триоды работают при напряжении
коллектора от 5 до 30 в. Пре-
Рис. 319.
Внешний вид
плоскостных
триодов П5
27
-л
Рис. 320. Внешний
вид плоскостных
триодов ПЗ
Осмоаонм
дельная мощность, рассеивае-
мая коллектором, составляет
150 мет. Усиление по мощности
3 при сопротивлении нагрузки
зо ком в схеме с заземлённым
эмиттером получается в 3000—
10 000 раз. Величина а рав-
на 0,92.
Для усиления мощности ко-
лебаний низкой частоты пред-
назначены плоскостные триоды
типов П2, ПЗ, П4 и П7. Более
оформлены, как триоды рис.
П2А составляет 50—100 в, у
старые триоды П2А и П2Б
3176. Напряжение коллектора у
П2Б оно 25—50 в. Величина а
не менее 0,9. Предельная мощность, рассеиваемая коллектором,
250 мет. В схеме с заземлённым основанием можно получить
полезную мощность 100 мет при коэффициенте нелинейных иска-
жений не более 15%. Усиление по мощности при этом получается
порядка 50.

470
Триоды ПЗА, ПЗБ и ПЗВ являются более мощными. Их внеш-
ний вид и размеры показаны на рис. 320. Они работают при на-
пряжении коллектора 12—50 вив схеме с заземлённым эмиттером
могут отдавать полезную мощность не менее 1 вт при коэффи-
циенте нелинейных искажений не более 15%. Коэффициент уси-
ления по мощности при этом равен 50 для ПЗА, 100 для ПЗБ и
300 для ПЗВ.
Новые мощные триоды от П4А до П4Д (пять типов) в одно-
тактной схеме с заземлённым эмиттером могут в
режиме класса А отдавать полезную мощность не
менее 10 вт. Два таких триода в двухтактной схеме
в режиме класса В отдают мощность не менее
30 ет. Напряжение коллектора у этих триодов от
26 до 60 в. Они выпускаются в металлическом
Рис. 321. Внеш-
ний вид мощных
плоскостных
триодов П4
сварном баллоне со стеклянными изоляторами
(рис. 321). Триод П7 имеет стеклянный миниатюр-
ный баллон, как и триоды рис. 319, но несколько
меньшей длины, чем у триодов П5. В двухтактной
схеме два триода П7 отдают мощность не менее
0,2 вт, причём для лучшего охлаждения вокруг
их баллонов сворачивают металлическую пластинку. Напряже-
ние коллектора у этих триодов от 4,5 до 13 в, а величина а от
0,97 до 0,995.	'
Как правило, плоскостные триоды могут работать при тем-
пературах окружающей среды от —60 до +50°С. Все выпускае-
мые у нас триоды относятся к типу р—п—р. Следует отметить,
что они могут работать и при значительно более низких напряже-
ниях коллектора, нежели указано выше, но будут давать меньшую
полезную мощность.
§ 140. ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТРИОДОВ
В РАДИОСХЕМАХ
Общие сведения
Полупроводниковые триоды могут работать во всех устрой-
ствах, в которых применяются вакуумные триоды, за исключением
аппаратуры, предназначенной для сверхвысоких частот. Полупро-
водниковые триоды успешно применяются в усилителях низкой
частоты, приёмниках, генераторах и передатчиках, телевизорах,
измерительных приборах, различных импульсных схемах, элект-
ронных счётных машинах и во многих других случаях.
Использование полупроводниковых приборов даёт огромную
экономию в расходовании электрической энергии источников
питания и позволяет во много раз уменьшить размеры аппарату-
ры. Если минимальная мощность, необходимая для питания элект-
ронной лампы, составляет 0,1 вт и более, то для полупроводнико-
471
вого триода она может быть 1 мквт, т. е. уменьшается в
100 000 раз. Замена тысячи электронных ламп в счётнорешающем
приборе полупроводниковыми триодами даёт снижение мощности
питания с 3 кет до 100 вт, т. е. в 30 раз.
На полупроводниковых триодах работают миниатюрные ра-
диоприёмники и передатчики. Для их питания во многих случаях
достаточна батарейка от карманного фонаря. Специально для
аппаратуры с полупроводниковыми приборами сконструированы
малогабаритные радиодетали, благодаря которым удаётся строить
радиостанции весьма малых размеров. Например, имеются све-
дения о приёмно-передающей радиостанции на полупроводнико-
вых триодах, смонтированной в микротелефонной трубке, причём
для её питания используется энергия звуков человеческого голоса.
Несомненно, что в дальнейшем мы будем свидетелями многочис-
ленных новых интересных достижений в аппаратуре с полупровод-
никовыми приборами.
Существует большое количество различных схем с полупро-
водниковыми триодами. Для их описания нужна целая книга.
Поэтому мы можем привести лишь несколько наиболее типичных
примеров таких схем.
Усилители низкой частоты
Рис. 322. Схема усилителя низкой ча-
стоты с двумя ступенями
На рис. 322 показана схема усилителя на сопротивлениях с
двумя ступенями, причём каждая ступень .собрана по схеме с за-
землёнными основаниями.
Для питания цепей эмиттера
и коллектора применены от-
дельные источники. Так как
входное сопротивление сту-
пени с заземлённым основа-
нием не превышает несколь-
ких сотен ом, то такую же
малую величину будет иметь
нагрузочное сопротивление
для первой ступени. Поэтому
коэффициент усиления по на-
пряжению этой ступени ки
получается очень небольшим.
Из-за малой величины г вх пе-
реходные конденсаторы Ci и
Сз приходится брать большой ёмкости (порядка 10 мкф). При ис-
пользовании триодов типа С1Г £1 = 20 в, Е2 = 5 в, /?1 = /?3 =
= 4,8 ком,	= ком, С3 = С4=20 мкф. Коэффициенты уси-
ления ступеней по напряжению имеют значения Ki = 2, к2=20> а
общий коэффициент усиления равен 40. Малое усиление в первой
ступени является недостатком данной схемы.
472
Хорошие результаты при заземлённом основании дают транс-
форматорные усилители, так как в них можно с помощью соответ-
ствующих понижающих трансформаторов согласовать малое
входное сопротивление последующей ступени с большим выход-
ным сопротивлением предыдущей. В результате получается зна-
чительно большее усиление по напряжению и мощности, нежели
в схеме на сопротив-
лениях. Схема с двумя
ступенями на трансфор-
маторах приведена на
рис. 323. Благодаря ма-
лой величине токов в
цепях полупроводнико-
вых триодов транс-
форматоры могут быть
сделаны весьма миниа-
тюрными. Особенно-
стью этой схемы являет-
Рис. 323. Усилитель с двумя ступенями на
трансформаторах
на эмиттер подаётся автоматически с
0
Cl
ся применение одного
источника питания £.
