Д. ЙОВКОВ А. АТАНАСОВ Д. ДАНКОВ
нисшввтотни
ШШТЕДИ с основи
12 РАДИОТ ЕХПИКЛТЛ
И ЕАЕКТРОЛШТИК А
УЧЕБНИК
ЗА СЛАБОТОКОВИТЕ СПЕЦИАЛЬНОСТИ
НА ГЕХНИКУМИТЕ ПО ЕЛЕКТРОТЕХНИКА

Инж. ДИМ 4 0 ЙО В ко В ИОВ ков
Инж. А ТАН А С КИРИЛОВ АТАНАСОВ
Инж, ДАНАИЛ БОРИСОВ ДАНКОВ
нтпотн
шпиксосш
шщотшшн
ИШТПШПШ
УЧЕБНИК ЗА С Л А Б О Т О К О В И Т Е
СПЕЦИАЛНОСТИ НА ТЦНИКУМИТЕ
СОФИЯ, • 1973
ДЪРЖАВНО ИЗДАТЕЛСТВО «ТЕХНИК А»
УДК «’>21 . 375 f- 621 : 396. 1 + 534.86 (075.3)
В учебника са разгледани основните радиотехнически елементи: активин съ-
npoi пиления, бобнни, кондензатори, трептящи кръгове и филтри. Разгледани
< 1 и осиовнте на нискочестотната уснлвателна техника, нискочестотни лампови
н грапзпсторни усилватели на напрежение и мощност и основите на акустика-
i.i и електроакустиката.
У н’бпнкът е предназначен за учениците от техникумите по слаботокова елек-
ipiucxiiHha, ио може да се ползува и от радиотехници и радиолюбители, рабо-
I emu в областта на нискочестотната уснлвателна техника.
11 ьрната част на учебника — «Основни радиотехнически елементи и звена» и
‘'Нискочестотни усилватели», е написана от Д. Йовков и Д. Данков, а втора-
ы част — «Елсктроакустика», от Ат. Атанасов.
НИСКОЧЕСТОТНИ УСИЛВАТЕЛИ С ОСНОВИ НА РАДИОТЕХНИКАТА
И ЕЛЕКТРОАКУСТИКА
Учебник за слаботоковите специалности на техникумите по електротехника
Апторп ипж. Димчо Йовков Йовков, инж. Атанас Кирилов Атанасов инж. Даниил
Кирнсов Данков Рецензента: инж. Данаил Борисов Данков, ипж.
< л а в .1 11 и к о л о в а Н и к о л о в а, инж. Стоян Йорданов Та-
у in <i и о в 11аучен редактор: инж. Милчо Гавазов Първо и з д а-
п п е Художник Ру мен Пенев Худ. редактор Л и ляна Б а с а р ев а
Гехннческн редактор Дора Мечкова Коректор Пенка Лабова Даде-
п.| in набор на 22. II. 1973 г. Подписана за печат на 25. V. 1973 г, Излязла от
iu-4.il па 30. V. 1973 год. Литературна трупа 1-3 Тематичен № 217/73 Изда-
нии к и № 6640 Формат 65/92/16 Печатни коли 15,50 Издателски коли 15,50
I праж 2560 Цена 0,68 Държавно издателство «Т е х н и к а», бул. Р у с к и 6,
Д । ржаппа печатница «Т. Д и м и т р о в» С о ф и я, кл. № I, по > №
.17 (075)
В Ъ В ЕДЕНИЕ
КРАТКИ ИСТОРИЧЕСКИ СВЕДЕНИЯ
Предаването на информация е едпа от най-древните проблеми, зани-
маващи човешкото общество. Първоначално е било използувано само
непосредствено предаване на звукове, ограничено до няколкостотин
метра. С помощта на инструмента, издаващи силён звук, са покривани
разстояпия до няколко километра. След това идва ред на оптическите
средства за предаване на информация.
Едва след откриването на електричеството стана възможно да бъде
осигурено бързо и точно предаване на информация на огромни разстоя-
вия. За пръв път руският учен Шилинг изработва електромагнитен
телеграф. През 1837 г. Самуел Морз конструира първия пишещ теле-
графен апарат, през 1855 г. — буквопишещия апарат на Хюг, през
1867 г. — на Уитстон. Първият апарат за предаване на човешка реч
с практически възможности за използуване е създаденият през 1876 г.
от Алексапдър Греъм Бел телефон.
В 1838 г. Фарадей идва до заключението, че електрическото влияние
може да бъде предадено на известно разстояние без проводници — с
помощта на вълни, но за тогавашния етап от развитието на науката
тази мисъл е била твърде смела и той не я е публикувал. Двадесет и
седем годин.и по-късно, 1865 г., Джеймс Макавел по математически път
обосновава идеята на Фарадей, като одновременно доказва, че и види-
мата светлина има електромагнитен характер.
Експериментално доказателство за съществуването на електромаг-
нитните вълни е направено от Хайнрих Херц през 1887 г.
За пръв път в света електромагнитните вълни намират практическо
приложение благодарение на геииалния руски учен Александър Сте-
панович Попов. На 7 май 1895 г. Попов демонстрира първия радиоприем-
ник «гръморегистратор».
На паметната дата 12 март 1896 г. е предадена първата в света радио-
грама с текст «Хайнрих Херц» на разстояние около 250 ш.
След изобретяването на електронната лампа започва бурното разви-
тие на радиотехниката. През 1910 г. е построен първият нискочестотен
усилвател от проф. В. И. Коваленко — един от талантливите ученици
на А. С. Попов. Годините до 1948 се характеризират с подобряване
показателите на нискочестотните усилватели — увеличава се цзходя-
щата мощност, създават се нови схемни решения, намаляват се шумо-
вете.
3
Проз 1948 г. беше изобретен транзисторы. Това внесе прелом в раз-
mi гнето на много клонове на радиотехниката. Рязко се намалиха раз-
мерите на апаратурите, увеличи се коефициентът на полезно действие.
В областта на усилвателната техника широко разпространение получиха
। p.iii шеторните усилватели, изпълнени по безтрансформаторни схеми.
()тс । рапяването на изходния трансформатор доведе до подобряване на
качествените показатели. Вече се произвеждат масово усилватели с
чгстотиа характеристика, далеч по-широка от възможностите на човеш-
кого ухо, при коефициент на нелинейни изкривявания, по-нисък от 1%.
Наред с бурното развитие на професионалните апаратури напосле-
ц>к зиачително развитие получиха и апаратурите за битови нужди.
Появиха се «Hi-Fi» усилватели, радкоприемници, грамофони, магнито-
фопн и озвучителни тела.
В последните години във всички области на радиотехниката все
по широко приложение намират интегралните схеми поради твърде
малкнте си размери, повишена иадеждност и нищожна консумация на
елсктрическа енергия.
I
Раздел 1
ОСНОВНИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИ
ЕЛЕМЕНТИ И ЗВЕНА
Всеки елекгронен апарат е изграден от определен брой елементи,
свързани в съответствие с принципната му схема. В зависимост от осо-
беностите си те биват: активни — радиолампу транзистору и пасив-
ни — резистору кондензатори и др.
Нерядко се използуват групи от елементи, свързани по определен
начин и притежаващи характерни свойства. Наричат се радиотехни-
чески звена.
1.1. Резистори
Резисторите са един от най-широко използуваните пасивни елементи.
В зависимост от типа на волтамперната характеристика те бпват линей-
ни и нелинейни.
Линеен резистор етози, чието съпротивление не зависи от приложе-
но™ към него напрежение (т. е. от протичагция през него ток). На фиг.
L1 е показана волтамперна характеристика на линеен резистор. Ли-
нейни са всички типове слойни, композиционни и жични резистори.
При нелинейния резистор зависимостта между приложено™ напре-
жение и прртичащия през него ток е нелинейна.
Възможни са два типа нелинейност. Крива 1 от фиг. 1.2 показва,
че при увеличаване на напрежението токът нараства слабо, т. е. съпро-
5
i пиленнего расте. Подобна характеристика имат бареторите и електри-
Ч1ч миг лампи с нагреваема жичка.
Друг тип нелинейност е показаната на крива 2, фиг. 1.2. При нея
|окы нараства рязко при увеличение на напрежението, т. е. съпротив-
лгшкто памалява. Такива характеристики имат някои тинове маломощ-
IHI гсрморезистори, варистори и др.
Рсзнсторите могат да бъдат с постоянна пли с променяща се стой-
по< г (потенциометри). В зависимост от направата си биват жични и
хпмпчии.
/Качните резистори представляват изолационно тяло с навит на
нею съпротивителен проводник — най-често манганин, константан.
Ге са много стабилни и могат да понасят големи претоварвания.
Химичните резистори се отличават с по-малки размери и биват два
ппда - обемии и слойни.
При обомните резистори необходимата стойност на съпротивлението
се нолучава от материал с високо специфично съпротивление, оформен
цнлнпдричио, с изводи на двата края. Техен недостатък е високото ниво
на собствен шум.
('ьнротивлепието на слойните резистори се нолучава от графитен
или гьпък метален слой, нанесен върху изолационна основа, т. е. съ-
щестпуват въглеродослойни и металослойни резистори. Металослой-
IIHге са с по-малки размери, имат по-нисък собствен шум, по-надеждни
гл, по цсиата им е по-висока.
По важни параметри, характеризиращи резисторите, са:
И о м и н а л н а стойност — стойността на съпротивлението
пл резистора — означава се върху него.
Г о л е р а н с — максимално допустимо процентно отклонение на
< ьнрогпвлението от номиналната стойност.
По ми нал на мощност — максималната мощност, конто мо-
ке да бъде разсейвана от резистора продължително време. Зависи от
ни да н размерите му. Не винаги се означава.
Гемпературен к о е ф и ц и е н т на съпротивле-
п и е г о (TK.R) — показва как се измени съпротивлението на резистора
при промяиа на температурата. Обикновено той е положителен, т. е.
с повншепие на температурата съпротивлението расте, ио има и случаи,
koi а го е отрицателен — например при терморезисторите (термисторите).
Числено се определи като процентно изменение на съпротивлението
при промяна иа температурата с 1°С.
!' л е к т р и ч е с к а я к о с т — максималното напрежение, което
нз гьржа нзолацията между изводите на резистора. Има смисъл само
при внеокоомннте резистори, тъй като при нискоомни резистори при
много по писки напрежения се достига номиналната мощност.
И иду кт и в ноет и собствен капацитет — от тях
1.Т1ПИЦ максималната честота, до конто резисторът може да бъде из-
нол iyn.ni.
11пдук гпнпостта се определи от дължината на изводите, формата на
с1.прог11В11гелння слой. Обикновено съпротивителният слой е оформен
каю впглоп.1 линия, г. е. има голяма индуктивност. Най-голяма ин-
дуктивност имат жичните резистори. Познати са начини за безипдук
тивно навиване на жични резистори. Собственият капацитет записи от
геометричните размери и разположението на изводите.
Собствен шум — вследствие хаотнчното движение на елек-
троните в съпротивителния слой (проводника) на резистора на краи-
щата му се появява хаотично променящо се напрежение — шум. Ефек-
тивната стойност на това напрежение се определи от формулата
t/UI = ]/4K7^Z7,
където
К е константата на Болпмап (1,37.10~23 Ws/cC);
Т — абсолютната температура на резистора;
R — съпротивление на резистора;
А/ — честотната лента, в граничите па конто отчитаме топлин-
ния шум.
Освен това при протичане на постоянен ток през резистора вслед-
ствие нехомогенността на структурата му на изводите се получава освен
постоянно и променливо напрежение с характер на шум. Обикновено
този допълнителен шум се посочва в каталозите в микроволти на волт
постоянно напрежение, т. е. колко pV допълнителпо шумово напрежение
се получава при прилагане на постоянно напрежение 1 V. За високо-
честотните металослойни резистори тази стойност е 1 ч-5рV/V, а за жич-
ните — по-малка.