Положительное смещение
помощью сопротивлений 7?i и Т?2. шунтированных конденсатора-
ми. Падение напряже-
ния на этих сопротивле-
ниях создаётся постоян-
ным током основания.
Схема усилителя с
двумя ступенями, име-
ющими заземлённые
эмиттеры, показана на
рис. 324. Она мо-
жет устойчиво работать
Рие* 324. Две ступени усилителя с заземлён-
ными эмиттерами у триодов
товрько на плоскостных триодах. Первая ступень в ней даёт боль-
шое усиление по напряжению, так как входное сопротивление сту-
пени с заземлённым эмиттером велико. Питание от одного источ-
ника представляет значительные удобства. При. применении трио-
дов П1Г £ = 30 в, /?1=/?3 = 220 ком, R2 = R4 = 10 ком, Ci = C2=l мкф,
С3=10 мкф. Общий коэффициент усиления по напряжению полу-
чается порядка 400.
Из приведённых примеров видно, что в усилителях низкой ча-
стоты обычно применяют схемы с заземлённым эмиттером или
заземлённым основанием. В многоступенных усилителях иногда
делают ступени с заземлённым коллектором, которые сами не
дают усиления по напряжению, но играют роль согласующих
звеньев. Подобная ступень, имеет большое входное сопротивле-
ние, что желательно во всех случаях, а её малое выходное со-
противление позволяет применять следующую ступень с заземлён-
ным основанием.
473
Пример такого усилителя показан на рис. 325. В нём две сту-
пени с заземлённым эмиттером связаны друг с другом ступенью
Рис. 325. Схема усилителя, имеющего чередующиеся
ступени с заземлённым эмиттером и заземлённым коллектором
с заземлённым коллектором. Усилитель работает на плоскост-
ных триодах и даёт усиление по напряжению порядка 1000 при
полосе пропускания около 100 кгц. Данные схемы следующие:
Рис. 326. Схема двухтактного
трансформаторного усилителя
C*i = С*2 = С*4 = С*5 = 50 мкф; С3 =
= 5 мкф; Cq = 2 мкф; С7 = 2 мкф;
К1 = Яб=Ю ком; ^2==^4==^5==
= /?7=100 ком; /?3=/?8 = 22 ком;
Е1 = 16 в; Е2 = 22 в.
Усилители мощности на по-
лупроводниковых триодах мо-
гут быть выполнены по одно-
тактной или двухтактной схе-
мам. На рис. 326 изображена
схема двухтактной ступени с
заземлённым основанием, со-
вершенно подобная такой же
схеме с электронными лампами.
Сопротивление R в этой схеме служит для получения автомати-
ческого напряжения смещения на эмиттере. Двухтактные схемы
могут быть также с заземлённым эмиттером. Вместо входного
трансформатора перед двухтактным усилителем иногда ставят
фазоинверсную ступень. Для уменьшения искажений применяют
отрицательную обратную связь.
На рис. 327 показана схема усилителя с двумя ступенями для
воспроизведения граммофонной записи в небольших проигрыва-
телях. Первая ступень с заземлённым эмиттером является усили-
телем напряжения и раскачивает выходную двухтактную ступень
также с заземлённым эмиттером. Данные схемы: /?1 = 10 ком;
/?2=0,1 Мом; /?з = 25 ком; Ci = l мкф; Ei = 6 в; Е2=\2 в. Сопро-
тивление /?3 регулируется для получения наилучшего усиления.
Как уже указывалось выше, существенным недостатком полу-
проводниковых триодов является значительное изменение их
свойств при изменении температуры. Повышение температуры
уменьшает сопротивление коллекторного перехода, т. е. вызывает
474
увеличение тока коллектора, а также уменьшает коэффициент
усиления по току и входное сопротивление. Изменяются коллек-
торные характеристики, и правильный режим работы нарушается.
Для борьбы с таким неприятным явлением служат различные ме-
Рис. 327. Усилитель с двумя ступенями для воспроизведения
граммофонной записи
тоды температурной стабилизации (или температурной компенса-
ции). В отдельные ступени вводят стабилизирующие детали, ко-
торые обеспечивают относительное постоянство режима.
В схеме с заземлённым эмитте-
ром, которая наименее устойчива при
изменении температуры, применяют
отрицательную обратную связь по
постоянному току путём включения
в провод эмиттера сопротивления R,
шунтированного большой ёмкостью
(рис. 328а). Оно берётся порядка
20—30% от R н. При повышении тем-
пературы растёт ток коллектора и
ток в сопротивлении R. Тогда увели-
чивается падение напряжения на
этом сопротивлении, а оно является
дополнительным отрицательным сме-
щением на эмиттере (относительно
основания) и уменьшает ток кол-
лектора. Можно повысить темпера-
турную стабильность схемы с зазем-
лённым эмиттером, если подавать по-
ложительное смещение на основание
(т. е. отрицательное смещение на
эмиттер) с помощью делителя на-
пряжения как показано на
рис. 3286.
Ещё один пример схемы темпе-
ратурной стабилизации дан на
рис. 328в. Здесь в усилителе с зазем-
лённым основанием в цепь питания
Рис. 328. Схемы температур-
ной стабилизации в усили-
телях
475
эмиттера включено обратное сопротивление диода ДГ-Ц1. С по-
вышением температуры оно уменьшается, и положительное сме-
щение на эмиттере возрастает. Это оказывает стабилизирующее
действие на величину усиления.
Поскольку в ряде типов аппаратуры не требуется высокая ста-
бильность усиления (например, в радиовещательных приёмниках
обычно имеется запас усиления и можно пользоваться ручным
регулятором громкости), то во многих случаях применение тем-
пературной стабилизации не является обязательным.
Усилители высокой частоты
На рис. 329 показан усилитель высокой частоты по схеме с
заземлённым основанием, трансформаторным выходом и не-
посредственным включением резонансного контура в цепь
Рис. 329. Схема
усилителя высокой
частоты
коллектора. Смещение на эмиттер подаётся
автоматически от сопротивления шунтиро-
ванного конденсатором С\. Цепочка /?2^2
является развязывающим фильтром. Кроме
того, конденсатор С2 позволяет заземлить
ротор конденсатора переменной ёмкости.
Оригинальный вариант схемы усилителя
высокой частоты изображён нв рис. 330.
Здесь входное сопротивление триода, рабо-
тающего с заземлённым основанием, вклю-
чено последовательно в состав входного кон-
тура LjCj. Это возможно благодаря малой
величине входного сопротивления ступени.