Надеждност — определи експлоатационнии период на резистора,
който за повечето типове е над 100 000 часа.
1.2. Кондензатори
Не по-малко разпространени от резисторите са кондензаторите. Позна-
ги са най-разнообразни типове — в зависимост от параметрите, техно-
логията и материалите. Принципно общото между всички кондензатори
е, че те представляват два проводника, разделени с диелектрик, и имат
свойството да натрупват електрически заряди.
Капацитетът на кондензаторите зависи от площта на проводниците,
дебелината и качествата на диелектрика. Определи се по формулата
С _______е5_____
4ji.d.9.10—11 ’
където
С е капацитет (фаради — F);
s — относителна диелектрична константа на диелектрика;
5 — площта на покриващите се части от проводниците (ст2);
d — дебелина на диелектрика (ст).
Познати са кондензатори с постоинен, с променлив капацитет и
полупроменливи.
Кондензаторите с постоянен капацитет биват:
Въздушни — метални пластики, нанизали върху изолационно тяло
(обикновено керамично). Издържат високи напрежения, имат голяма
стабилност и се използуват главно в радиопредавателите.
Слюдени — за диелектрик се използува слюда. Биват открити,
пресовани в пластмаса и херметизиранп. Имат малки диелектрични за-
губи и се използуват във високочестотни вериги.
Ксрамични — за диелектрик се използува керамика с много висока
диелектрична константа — малки са по размери. Качествата им силно
зависят от вида на керамиката. При никои капацитетът се променя силно
при изменение на температурата -— това се използува за компенсиране
измененията на индуктивността на бобините, т. е. за температурно
стабилизнраие на трептжци кръгове.
Хартиени — изработват се от дълги алуминиеви ленти (фолио),
разделени с диелектрик от специална кондензаторна хартия и навити
на руло. Напоследък тези кондензатори отстъпват място на по-модерни
тинове.
Пластмасови — за диелектрик ее използува лластмасово фолио,
метализирано от двете страни. Имат малки размери, високи качествени
показатели, голяма надеждност.
Електролитни — за диелектрик се използува тъиък слой метален
окис, конто се получава на положителния полюс при електролиза на
метал в електролит. В зависимост от метала биват алуминиеви, танта-
лови и др. В зависимост от електролита биват течни и сухи.
Течни електролитни кондензатори вече не се използуват поради
по-големите им размери и опасност от експлозия.
Сухите електролитни кондензатори се състоят от тънки алуминиеви
ленти, между конто се намира пропита с електролит хартиена лента.
Навити на руло, се поставят обикновено в алуминиеви цилиндрични
корпуси и се херметизират.
При танталовнте кондензатори липсва дори и хартиената лента.
Най-голямото предимство на електролитните кондензатори е голе-
мият им специфичен капацитет — капацитетът на единица обем.
Техен недостатък е протичането на утечен ток при прилагане на
постоянно напрежение.
В съвременните апаратури се използуват керамичии, пластмасови,
сухи електролитни, танталови и други кондензатори.
Променлнвите кондензатори биват:
Въздушни — състоят се от два пакета пластини: неподвижен —
статор, и подвижен — ротор. При завъртане роторните плочи влизат
между статорните, увеличава се площта, с която се припокриват, и
нараства капацитетът. За диелектрик служи въздухът. Формата на
пластините може да бъде най-разнообразна — полукръгла, логарит-
мична и др. От нея зависи положението на станциите върху скалата
на радиоприемника. Употребяват се обикновено по два или повече
промепливи кондензатори на една ос.
С твърд диелектрик — имат устройство, аналогично на въздуш-
интс, по разетояппята между пластините са малки и са поставени ли-
К
стове от твърд диелектрик. Поради по-голямата диелектрична константа
на твърдия диелектрик имат по-малки размери. Използуват се в порта
гивните радпоприемници. Имат по-големи високочестотни загуби.
Полупроменливи — използуват се за донастройка на трептящи
кръгове, филтри и др. С тях се извършва настройката при производство-
то на апарата и след това не се манипулира с тях освен при ремонт.
Биват:
Въздушни — състоят се от два влизащи един в друг пакети
с диелектрик въздух. Имат малки размери и са с малки стойкости
Керамични — върху неподвижна керамична плочка е нанесен
мстален полукръг. Над него е поставена въртяща се керамична шайба,
върху която също има нанесен метален полукръг. Като се завърти
шайбата, двата метални полукръга се припокриват повече или по-мал-
ко, т. е. капацитетът е различен. Поради голямата диелектрична кон-
станта на керамиката този тип полупроменливи кондензатори могат
да имат капацитет няколкостотин пикофарада.
В миналото се използуваха и други видове полупроменливи конден-
затори — жичпи, квечове и др., но поради недостатъците им'вече не се
използуват.
По-важни параметри, характеризиращи кондензаторите, са:
Номинален капацитет — означава се на корпуса.
Толеранс — максимално допустимого отклонение на капацитета
от номиналната стойност. Означава се на корпуса на кондензатора
обикновено в процента.
Работно напрежение — максималното напрежение, приложено на
кондензатора, при което той може да работи дълго време, без да се
повреди.
Пробивно напрежение — напрежението, при което настъпва елек-
трически пробив на диелектрика.
Ъгъл на загубите — известно е, че напрежението и токът през
един идеален кондензатор са дефазирани на ъгъл 90°. При реалните
кондензатори вследствие на различии загуби на променливотокова
епергия ъгълът на дефазиране е по-малък от 90°. Ъгълът на загубите
е разликата на действителния ъгъл на дефазиране от 90° — бележи се с
б. Обикновено се посочва тангенсът на този ъгъл за определени честоти
(tg6).	ривоне на
Резонансни честоти — изводите на кондензатор’ магнитчета
индуктивност. В хартиените, пластмасовите и дру на топлина за
ността на изводите се прибавя допълнителна инд гктрическа енер-
пластините на кондензатора са навити на руло а на хистерезисния
Известно е, че всяка система, състояща се
зани капацитет и индуктивност, има резо-йодника> с който е нави.
,;жени метални предмета
,< конто ги загряват.