Подобная схема 'никогд1а не применяется с
электронными лампами. Резонансный кон-
в цепь коллектора автотрансформаторно. Та-
тур L2C2 включён
кое включение, позволяющее согласовать сопротивления, приме-
Рис. 331. Усилитель высокой
частоты по схеме с заземлённым
эмиттером
Рис. 330. Усилитель высокой частоты
с последовательным входным
контуром
няется довольно часто. Автоматическое смещение на эмиттер по-
лучается от цепочки R2C3 и подаётся через сопротивление Rr
476
Усилитель по схеме с заземлённым эмиттером дан на рис. 331.
В нём напряжение на эмиттере получается с помощью делителя
напряжения Цепочка RiC3, кроме того, служит развязыва-
ющим фильтром.
Схемы, подобные приведённым, могут применяться и в каче-
стве усилителей промежуточной частоты. Такие усилители обычно
имеют связь между ступенями через полосовые фильтры.
Детекторы и смесители
Благодаря нелинейности характеристик полупроводниковых
триодов, нетрудно осуществить детектирование сигналов с одно-
временным их усилением. Детекторные ступени с полупроводни-
ковыми триодами могут быть ана-
логичны
анодным
рис. 332
ламповым ступеням с
детектированием. На
показаны лве схемы та-
—
R Bbix
Рис. 332. Схемы детекторных ступе-
ней с заземлённым основанием
вЫХ
Рис. 333. Схема детекторной ступени
с заземлённым эмиттером
ких детекторов с заземлённым основанием. В первой схеме на-
грузочное сопротивление обычное активное, во второй схеме его
роль выполняет трансформатор низкой частоты. Конденсатор С2
в обеих схемах служит для пропускания высокочастотной состав-
ляющей тока, а конденсатор С3 шунтирует источник питания кол-
лектора и должен иметь
большую ёмкость. По-
добные схемы могут быть
выполнены и с зазем-
лённым эмиттером. Воз-
можно осуществить схему,
аналогичную сеточному
детектору. Такая схема с
заземлённым эмиттером
дана на рис. 333.
Для преобразования
частоты в качестве смеси-
Рис. 334. Схема смесителя с заземленным
основанием
теля можно использовать
любую детекторную ступень, если подать на её вход колебания
приходящих сигналов и гетеродина. Схема такого смесителя с
477
подачей напряжений сигнала и гетеродина на эмиттер приводит-
ся на рис. 334. Связь с гетеродином в этой схеме индуктивная.
В цепь коллектора включён первый контур полосового фильтра,
настроенного на промежуточную частоту.
Несколько лучшими являются смесители, в которых папряже-
ния сигнала и гетеродина
подаются на разные элек-
троды триода, например,
на основание и эмиттер.
Схема такого типа изобра-
жена на рис. 335. В ней
показана подача напряже-
ния гетеродина через кон-
денсатор С на дроссель Д,
включённый в провод
индуктивную связь смеси-
Рис. 335. Смеситель по схеме с общим
эмиттером
эмиттера. Однако можно применить и
теля с гетеродином, как это было в схеме по рис. 334.
Генераторы
Схемы генераторов с полупроводниковыми триодами весьма
разнообразны. Такие генераторы используются в передатчиках,
а также в качестве гетеродинов в приёмниках супергетеродинного
типа и в измерительной аппаратуре. Они могут быть построены и
для генерации колебаний звуковой частоты.
Генераторы с полупроводниковыми триодами служат для соз-
дания колебаний, близких к синусоидальным, либо для генериро-
вания резко несинусоидальных колебаний, например пилообраз-
ной или прямоугольной формы (так называемые релаксационные
генераторы). Здесь мы рассматриваем только генераторы сину-
соидальных колебаний, которые обычно работают на плоскостных
триодах и часто повторяют
генераторов.
На рис. 336а дана схе-
ма генератора с индуктив-
ной обратной связью и за-
землённым основанием.
Питание производится от
одного источника. Поло-
жительное смещение на
эмиттере получается с по-
мощью сопротивления R,
включённого в провод ос-
нования. Падение напря-
жения на этом сопротив-
известные основные схемы ламповых
Рис. 336. Схемы генераторов с индуктив-
ной обратной связью
лении получается от тока основания и тока, проходящего через
сопротивление /?ь Для подбора наилучшего режима работы со-
478
противление /? должно быть переменным. Чтобы заземлить ротор
конденсатора С, схему следует собрать так, как показано на
рис. 3366. Выходное напряжение может быть получено непосред-
ственно между коллектором и землёй или с помощью дополни-
тельной индуктивной связи.
Схема генератора звуковой частоты простей-
шего вида также с индуктивной обратной
связью показана на рис. 337. В ней применён
для обратной связи трансформатор низкой час-
тоты и поэтому колебательные контуры образо-
ваны индуктивностями и ёмкостями его обмо-
ток. Питание схемы осуществляется от бата-
рей £1 = 1,5 в и £2 = 3—15 в. Для получения ге-
нерации колебаний следует регулировать со- рИс. 337. Простей-
противление R, которое равно 15 ком. Если ге- ший генератор
нерация не возникает, то надо попробовать пе- ЗВУКОВОЙ частоты
реключить концы одной из обмоток трансфор-
матора. На схеме рис. 337 для прослушивания
колебаний звуковой частоты в цепь коллектора включён телефон.
Вместо него может быть включён через выходной трансформатор
громкоговоритель.
На рис. 338 представлены варианты cxein генераторов с ин-
дуктивной обратной связью и заземлённым эмиттером. Включая
в эти схемы вместо колебательного контура LC и катушки
трансформатор низкой частоты, можно получить простейшие зву-
ковые генераторы.
Рис. 338. Схемы генераторов с
индуктивной обратной связью и
заземлённым эмиттером
Рис. 339. Трёхточечные схемы гене-
раторов с автотрансформаторной (а)
и ёмкостной (б) обратной связью
„Генераторы по трёхточечным схемам с автотрансформаторной
и ёмкостной обратной связью даны на рис. 339. В них применен
триод с заземлённым эмиттером и питание осуществляется от од-
ного источника. Постоянные сопротивления, имеющиеся в схемах,
определяют режим работы и должны быть подобраны. Они влия-
ют также на форму колебаний. В схеме рис. 3396 ёмкость С2 при-
мерно в 10 раз больше ёмкости Сь
479
В особую группу могут быть выделены те схемы с заземлён-
ным основанием на точечных триодах, в которых генерация коле-
баний возникает за счёт того, что последовательно с сопротивле-
нием г0 в провод основания включается дополнительное сопро-
тивление обратной связи значительной величины. Тогда устойчи-
вость работы схемы нарушается и наступает самовозбуждение.