хва за излъчване на електро-
За честоти, по-големи от резон,	„
•	1 а оооина (фиг. 1.3) представлява
телно свързаните капацитет на ко’	' г
по формулата на Томсон:
f •_______1____
fpe3 — „
има индуктивен характер. Ясно е, че кондензаторите могат да се из-
нолзуват при честоти, по-ниски от резонансната. Най-голяма резонансна
честота имат керамичните кондензатори.
Температурен коефициент на капацитета (TKQ — показва как
се измени капацшетът на кондензатора при изменение на темпера-
гурата. Численото му значение се определи в процентно изменение
па капацитета при изменение температурата с един градус.
1.3. Бобини
Бобината обикповено представлява проводник, навит върху изола-
ционно тяло.
Характерна особеност на бобините е явлението самоиндукция,
което се изразява в появата на е. д. н. на краищата на бобината при
изменение силата на протичащия през ней ток. Колкото е по-голяма
скоростта на измененпето, толкова по-голяма е стойността на нндуктн-
раното е. д. н. Ако през различии бобини тече ток, променящ силата си
по един и сыц начин, може да се забележи, че на различимте бобини
се получава различно е. д. и., т. е. необходимо е да се въведе параметр,
характеризиращ свойствата на бобината. Този параметър е коефициент
на самоиндукцията L. Най-често коефициентът на самоиндукцията се
нарича индуктивност.
Едипицата за измерване на индуктивността се нарича «хенри».
Бележи се с (Н). Една бобина има индуктивност 1 Н, когато при равно-
мерно изменение на протичащия през нея ток със скорост 1 А за секунда
в нея се индуктира е. д. н. 1 V.
В практиката често се налага използуването на бобини със значи-
телно по-малка индуктивност. В тези случаи се използуват следните
подразделения:
1 милихенри (mH) =.10~3Н,
1 микрохенри (р Н) = 10-вН = 10~3шН.
Конструктивно бобините имат най-разпообразна форма и начин на
навиване. Най-често срещани са бобините от цилиндричен тип — едно-
liutH или многослойни. В миналото се използуваха бобини с твърде
В съвррми — тип «пчелна пита», с плетка «кошнично дъно» и др.,
сухи електр’.ат практическо приложение поради големнте си размери.
Променлив’ползуват бобини тип «Универсал» (с т. нар. уннверсал-
Въздушни —-
статор, и подвиж&азатели на бобините значптелно се подобриха
между статорните, Яните ядра. Феритът е маса, състояща се от фин
параства капацитетът?авки, пресована и. излечена при висока темпе-
пластините може да бъ^аемост на феритните ядра е значително по
мична и др. От нея зави1<оето бобина с феритно ядро има непол-
на радиоприемника. Упот11ОСТ от същата по форма и брой на навив-
променливи кондензатори на феритните ядра дават възможност зна-
С твърд диелектрик — имна бобините.
пите, но разстоянията между п..
«
Загуба на електрическа енергия в бобините
При протичане на променлив ток през реална бобина част от енергията
му се изразходва за загряване на проводника, от конто е навита, за
загряване на изолацията на проводника, за загряване на изолационното
тяло на бобината, за загряване на феритното ядро вследствие прена-
магпитването й, за излъчване на електромагнитни вълни.
В зависимост от сечението и дължината си проводниците имат
определено съпротивление. При протичането на ток се отдели мощност,
определена от израза Pr=RJ2. Тази енергия е загубена — превръща се
в топлива.
Когато през един проводник протича променлив ток, в неговата вът-
решност се създава магнитно поле, което индуктира противоелектро-
движещо напрежение, причиняващо -неравномерно разпределение на
тока по напречното му сечение. В резултат на това токът се изтласква
към повърхността. Това явление се нарича повърхностен ефект (кожей
ефект, скин ефект). Тъй като токът тече в повърхностния слой, а цен-
тралната част от сечението не се използува, съпротивлението се уве-
личава—все едно, че е намалено напречното сечение. Или при високи
честоти вследствие на повърхностния ефект проводниците увеличават
съпротивлението си.
За честоти от звуковия обхват изменението на съпротивлението на
медни, алуминиеви и други проводници е незначително при диаметри,
по-малки от 2,5 mm, и се пренебрегва.
Намаляваие на влиянието на повърхностния ефект може да се по-
лучи чрез употреба на многожичен проводник, състоящ се от много
тънки, изолирани един от друг проводници.
Многожичният проводник се използува главно за честоти от средно-
вълновия обхват, тъй като с увеличение на честотата силно нарастват
загубите на електрическа енергия от изолацията на отделяйте провод-
ници.
Създаденото електромагнитно поле, което прониква в изолацията на
проводника и в изолационното тяло на бобината, предизвиква перио-
дично завъртане на диполите, ако диелектрикът е полярен, или дефор-
миране на молекулите му, ако е неполярен. Вследствие вътрешните сили
на триене част от електрическата енергия се изразходва за загряване на
изолацията. При преориентирането на елементарните магнитчета
(домени) във феритното ядро също се получава отделяне на топлина за
сметка на електрическия ток. При това загубите на електрическа енер-
гия са толкова по-големи, колкото е по-голяма площта на хистерезисния
лист.
Във всички случаи във вътрешността на проводника, с който е нави-
та бобината, и във всички близо разположени метални предмети
възникват вихрови токове (токове на Фуко), конто ги загряват.
И накрая част от енергията се изразходва за излъчване на електро-
магнитни вълни в пространството.
Заместителната схема на една реална бобина (фиг. 1.3) представлява
11
идеална индуктивност L и серийно включени към ней съпротивления,
характеризиращи всеки вид загуби на електрическа енергия. При това
Ra са загуби в активного съпротивление на проводника (при
високи честоти активного съпротивление е различно от
съпротивлението при постоянен ток поради повърхностния
ефект;
/?И8ОЛ — загуби в изолацията;
/?х — загуби във феритното ядро (хистерезисни загуби);
— загуби от вихрови токове (токове на Фуко);
/?h:ui — загуби вследствие излъчване^на електро.магнитни вълни.
Фиг, 1.3
Фиг. 1.4
В новечето случаи заместителната схема е удобно да се опрости,
като се въведе общо загубно съпротивление, равно на сумата от съпротив-
ленията, характеризиращи всеки вид загуби (фиг. 1.4):
Raar ~ На “Ь Riison I- ^?х "Ь Ч- ^?изл •
Параметры на бобините
1.	Индуктивност — определи се в зависимост от предназначенного.
Често за дадена бобина се посочват границите за изменение на индуктив-
ности — минималка при извадено феритно ядро и максимална при вка-
рано докрай ядро.
2.	Качествен фактор — отношение на индуктивного съпротивление
ы£ към съпротивлението на загубите R3ar:
При изменение на честотата « L се измени. Едновременно се измени
и R3ar. Следователно качественият фактор също зависи от честотата.
За различии честоти практическите стойкости на Q са следните:
къси вълни	Q — 120 -?- 150;
средни вълни	Q = 100ч-250;
дълги вълни	Q= 80-?-130.
3.	Собствен капацитет — капацитетъг между отделните навивки.
Може да се намали чрез кръстосано навиване на навивките (бобини тип
«Универсал»).
Колкото повече навивки има бобината, толкова по-голям е собстве-
иият й капацитет.
12
За честота, определена по формулата на Томсон (/ц = ———Л
2л>//.Ссобств /
се получава резонанс от индуктивността на бобината и собствения й
капацитет. За да не се нарушава работата на съответното устройство,
необходимо е тази честота да е значително по-внсока от работната.
4.	Тсмпературен коефициент на индуктивността. TKL — опре-
дели се като процентно изменение на индуктивността за ГС. Тъй като
изменението на индуктивността е крайне нежелателно (би предизвикало
разстройка на трептящи кръгове), взимат се специални мерки за нама-
ляването му.
Напоследък редица фирма започнаха производство™ на хермети-
зирани бобини с определена индуктивност. Те имат малки размери,
голям и стабилен качествен фактор. По форма напомнят кондензатори
за печатан монтаж и са много удобни за използувапе във всички елек-
тронни апаратури.
1.4. Трептящи кръгове
Свободни и принудени трептения
в единичен трептящ кръг
Под трептящ кръг разбираме затворена електрическа верига, конто
се състои от последователно евързани бобина, кондензатор и 'съпротив-
ление, като съпротивлението включва загубите в кондензатора, боби-
ната и евързващите проводница. Едно от основните свойства на трептя-
щия кръг е способността му да произвежда електрически трептения,
и то най-често с висока честота.
Фиг. 1.5
Произвеждането на високочестотни трептения в един трептящ кръг
става по следния начин:
Излиза се от положение™, че кондензаторът С е зареден (фиг. 1.5,
положение /), следователно в него има съхранена известна електрическа
енергия. Като се включи ключът К, кондензаторът започва да се зареж-
да през бобината, при което протича ток. Този ток нараства постепенно
поради индуктираната в бобината противоелектродвижеща сила.
13
Същевременно напрежението на кондензатора постепенно намалява,
докато стане равно на нула. В този момент протичащият ток и създа-
деното около бобината магнитно поле достигат максималните си стой-
кости. Това означава, че цялата електрическа енергия се е превърнала
в магнитна (положение 2).
Сега започва свиването на магнитните
силови линии, вследствие на което в бо-
бината се индуктира електродвижеща си-
ла. Последната предизвиква по-нататъш-
ното протичане на тока, конто постепенно
намалява, при което кондензаторът се за-
режда в обратна посока. Това продължава,
докато протичащият ток стане равен на
достигне максималната си
нула, а напрежението на кондензатора
стойност, следователно магнитната енер-
гия се е превърнала отново в електрическа (положение 3).
Описаното по-горе явление се повтаря, обаче в обратна посока.
Кондензаторът се разрежда през бобината и електрическата му енергия
се превръща в магнитна (положение 4). Магнитните силови линии се
свиват, индуктират електродвижещата сила в бобината,кондензаторът се
зарежда отново и магнитната енергия се превръща в електрическа (по-
ложение 5).
По такъв начин токът и напрежението извършват едно пълно треп-
тене. Както се вижда от фигурата, токът не е във фаза с напрежението,
а между тях има фазова разлика 90°.
По-нататък същото действие се повтаря, при което става непрекъс-
нато преминаване от един вид енергия в друг; от електрическа в магнит-
на и обратно, оТкъдето се получава наименованието трептящ кръг.
Тези трептения биха продължили вечно, ако нямаше загуби в конден-
затора и особено в бобината, поради което те постепенно затихват.
Така се получават затихващи трептения (фиг. 1.6).
За да се получат незатихващи трептения, необходимо е да се внася
известна енергия отвън, която да покрие загубите в бобината и конден-
затора. Тази енергия трябва да бъде внасяна в такт на трептенията.
Това се постига с помощта на електронни лампи или транзистори.
При получаване на затихващи трептения се вижда, че е налице
енергийна обмяна между L и С, която се изразява в електромагнитни
трептения.
Аналитично изразът на тока / в зависимост от времето при затих-
ващите трептения е
I =--------sin со/,
cd L
при което
sin о) t изразява периодичния характер на трептенията;
(• е-₽* представлява амплитудата на трептението в момента t,
I 1
която с течение на времето намалява, понеже е~~&	1	► о
(когато t —* ~;
е е основа на натуралния логаритъм е — 2,718;
[>== характеризира бързината на затихването и се нарича кое-
фициент на затихването.
Периодът То = 2 л ]/LC се нарича собствен период на трептящия
г 1	1	л
кръг, а честотата [0	=----—собствена- честота.
1 о г 2 л V LC
Ъгловата честота соп=2л/„, оттук fn = или й0,°	---, т. е
0	10	10	2 л. 2 л 2n^LC
Дължината на вълната Zo се определи по формулата
Ао = с . То = 3.108.2 л ]/БС [гл], ако L [Н] и С [FJ.