Эти генераторы в литературе часто называют генераторами с от-
рицательным сопротивлением.
На рис. 340 приводятся варианты подобных генераторов.
В схеме рис. 340а обратная связь осуществляется с помощью ак-
тивного сопротивления R и в цепь эмиттера включён последова-
тельный колебательный контур. Поскольку в схеме применён то-
чечный триод, то iK > 1Э. Оттока iK на сопротивлении г Q-\-R соз-
даётся напряжение, которое совпадает по фазе с напряжением
контура LC, т. е. осуществляется положительная обратная связь.
Величину обратной связи и режим генератора следует регулиро-
вать изменением сопротивлений и R.
Рис. 340. Варианты схем генераторов с отрицательным
сопротивлением
В генераторе рис. 3406 в качестве сопротивления обратной
связи используется параллельный колебательный контур, также
включённый в провод основания. Подбором режима путём изме-
нения сопротивлений Ri и R2 в таком генераторе можно получить
колебания различной формы. Генерирование колебаний несинусо-
идальной формы иногда используют для умножения частоты.
Схема удвоителя частоты показана на рис. 340в. Здесь колеба-
ния основной частоты / возбуждаются в контуре LiCh а контур
L2C2, настроенный на частоту 2Д выделяет вторую гармонику.
Применив вместо обычного колебательного контура кварц,
можно построить высокостабильные генераторы на полупровод-
никовых триодах. Существуют такие генераторы, питающиеся от
одного элемента с напряжением 1,3 в и потребляющие от него
ток всего лишь 100 мка.
Следует отметить, что генераторы с точечными триодами мо-
гут генерировать колебания с частотой до сотен мегагерц, а для
плоскостных триодов наивысшая частота составляет десятки ме-
гагерц.
480
Приёмники
Простейший приёмник прямого усиления с двумя ступенями
типа 0-V-1 изображён на схеме рис. 341. Он работает на двух
плоскостных триодах с зазем-
лённым эмиттером. Данные
схемы следующие: £1 =
= 25 ком, Т?2 = 0,3 Mom, Ci =
= 8 мкф, £ = 30 в.
Приёмник прямого усиле-
ния с тремя ступенями 1-V-1
показан на схеме рис. 342.
В нём применены триоды, ра-
ботающие с заземлённым ос-
нованием. Схемы отдельных
Рис. 341. Простейший приёмник 0-V-1
ступеней этого приёмни-
ка уже были даны на рис. 326, 330 и 3326. Поэтому они не нуж-
даются в пояснениях. Цепочка RC является развязывающим
фильтром.
Рис. 342. Схема приёмника 1-V-1
На рис. 343 дана схема регенеративного приёмника с тремя
ступенями 0-V-2. Первая работает на точечном триоде, причём
колебательный контур включён в провод основания. Как было
Рис. 343. Схема регенеративного приёмника 0-V-2
указано выше, такая ступень может работать в режиме самовоз-
буждения. Для регулировки обратной связи служит переменное
сопротивление R. Ступени усиления низкой частоты — трансфор-
маторные с заземлённым основанием.
481
Схема приёмника прямого усиления типа 2-V-1 изображена
на рис. 344. Все ступени выполнены с заземлённым основанием.
Рис. 344. Схема приёмника 2-V-1
Так как входное сопротивление подобных ступеней мало, то пер-
вый контур имеет автотрансформаторную связь с цепью эмитте-
ра первого триода. В ступенях усиления высокой частоты и в око-
нечной двухтактной ступени применяется автоматическое сме-
щение для эмиттера. Для устранения паразитной связи во всех
ступенях в цепи коллектора включены развязывающие фильтры.
Такой же фильтр имеется и в общей цепи питания коллекторов.
Пример схемы простого супергетеродинного приёмника, рабо-
тающего на плоскостных триодах, дан на рис. 345. Все ступени,
кроме гетеродина, имеют схему с заземлённым эмиттером. Для
приёма на громкоговоритель следует добавить ещё одну ступень
Рис. 345. Схема простого супергетеродинного приёмника
усиления промежуточной частоты и ступень усиления низкой ча-
стоты. В цепях коллекторов смесителя, гетеродина и усилителя
промежуточной частоты включены развязывающие фильтры. Ге-
482
теродин собран по схеме с индуктивной обратной связью и имеет
автотрансформаторную связь со смесителем. Положительное сме-
щение ма эмиттер в гетеродине подаётся с помощью делителя, со-
ставленного из сопротивлений и R2. Трансформаторы промежу-
точной частоты должны быть понижающими.
§ 141. ПРАВИЛА РАБОТЫ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРИБОРАМИ
Полупроводниковые диоды и триоды включаются в схему
при помощи пайки, панелей или зажимов. Пайка допускается на
расстоянии не меньше 10 мм от корпуса прибора. Температура
припоя должна быть не выше 150°С. Пайку следует производить
паяльником мощностью 50—60 вт в течение 2—3 сек. Между кор-
пусом прибора и местом пайки желательно устроить теплоотвод
из кусочка металла. Корпус электропаяльника должен быть на-
дёжно изолирован от нагревательного элемента. Чтобы не повре-
дить выводы, изгибать их следует не ближе, чем на расстоянии
5 мм от корпуса прибора. В триодах С1 и С2 пайка и изгиб выво-
дов не допускаются. Не рекомендуется крепить приборы на вы-
водах, так как тогда устойчивость их против механических воздей-
ствий уменьшается. Не следует располагать приборы вблизи на-
гревающихся деталей. Желательно обеспечить хороший тепло-
отвод от корпуса прибора.
Нельзя превышать указываемые для данного прибора макси-
мально допустимые значения токов и напряжений. Для точечных
приборов перегрузки недопустимы даже на короткое время, так
как они приводят либо к выходу приборов из строя, либо к необ-
ратимым изменениям их параметров. При включении триодов
всех типов вывод основания должен присоединяться к источни-
кам напряжения первым. У точечных триодов в цепи эмиттера
активное сопротивление не должно быть менее 500 ом во избежа-
ние возникновения неустойчивого режима, ведущего к электри-
ческим перегрузкам.
§ 142.	ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1.	Каковы достоинства и недостатки полупроводниковых приборов по срав-
нению с электронными лампами?
2.	В чём заключается электронная проводимость полупроводников?
3.	Что такое дырки и чем они отличаются от положительных ионов?
4.	Какие частицы перемещаются при прохождении тока в полупровод-
нике с дырочной проводимостью?
5.	Как происходит выпрямление тока на границе двух полупроводников
с различной проводимостью?