Всеки трептящ кръг съдържа активно съпротивление, което обуславя
определена загуба на енергия. На тази загуба се дължи и постепенното
намаляване на амплитудата на електромагнитните трептения на кръга.
От значение е да се определи системата на затихване на трептенията
в зависимост от времето.
Нека определим отношението между две кои да са токови амплиту-
ди, времеинтервалът между конто е точно един, период.
U  ё-^т
=	------ = ерг=Д;
712 У.е-М\Г)
со L
U . e~W+T)
^2 _	____9рг _ Д .
Лз б' . -Р(/+2Т)
.	U .£-№+('1-1)7]
Ап _ юб	ЯТ к
л ~	//	_	— Д
Л«+1	U . e-W+nT)
со L
Отношението на коя да е амплитуда към следващата, отстояща от
първата на интервал Т, е постоянна величина, характерна за всеки
трептящ кръг и равна на Д =еРт наречена декремент на затих'ването
на трептенията. На практика е по-удобно да се използува патуралният
логаритъм на декремента на затихването на трептенията б — 1пД=1пе₽7’ =
р7’, наречен логаритмичен декремент на затихването, конто изразява
бързината на затихването; при голямо ё — бързо затихване и об
ратно. Като се има пред вид, че
15.
6 рГ’/р —Т = 2n]/LC, може да се напише 6	^ = Tl'
2л|/АС — r2L-  = —, където	е вълново съпротивление (ха-
V-C- ”
.	2л s г.2л г.л л
рактеристично съпротивление), но 1 = ~—i о =- “2~Гш" = <л L ~ "Q ’
т 1
така че р се равнява още на ы0 L -	
Отношение™ се нарича затихване на трептящия кръг, а реци-
прочната стойност на затихването	Q се нарича качествен
фактор:
„ ю0 L _ I р _ Ус
** г (оо Сг г г
В радиотехниката трептящите кръгове имат качествен фактор от
60-н300. Аналнтичният израз за затихващо трептение е
i = —г • е~& sin со t,
го L
а на незатихващо трептение:
V • t
i = sm «t.
(x>L
"	J
Ако активного съпротивление на кръга е много малко и «може да се
пренебрегне, т. е. ако гл;0, се получават незатихващи трептения.
При наличие на загуби(активно съпротивление),ако загубената в едим
трептящ кръг енергия бъде възстановявана от външен източник, ампли-
тудите на трептенията ще се залазят, при което трептенията ще станат'
незатихващи.
Ако към трептящия кръг се включи генератор на променлив ток,
в пего ще се извършват принудителни електрически трептения с честота,
равна на честотата на генератора. При тях честотата не зависи от L
и С на кръга, а се определи от честотата на приложено™ е. д. н., а треп-
тенията са незатихващи. Явление™, при което честотата на принудител-
ното трептение съвпада със собствената честота на трептящия кръг,
ее нарича резонанс.
!
Последователен трептящ кръг
Верига, съставена от последователно свързани бобини, кондензатор и
генератор на променливо напреженне, се нарича последователен треп-
тящ кръг.
Трептящият кръг, показан на фиг. 1.7, е последователен, защото
индуктираното е. д. н. е свързано последователно на елементите L и С
на трептящия кръг.
16
Нека вземем една идеална бобина и един идеален кондепзатор.
включени към променливо напрежение U с честота f, през конто протича
общ ток (фиг. 1.8). Напрежеиията в кранщата на бобината и кондензатора
са с противоположни посоки, поради което общото напрежение О е равно
Фиг. 1.7
Фиг 1.8
на разликата от двете напрежения UL и Uc и има посоката на по-го-
лямото. За резонансната честота /0 напреженнето 0L — 0c, или
U — UL 4- Ос — 0. За всички честоти, конто са по-малки от резонанс-
ната (/0 > f > 0) Xc>XL или Oc>Ul', в този случай казваме, че
трептящият кръг има капацитивен характер. При честоти, по-големи от
резонансната (/ > Д) XL > Хс и UL>0c, трептящият кръг има ин-
дуктивен характер.
За да намерим графически зависимостта на импеданса Z от ъгло-
вата честота о> (или честотата /), построяваме графиките на XL и Хс в
зависимости от ш (фиг. 1.9). Виждаме, че XL = ы L се измени линейно,
а Хс = —L— хиперболично. Двете криви се пресичат за резонансната
честота о0 L
1
<1)0 С
Графически импедапсът се намира, като се из-
вади от по-голямото по-малкото реактивно съпротивление. Понеже
XL и Хс не се изменят еднакво, кривата на импеданса Z не е симет-
рична по отношение на резонансната честота.
От резонансната крива се вижда,чев известна облает от честоти,близ-
ки до резонансната,кръгът има много по-малък импеданс (съпротивление),
2 Нискочестотни усилватели
17
отколкото за честоти, отдалечени от резонансната. Условно се смята,
че последователният трептящ кръг пропуска честоти само близки до
резонансната и не пропуска честотите, отдалечени от нея. Също така
условно е прието честотна лента на пропускане на трептящия кръг
да се нарича областта от честоти, при конто токът на кръга не е по-
1
малък от^2 пъти от тока при резонанс:
>77= или ]/2.7>/реэ.
'рез V2
Честотата, при конто се изпълнява горното условие, се нарича гра-
нична честота, при което
е долна странична лента.
®2--о>о — горна странична лента;
(Oi-j-wa — ширина на пропусканата лента.
Реалният последователен трептящ кръг е с последователпо вклю-
чени по отношение на генератора (източника на напрежение) бобина,
кондензатор и резистор (фиг. 1.10а). Съгласно закона на Кирхоф може
Фиг. 1.Ю
да се състави векторного уравнение (J = 0L+0c+UR: Понеже токът
през трите импеданса е един и същ (/), при построяване на векторната
диаграма за база вземаме тока I (фиг. 1.106) при |С7/.| >|f7c| и така полу-
чаваме триъгълника на ндпреженията. Ако разделим напреженията,
конто съответствуват на трите страни на този триъгълник, на тока /,
получаваме триъгълник на импедансите (фиг. 1.10а). Прилагайки тео-
ремата на Питагор, получаваме общия импеданс на кръга
Изменението на импеданса Z в зависимост от честотата е показано
графично на фиг. 1.11а. Поради загубното съпротивление горната
крива линия не достига до абсцисната ос, както при.трептящ кръг без
загуби. Изменението на фазовия ъгъл<р от —90° до 4-90° с показано
на фиг. 1.116.	»•
При зададена честота големината на фазовия ъгъл може да се изчисли
по формулата
со/.
ср — arctg—-
Токът, протичащ през кръга, се опре-
дели по закона на Ом:
Величината 7? включва вътрешното
съпротивление на генератора и загубното
съпротивление на кръга.
По тази формула може да се определи зависимостта на тока от че-
стотата 7==<р(/)- Тази честотна зависимост е обратна на честотната за-
висимост на импеданса и е дадена на фиг. 1.11а. Всяка точка от кри-
вата съответствува на амплитудната стойност на тока I. Както от
формулата, така и от кривата се вижда, че при /рез токът в кръга е
с най-голяма стойност:
max “у - р
zpes
където
2рез = R. I 1g фрез = 0 , <р = 0.
Резонансна честота е тази генераториа честота, при която индук-
тивното и капацитивното съпротивление се изравняват:
2nfpL = 2nfp.C ’
откъдето
f	
lp Iny/L.C
Вижда се, че честотата на генератора, при която Хь и Хс се израв-
няват, съвпада със собствената честота на кръга. Но както е известно,
със собствената си честота кръгът трепти непринудено (оставен сам на
себе си), а с генераторната (резонансната) честота принудено.
Резонанс в кръга настъпва, когато честотата на генератора стане
равна на собствената честота. Тогава казваме, че кръгът е настроен;
в противен случай кръгът е разстроен.
19
При резонанс напреженията, конто се получават в краищата на бо-
бината и кондензатора, са следните:
=	aL-U^~U.Q;
^сре» = С '	= R"' wC" = oRC = U -Q-
Следователно в последователи ия трептящ кръг при резонанс реак-
тивните напрежения в краищата на бобината и кондензатора са Q пъти
по-големи от генераторното напрежение и взаимно се компенсират
(фиг. 1.12). Затова резонансът в последователиия трептящ кръг се нари-
ча резонанс на напрежение.
Uu>
/р
Uc/
Фиг, 1.12
Фиг. 1.13
Паралелен трептящ кръг
Последователният и паралелният трептящ кръг се различават
по начина на подаване на напрежение от генератора. Ако напрежението
от генератора се подава върху свързани паралелно бобина и конденза-
тор, получава се паралелен трептящ кръг (фиг. 1.13).
Нека приемем, че бобината и кондензаторът са без загуби, т. е.
имаме теоретичен паралелен трептящ кръг. При включване на генера-
тора бобината и кондензаторът са подложени на едно и също напре-
жение, което служи за основа при построяване на векторната диаграма.
Понеже токът през бобината /1 закъснява с спрямо напрежението,
а токът през кондензатора изпреварва напрежението с то съгласно
закона на Кирхоф за тока ще се получи зависимостта Н Ic==!l
или / = Il — Ic 
При нулева честота (постоянен ток) целият ток от генератора ще тече
през бобината (индуктивния клон).
При честоти, по риски от резонансната, бобината оказва по-малко
съпротивление и по-голямата част ст общня генераторен ток ще преми-
не през нея, т. е. при 0 < со < со0; IL > Ic — трептящият кръг има ин-
дуктивен характер. За честота, равна на резонансната, со = со0; со£ =
= или Ic II — съпротивлението на трептящия кръг става без-
крайно голямо.
20
При честоти, по-високи от резонансната, кондензаторът ще окаж<
по-малко съпротивление, отколкото бобината — по-голямата част oi
общия токще премине през него, т. е. <о>(оо, a	като при безкрай-
но голяма честота ток ще протича само през кондензатора.
За да се изучат явленията и паралелният трептящ кръг,. е необхо
димо да се определи зависимостта на импеданса.
За честоти, по-ниски от резонансната, се получава
, ,	,	и	и	и	.	1	1	1
/ - 1] — *С ИЛИ — г —* "V" = —j-----------------.— ‘
°	X	со L	1 X	со L	1	’
<о С	ыС
х = —2--------
Чрез заместване с различии честоти
графиката, дадена на фиг. 1.14.
построяваме левия клон на
За честоти, по-високи от резонансната, се получава
f г f . и и и .
1 _ 1___________1 . у 1
X 1 сой ’ Л '	1
со С	(о С
Чрез даване на различии стойности на ю над резонансната честота
построяваме десния клон на графиката.
Ако бобината и кондензаторът са без загуби, общото съпротивление
Z ще бъде безкрайно голямо и общият ток 7=0. В практпката обаче
бобината и кондензаторът имат известии загуби. При това от значение
са главно загубите на бобината, вследствие на което се получава треп
тящ кръг съгласно фиг. 1.15.
21
Импедансът (общото съпротивление) на един такъв трептящ кръг
при резонанс след ред начисления се определи по формулата
7_____—
“ RC
и оттук
1 Z и L
Следователно, за да получи общото съпротивление Z много голяма
стойност.при^резонанс, необходимо е загубите 7? да бъдат колкото може
Фиг. 1.16
тивните съпротивления
по-малки, капацитетът на кондензатора
С — също по-малък и самоиндукцията на
бобината L — по-голяма. Колкото загу-
бите са по-малки, толкова по-голямо ще
бъде общото съпротивление Z при резо-
нанс и толкова по-остра резонансната кри-
ва (фиг. 1.16а) и обратно (фиг. 1.166),
макар че общото съпротивление при ре-
зонанс Zp да включва и реактивните еле-
менти L и С, то има активен характер.