6.	Почему получается обратный ток в полупроводниковом выпрямителе?
7.	В чём состоит разница в свойствах точечных и плоскостных полупро-
водниковых диодов?
8.	Полупроводниковый диод имеет Rnp = 50ом, RoeP — 100/соле и ёмкость
С = 40 пф. На каких частотах его выпрямляющее действие будет заметно
ухудшаться вследствие шунтирующего влияния собственной ёмкости?
483
9.	Почему неудобно на вольтамперной характеристике полупроводнико-
вого диода показывать в одном масштабе кривые для прямого и обратного
токов?
10.	Начертите различные схемы выпрямителей с полупроводниковыми
диодами.
11.	Почему полупроводниковый триод не будет работать, если расстоя-
ние между эмиттерным и коллекторным переходами сделать большим?
12.	В чём разница и в чём сходство в работе вакуумного и полупровод-
никового триодов?
13.	Начертите схемы усилительных ступеней с заземлённым основанием,
заземлённым эмиттером и заземлённым коллектором для случая, когда в
них применён триод типа п—р—п. Покажите на этих схемах, как проходят
все токи.
14.	В усилительной ступени по схеме с заземлённым основанием коллек-
торная цепь питается от источника с напряжением Е2=40 в, сопротивления
участков этой цепи для постоянного тока соответственно равны Ro = 50 ом;
RK— 10 ком; RH = 10 ком. При увеличении напряжения эмиттера на 0,2 в
происходит уменьшение сопротивления RK на 4 ком. Пренебрегая величи-
ной определите коэффициент усиления ступени по напряжению.
15.	В плоскостном триоде при изменении тока эмиттера на 2 ма ток кол-
лектора изменился на 1,85 ма Чему равен коэффициент усиления по току?
16.	В чём заключается вредное влияние ёмкости коллекторного перехода?
17	В чём преимущества и недостатки точечных триодов по сравнению
с плоскостными?
18.	Начертите и объясните семейство эмиттерных и семейство коллектор-
ных характеристик триода.
19.	Каковы основные свойства усилителя с заземлённым основанием?
20.	В чём преимущества усилителя с заземлённым эмиттером?
21.	Почему усилитель с заземлённым коллектором называют эмиттерным
повторителем?
22.	Составьте схему усилителя низкой частоты с двумя ступенями на по-
лупроводниковых триодах.
23.	Составьте схему приёмника 1-V-1 на полупроводниковых триодах.
24.	В чём заключается влияние температуры на свойства полупроводни-
ковых диодов и триодов?
25	Какие меры температурной стабилизации могут быть применены в уси-
лительной ступени?
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе достижений современной радиотехники, электро-
ники и физики за последние 10—20 лет стали бурно развиваться
новые интереснейшие области науки и техники.
Вместе с ростом радиосвязи и радиовещания быстрыми тем-
пами развивается телевидение. Первые в мире важные исследо-
вания по созданию высококачественного телевидения с помощью
электронно-лучевых трубок осуществил в 1907 г. русский учёный
Б. Л. Розинг. Электронное телевидение, родившееся из идей и опы-
тов Розинга и основанное на исследованиях фотоэлектрического
эффекта, сделанных в конце прошлого века русским физиком
А. Г. Столетовым, получило своё развитие благодаря выдающим-
ся работам советских учёных: А. А. Чернышева, П. В. Шмакова,
П. В. Тимофеева, С. И. Катаева, А. П. Константинова, Г. В. Брау-
де и других, создавших новейшие специальные электронно-луче-
вые трубки для высококачественной передачи и приёма телеви-
зионных изображений. Сейчас уже стоит вопрос о внедрении в
жизнь цветного телевидения, о котором первые интересные пред-
ложения сделал ещё в 1925 г. советский инженер И. А. Адамян.
Телевизионное вещание, дающее возможность одновременно
слушать и видеть концерты, кинофильмы, драматические произ
ведения, оперу и балет, парады и демонстрации, спортивные вы-
ступления, становится всё более массовым. По качеству изобра-
жений телевидение приближается к кино.
Во многих городах страны регулярно работают телевизионные
центры, обеспечивающие высококачественное телевизионное ве-
щание. Идёт строительство телевизионных центров в десятках
городов Советского Союза. Наша промышленность выпускает
телевизионные приёмники различных типов. Тысячи радиолюби-
телей строят самодельные, хорошо работающие телевизоры, а ра-
диолюбители-конструкторы ряда городов построили передающие
телевизионные центры. Телевидение быстро проникает в науку и
промышленность. Телевизионные установки используются на заво-
дах, крупных железнодорожных станциях, для наблюдений в глу-
435
бине земли, в нефтяных скважинах, под водой. Для передачи не-
подвижных изображений широко используется фототелеграф
по радио.
Большое развитие получила новая область радиотехники —
радиолокация, основанная на том, что радиоволны, посланные
узким направленным пучком, отражаются от того или иного пре-
пятствия, встреченного ими на пути, и возвращаются обратно.
Принимая эти волны, можно определить расстояние до отражаю-
щего объекта, его местонахождение, движение и другие данные.
С помощью радиолокационных установок можно определять ме-
стонахождение самолётов, морских кораблей и многих других
объектов.
Первые наблюдения над отражением радиоволн от препятст-
вий были сделаны А. С. Поповым ещё в 1897 г. Тогда же им
были высказаны соображения о возможности применения радио-
волн для определения направлений, т. е. для так называемой
радиопеленгации.
Применение радио в авиации позволяет самолётам поддержи-
вать связь между собой и с аэродромами. С помощью радиопелен-
гаторных установок самолёты определяют своё местоположение
в воздухе. Специальные радиомаяки дают возможность самолётам
летать по правильному курсу. Особые радиоустановки служат для
«слепого полёта», т. е. вождения самолётов по приборам при
отсутствии видимости земли, определения высоты самолёта над
землёй, «слепой посадки» самолётов на аэродром в условиях пло-
хой видимости, например, в тумане. Применение радио для вож-
дения самолётов получило общее название радионавигации.
Серьёзные работы ведутся по развитию радиотелемеханики
или радиотелеуправления, т. е. управления механизмами на рас-
стоянии с помощью радиоволн.
Для морского транспорта широко применяются радиосвязь,
радионавигация и радиолокация. Каждое судно имеет приёмно-
передающую радиостанцию, позволяющую держать связь с пор-
тами, вызывать лоцмана, получать сведения о погоде,^ просить
помощи в случае аварии. Радиомаяки указывают судам правиль-
ный курс, предостерегают об опасных местах, дают возможность
вести суда в тумане. С помощью радиопеленгаторов определяется
положение судна на море. Немало человеческих жизней было спа-
сено на морях и океанах благодаря радио. В области радионави-
гации важные и оригинальные изобретения и исследования сде-
лали Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси.
Многие достижения радиотехники тесно связаны с развитием
техники сверхвысоких или ультравысоких частот( свч или увч),
т. е. метровых, дециметровых и сантиметровых волн. Эти волны,
особенно дециметровые и сантиметровые, позволили осуществить
резко направленную передачу, без которой невозможны были бы
огромные успехи радиолокации. Высококачественное телевизион-
486
ное вещание и звуковое вещание с частотной модуляцией также
возможны только на ультракоротких волнах.
Радиотехника сверхвысоких частот имеет много интересных
особенностей. Колебательные контуры для дециметровых волн
выполняются в виде линий длиной в четверть волны из двух па-
раллельных проводов или двух металлических трубок, вставлен-
ных одна в другую^ Для сантиметровых волн в качестве контуров
применяют объёмные резонаторы, предложенные впервые совет-
ским ученым М. С. Нейманом и представляющие собой метал-
лические коробки цилиндрической или другой формы.
Время полёта электронов в обычных электронных лампах
оказывается недостаточно малым по сравнению с периодом коле-
баний сверхвысокой частоты. Электронные лампы на таких ча-
стотах перестают быть безынерционными и работа их резко ухуд-
шается. Приходится конструировать специальные лампы с очень
малым расстоянием между электродами. Они были созданы груп-
пой советских инженеров во главе с Н. Д. Девятковым. Для сверх-
высоких частот применяются также особые электронные приборы,
в которых большое время полёта электронов не играет вредной
роли. К ним относятся, например, клистроны, в которых исполь-
зуется энергия быстро движущегося электронного луча, разделён-
ного на ряд отдельных «сгустков». Идею создания клистронов
впервые высказал ещё в 1932 г. Д. А. Рожанский, а современные
отражательные клистроны были изобретены в 1940 г. инженером
В. Ф. Коваленко.
В приборах другого типа — магнетронах — колебания сверх-
высокой частоты создаются электронными потоками, движущи-
мися в магнитном поле. Генерация мощных колебаний на санти-
метровых волнах осуществляется чаще всего с помощью магне-
тронов. Советскими учёными Н. Ф. Алексеевым и Д. Е. Маляро-
вым были предложены наиболее совершенные типы магнетронов.
Весьма интересны антенные устройства для сверхвысоких ча-
стот. Помимо антенн, состоящих из маленьких вибраторов
(диполей), для дециметровых и сантиметровых волн применя-
ются антенны в виде металлических рупоров, диэлектрических
стержней и щелей в металлических стенках. Широко использу-
ются также вогнутые зеркала из металлических листов или сеток.
Все эти антенны создают острую направленность радиопередачи
и радиоприёма. Энергия сверхвысокой частоты подводится к ан-
теннам с помощью двухпроводного трубчатого фидера или по так
называемому волноводу, представляющему собой металлическую
трубу. В создании теории и техники антенн и волноводов для’
сверхвысоких частот большую роль сыграли наши советские учё-
ные А. А. Пистолькорс, Г. 3. Айзенберг, Я. Н. Фельд и другие.
На сверхвысоких частотах осуществляется также импульсная
многоканальная связь, позволяющая вести через одну радиостан-
цию одновременно несколько десятков радиопереговоров без
487
взаимных помех. Такая связь используется' в радиорелейных ли-
ниях, представляющих собой цепочку приёмно-передающих радио-
станций, размещённых на определённых расстояниях друг от
друга. Через них проводится связь между двумя пунктами, распо-
ложенными на концах цепочки. Для создания этого нового вида
радиосвязи и для целей радиолокации развилась особая область
радиотехники — импульсная техника, занимающаяся получением
и применением кратковременных электрических импульсов.
Немало интересных применений имеет радиоэлектроника
в различных отраслях промышленности и народного хозяйства.
Радиосвязь широко применяется на железных дорогах и в реч-
ном флоте страны, повышая безопасность движения, помогая ра-
боте машинистов и диспетчеров. По радио даются указания брига-
дам, формирующим поезд. Для радио не страшен гололёд, кото-
рый обрываем провода и лишает транспорт связи. При помощи
радио пассажирам поездов сообщается информация и органи-
зуется культурный отдых.
В проведении многих научных экспедиций, работающих в раз-
личных местах Советского Союза, радио часто является единст-
венным средством связи.
С помощью токов высокой частоты, получаемых от мощных
радиогенераторов, производят плавку и поверхностную закалку
металлов, скоростную сушку древесины и других материалов. За-
калка стали таками высокой частоты, имеющая важное значение
для машиностроения, изобретена В. П. Вологдиным.
По радио ведётся метеорологическая служба. Все сведения о
погоде, имеющие огромное значение для авиации, сельского хо-
зяйства, морского транспорта, передаются через радиостанции.
Для более точного предсказания погоды в СССР были изо-
бретены радиозонды для исследования атмосферы на высотах
20—30 км. Они представляют собой небольшие воздушные шары
с метеорологическимй приборами и миниатюрным радиопередат-
чиком, который автоматически передаёт показания приборов, так
что в течение всего полёта радиозонда можно следить за состоя-
нием атмосферы. Наблюдение за поглощением и отражением ра-
диоволн в атмосфере также помогает предсказанию погоды. Всеми
этими вопросами занимается новая наука радиометеорология.
Радиоэлектронные приборы используются в медицине и био-
логии для лечения различных заболеваний и изучения живых ор-
ганизмов.
Радиотехника создала ряд способов записи звука. На граммо-
фонные пластинки и на ферромагнитную плёнку звук записывает-
ся с помощью радиоаппаратуры. Многие передачи радиовещатель-
ных станций представляют собой воспроизведение звукозаписи,
сделанной тем или иным методом, и потому могут повторяться
многократно.
488
В СССР были разработаны новые электромузыкальные инстру-
менты, в которых применяются радиоэлектронные аппараты.
Кино, бывшее долгое время «великим немым», стало звуко-
вым благодаря радиотехнике, так как запись звука на киноленту
и её воспроизведение осуществляется с помощью усилителей,
громкоговорителей и других радиоприборов.
Недавно были проделаны опыты по передаче радиоволн в
межпланетное пространство, причём волны, отражённые от поверх-
ности Луны, были приняты на земле. С помощью такого экспе-
римента удалось проверить расстояние между Землёй и Луной.
В последнее время обнаружили, что Солнце и звёзды излучают
радиоволны. Это обстоятельство даёт новые возможности для изу-
чения небесных светил. Уже удалось открыть «радиозвёзды»,
не видимые в телескопы. С помощью радиолокационных методов
астрономы изучают в любое время (днём или при наличии облач-
ности) метеоры и другие малые небесные тела. Возникла новая
наука — радиоастрономия. Многие наши астрономические обсер-
ватории уже оборудованы радиотелескопами, представляющими
собой специальные направленные антенны больших размеров, сое-
динённые с высокочувствительными приёмниками.
Успешный запуск в СССР межконтинентальной баллистиче-
ской ракеты и искусственных спутников Земли, возвестивший
всему миру начало новой эры завоевания человеком космических
пространств, не был бы возможен без применения различных
радиоэлектронных приборов. Ещё большее значение радиоэлект-
роника будет иметь в проведении межпланетных полётов.
Радиотехника и электроника успешно применяются в атомной
физике. Изучение и использование атомной энергии производится
с помощью целого ряда специальных радиотехнических установок.
На достижениях радиоэлектроники основана и новая наука ки-
бернетика, создавшая замечательные электронные машины, «уме-
ющие» делать с огромной скоростью сложнейшие математические
вычисления, решать труднейшие задачи, переводить с одного
языка на другой, управлять производственными процессами,
предсказывать погоду путём обработки в короткие сроки огром-
ного количества метеорологических данных.
Радиотехника, электроника и техника токов высокой частоты
проникли во все области науки, промышленности, транспорта и с
каждым днём приносят нам новые удивительные достижения.
Перед советской радиотехникой и радиопромышленностью стоят
серьёзные задачи дальнейшего совершенствования радиосвязи,
радиовещания, телевидения, радиолокации и радионавигации, а
также более широкого применения радиотехнических методов
в народном хозяйстве. Расцвет науки, техники и культуры в нашей
стране создаёт все условия для успешного разрешения этих задач.
. В нашей стране радиолюбители имеют широкие возможности
по изучению различных применений радио и могут активно участ-
вовать в дальнейшем развитии этой интереснейшей области тех-
489
ники. Применение радиотехнических методов в народном хозяй-
стве достигло больших успехов в значительной степени благодаря
работам советских радиолюбителей. Они постоянно конструи-
руют оригинальные радиотехнические приборы, предназначенные
для автоматического управления различными производственными
процессами, контроля этих процессов, различных измерений, испы-
таний и многих других целей. На ежегодных всесоюзных выстав-
ках радиолюбительского творчества неизменно получают призы
и дипломы радиолюбители-конструкторы, представляющие такие
приборы и аппараты.
О всех успехах радиотехники и электроники, конечно, невоз-
можно рассказать в одной книге. Мы должны ограничиться при-
ведённым кратким перечислением главнейших применений радио.
Человек несомненно победит трудности, стоящие на пути раз-
вития науки и техники, превратит фантастику в реальность.
Само радио, дающее связь без проводов на огромные расстояния
через леса, поля, горы, моря и океаны, не знающее преград, не ви-
димое и не ощущаемое органами чувств человека, всего лишь
60 лет назад во времена А. С. Попова казалось чем то необыкно-
венным, почти чудесным, а теперь стало нашим повседневным
другом и помощником.
Победоносное строительство коммунизма, осуществляемое
под руководством Коммунистической партии Советского Союза,
ведёт к гигантскому росту науки, техники, культурных и произ-
водительных сил и даст нам новые, ещё более замечательные
достижения в области радио.
СОДЕРЖАНИ Е
Стр.
Предисловие .........................................................5
Введение
§ 1.	Наша страна — родина радио.................................. .6
§ 2.	Развитие радио в СССР ........................................8
Глава I
Общие сведения о радиосвязи
§ 3.	Радиовещание и радиосвязь...............................12
§ 4.	Длина радиоволн ....	....	... 16
§ 5.	Диапазоны радиоволн...................................  17
§ 6.	Вопросы и задачи........................................19
Глава II
Колебательные контуры
§ 7.	Свободные электрические колебания.........................20
§ 8.	Амплитуда и частота свободных колебаний в контуре	... 24
§ 9.	Затухающие и ’ незатухающие колебания -	. .	.	.	. 26
§ 10.	Вынужденные колебания и резонанс -........................29
§11.	Резонанс напряжений ....	-......................31
§ 12.	Резонанс токов............................................35
§ 13.	Полоса пропускания	контура...............................40
§ 14.	Связанные контуры.........................................43
§ 15.	Экранирование ............................................49
§ 16.	Типы колебательных	контуров	и	их	детали .................50
§ 17.	Простейший расчёт контура	и	его	деталей...................61
§ 18.	Вопросы и задачи..........................................64
Глава III
Антенные устройства и распространение радиоволн
§ 19.	Электромагнитные волны....................................66
§ 20.	Антенна (открытый контур).................................67
§ 21.	-Распределение тока и напряжения в антенне................72
§ 22.	Собственная частота и длина волны антенны.................75
§ 23.	Приёмные антенны..........................................77
491
Стр.
§ 24.	Рамочная и магнитная антенны.................................80
§ 25.	Заземление и противовес......................................82
§ 26.	Передающие антенны...........................................84
§ 27.	Распространение радиоволн....................................88
§ 28.	Вопросы и задачи.............................................98
Г л а в а IV
Электронные лампы
§ 29.	Устройство и принцип работы двухэлектродной лампы .	. 99
§ 30	Цепи диода..............................................102
§ 31.	Типы катодов...............................................*105
§ 32.	Характеристика диода....................................109
§ 33.	Устройство и работа триода	.	  111
§ 34.	Усиление с помощью триода	"...........................114
§ 35.	Триод в ламповом генераторе.............................116
§ 36.	Характеристики триода......................................  П8
§ 37.	Параметры триода............................................122
§ 38.	Понятие о динамическом режиме работы лампы..................129
§ 39.	Приёмно-усилительные триоды.................................133
§ 40.	Недостатки триода...........................................137
§41.	Устройство и работа тетрода.................................139
§ 42.	Включение тетрода...........................................140
§ 43.	Сеточные характеристики и параметры тетрода ................143
§ 44.	Динатронный эффект э тетроде................................145
§ 45.	Устройство и работа пентодов................................146
§ 46.	Лучевые тетроды.............................................150
§ 47.	Лампы с удлинённой характеристикой..........................152
§ 48.	Приёмно-усилительные тетроды	и	пентоды......................153
§ 49.	Сложные лампы...............................................155
§ 50.	Взаимозаменяемость ламп.....................................158
§ 51.	Испытание и проверка ламп...................................159
§ 52.	Электронно-лучевая трубка...................................160
§ 53.	Неоновая лампа........................................*	. 165
§ 54.	Вопросы и задачи............................................166
Глава V
Выпрямители
§ 55.	Схемы кенотронных выпрямителей............................168
§ 56.	Сглаживающие фильтры....................................... 173
§ 57.	Типы и конструкции кенотронов.............................179
§ 58.	Детали кенотронных выпрямителей...........................181
§ 59.	Простейший расчёт силовых трансформаторов	...	182
§ 60.	Газотроны, тиратроны и ионные стабилизаторы напряжения	.	185
§61.	Полупроводниковые выпрямители ..............................191
492
Стр.
§ 62.	Вибропреобразователи......................................193
§ 63.	Стабилизаторы тока (баретторы) ....	... 195
§ 64.	Вопросы и задачи..........................................196
Глава VI
Электроакустические приборы
§ 65.	Свойства звука. Человеческий слух.........................198
§ 66.	Микрофон и телефон.................................;	* 199
§ 67.	Громкоговорители..........................................206
§ 68	Звукосниматели............................................211
§ 69.	Понятие о децибелах.......................................213
§ 70.	Вопросы и задачи..........................................216
Глава VII
Усилители низкой частоты
§ 71.	Основные параметры усилителей	•..................217
§ 72.	Усилители напряжения и усилители	мощности.................221
§ 73.	Усилительная ступень на триоде............................222
§ 74.	Усилитель на сопротивлениях...............................229
§ 75.	Дроссельный усилитель.....................................234
§ 76.	Трансформаторный усилитель................................236
§ 77.	Напряжение смещения в усилителях..........................245
§ 78	Однотактная оконечная ступень усиления .................. 250
§ 79.	Двухтактная оконечная ступень усиления	... 258
§ 80.	Усилители с несколькими ступенями усиления................265
§81.	Отрицательная обратная связь в усилителях ............... 270
§ 82.	Вопросы и задачи..........................................275
Глава VIII
Ламповые генераторы и передатчики
§ 83.	Ламповый генератор с самовозбуждением	278
§ 84.	Режим, мощность и коэффициент полезного действия лампового
генератора................................................. ....	280
§ 85.	Схемы ламповых генераторов с самовозбуждением .	. 284
§ 86.	Генераторы с самовозбуждением без обратной связи .	.	. 288
§ 87.	Ламповый передатчик с самовозбуждением....................290
§ 88.	Передатчики с посторонним возбуждением....................292
§ 89.	Генераторы с электронной связью...........................294
§ 90.	Стабилизация частоты	 297
§ 91.	Телеграфная манипуляция в передатчиках....................302
§ 92.	Лампы для генераторов и передатчиков......................303
§ 93	Принцип модуляции	 305
§ 94	Состав модулированных колебаний...........................308
493
Стр.
§ 95.	Сеточная модуляция .......................................................................311
§ 96.	Анодная модуляция.......................................* 314
§ 97.	Модуляция при тетродах и пентодах.........................................................316
§ 98.	Частотная модуляция .	..............................., . 317
§ 99.	Вопросы и задачи..........................................................................320
Глава IX
Радиоприёмники
§	100.	Общие сведения...........................................................323
§	101.	Основные параметры приёмников...........324
§	102.	Детектирование...........................................................327
§	103.	Приёмники с кристаллическим детектором	.	.	.	...	329
§	104.	Приёмник прямого усиления...........332
§	105.	Диодный детектор..... 333
§	106.	Сеточный детектор...........336
§	107.	Анодный детектор.....................338
§	108.	Принцип супергетеродинного приёма	и	его	особенности	.	.	339
§ 109.	Входная часть и усиление высокой частоты	...	346
§ ПО.	Преобразователи частоты..................................................................352
§111.	Усиление промежуточной частоты.........................................................  358
§112.	Детектор, второй гетеродин и усиление низкой частоты .	. 362
§ 113.	Детекторно-регенеративная ступень........................................................364
§ 114.	Сверхрегенеративные приёмники ...........................................................370
§115.	Рефлексные приёмники.....................................................................378
§ 116.	Регулировка усиления, тона и избирательности .... 379
§117.	Электронно-лучевой индикатор настройки...................................................383
§ 118.	Помехи радиоприёму и борьба с ними.......................................................385
§ 119.	Приём частотно-модулированных сигналов...................................................389
§ 120.	Автоматическая подстройка частоты........................................................393
§ 121.	Вопросы и задачи.........................................................................394
Глава X
Радиоизмерения
§ 122.	Измерение токов..........................................................................397
§ 123.	Измерение напряжений.....................................................................402
§ 124.	Измерение сопротивлений ................................................................ 411
§ 125.	Генераторы звуковой частоты............................................................  415
§ 126.	Генераторы сигналов......................................................................421
§ 127.	Электронный осциллоскоп..................................................................423
§ 128.	Измерение частоты........................................................................428
§ 129.	Измерение ёмкостей и индуктивностей......................................................432
§ 130.	Вопросы и задачи.......................................................................  436
494
Глава XI
Полупроводниковые приборы в радиотехнике
Стр.
§ 131.	Общие свойства полупроводниковых диодов и триодов .	.	. 437
§ 132.	Электронная и дырочная проводимости полупроводников .	. 439
§ 133.	Выпрямление на границе двух полупроводников .... 442
§ 134.	Полупроводниковые диоды..................................445
§ 135.	Полупроводниковые триоды......................... 451
§ 136.	Характеристики полупроводниковых триодов.................459
§ 137.	Параметры и эквивалентные схемы полупроводниковых триодов 462
§ 138.	Основные усилительные схемы с полупроводниковыми триодами 466
§ 139.	Типы полупроводниковых триодов, выпускаемых промышленностью 468
§ 140.	Применение полупроводниковых триодов в радиосхемах .	.471
§ 141.	Правила работы с полупроводниковыми приборами .... 483
§ 142.	Вопросы и задачи.........................................483
Заключение ...............................................485
Иван Петрович Жеребцов
РАДИОТЕХНИКА
Редактор Е. С. Новикова
Техн, редактор К. Г Маркоч
Корректоры Е. Н. Каплана в Н. С. Корнеева
Сдано в i абор 21/V 1958 г.
Подписано в печать 2/IX 1958 г.
Форм. бум. 60X92/16. 31,0 печ. л.
33,5 уч.-изд. л. Тираж 100 000 эка.
Т-08929 Зак. изд. 8620. Зак. тип. 4054
Цена 11 р. 50 к. Связьиэдат
Москва-Центр, Чистопрудный бульвар, 2
Набрано в типографии Связьиздата
Москва-Центр, ул. Кирова, 40.
Отпечатано
типографией «Красный пролетарий»
Господ итиздата
Министерства культуры СССР.
Москва, Краснопролетарская, 16.