Нека сравним общото резонансно
съпротивление на паралелния трептящ
кръг с резонансната стойност на реак-

^срез "'^•рез •
Ако разделим Zpe3 на Хг,„ или Хг, , получаваме
~	рез	ре-з
L
2рез — Х^з. Q — Асрез. Q,
От получения резултат се вижда, че общото резонансно съпротивле-
ние Zpe3 е Q пъти по-голямо от резонансната стойност на реактивните
съпротивления XL и Хс-
По аналогия може да се напише
U
рез
IL
ърез
^рез _ Ci>o б __ 1
(ОО1
^-рез ~ ^-рез Q А>ез •
22
Последнего равенство показва, че при резонанс токът в един от кло-
новете на паралелно евързаните бобина и кондензатор е Q иъти ио-
голям от тока във външната верига.
Паралелният трептящ кръг благодарение на големия си импеданс
Zpe3 може да се използува и за спиране (затихване) на токове с опреде-
лена честота. За да се прояви в този случай филтриращото действие на
кръга, необходимо е генераторът да има сравнително малко вътрешно
съпротивление. Когато кръгът се използува за такава цел, той се нарича
сппращ.
При паралелния трептящ кръг гранични честоти Д и /2 на пропус-
каната лента са честотите, при конто съответните напрежения са на
нивото —у^Н7рез.След доста сложно математическо начисление се намира
че широчината на пропусканата лента е
f / Z \
Свьрзани трептящи кръгове
.В радиотехниката се налага често прехвърлянето на високочестотна енер-
гия от един трептящ кръг на друг. Кръгът, от който се прехвърля енер-
гията, се нарича първичен, а този, на който се прехвърля —- вторичен.
За да стане прехвърляне на високочестотната енергия от един кръг в
друг, необходимо е двата кръга да бъдат евързани помежду си така, че
токовите трептения от единия кръг да предизвикват токови трептения
в другая кръг.
Освен това, за да се получи максимално прехвърляне на енергия,
необходимо е собствената честота на вторичния кръг да бъде равна на
честотата на първпчния кръг, т. е. двата кръга да бъдат в резонанс.
Освен това колкото загубите са по-малки, толкова по-голяма ще бъде
прехвърлената енергия и обратно
Свързаните трептящи кръгове, конто представляват значително
по-сложни системи от единичните трептящи кръгове, дават възможност
да се получат подходящи резопансни криви. Поради'това почти всички
радиоприемни, радиопредавателни, радиоизмерителни и телевизионни
устройства съдържат евързани трептящи кръгове. Свързаните трептящи
кръгове могат да бъдат два' или иовече. Връзката между кръговете може
да бъде желана (полезна) или нежелана (вредна).
Два кръга могат да бъдат евързани помежду си по следните начини:
1.	Чрез общ магнитен поток, т. е. чрез взаимна индуктивност
(фиг. 1.17).
2.	Чрез общо електрическо поле, т. е. чрез общ капацитет (фиг. 1.18
а, б).
3.	Чрез общ активен ток, т. е. чрез общо за двата кръга активно
съпротивление (фиг. 1.19).
При първия начин се говори за трансформаторно евързани или ин-
23
дуктпвио свързани кръгове, при втория начин — за капацитивно свър-
запп, а при третия начин — за галванически свързани кръгове.
Фиг. 1.17	с фиг- 118 ^-/9 Г"
tX/l‘X'j<o общият магнитен поток се осъществява не чрез две отделяй 6g*
опии, а чрез едва единствена, тогава връзката се нарича автотрансфор-
маторна (фиг. 1.20).
Фиг. 1.19 «ятлЬй'	Фиг. I-20
Ако връзката се осъществява по трансформаторен и капацитивен път,
тя се нарича комбинирана или смесена (фиг. 1.21).
Ако индивидуалните капацитети на два капацитивно свързани кръга
Фиг. 1.21	Фиг. 1.22
са паралелно свързани към съответните кръгови самоиндукции, връз-
ката се нарича сложна капацитивна (фиг. 1.22).
Елементът, който влиза в състава на първия и втория трептящ кръг,
се нарича елемент на връзката. Степента на влиянието, което си оказват
24
кръговете един на друг, се преценява с т. нар. коефициент на връзката К-
Коефициентът на връзката /С за два свързани кръга се определи като
средна геометрична величина на съответните коефициенти на връзка
и т. е.
к = ]/кГк2.
За пояснение на тези понятия ще разгледаме системата трансформа-
юрно свързани кръгове, която е добила най-широко разпространение
в практиката. Приемаме условно токовия кръг, в конто е включено
е. д. н. £'1 като първи, а свързания с него кръг — като втори. Ако в пър-
вия кръг тече ток ilt когато вторият токов кръг е отворен, то е. д. и.,
индуктирано в бобината £1т ще бъде
а индуктираното в бобината L2 на втория токов кръг е. д. н. ще бъде
Отношение™ между тези две е. д. н.
ч
., di>
/г _	dt __ М
1 % 1
4 at
се нарича степей на връзката между втория и първия кръг.
Ако приемем, че във втория токов кръг тече ток 12, а първият токов
кръг е отворен, аналогично на горното получаваме
г din
e^ = ~L^dF’
ем, = -М%-.
1	at
— М^
ts _ eMi _	dt ___ М
Г' 2 — р — И/ — 7~ »
еД	>	^2 ь2
2dt
при което /\2 се нарича степей на връзката между първия и втория
кръг.
Според даденото определение коефициентът на връзката ще бъде
Прието е К да се изразява в процента. Той може да има стойност
от 0% до 100% (0 до 1).
25
Ако умножим числителя и знаменателя на този израз со, получа-
ваме
Л ~
V со . со La
или още
V
уу _ СВ т
където Х,св=о7И е импедансът на елемента на връзката Л1 и затова се
нарича импеданс на връзката, а
— to
л
’и Х2 — to L2
са импедансите съответпо на първия и втория кръг, едноименни с им-
педанса на връзкаташ М. От общата формула се вижда, че за коефициен-
та на връзката К може да се даде още и следната дефиниция. Под кое-
фициент на връзката се разбира отношението между импеданса на об-
щия клон, респ. на връзката и квадратния коренаст произведението на
едиоименните с него импеданси на всеки от двата свързани кръга, като
при определяне на тези импеданси трябва да се вземе под внимание и
импедансът на връзката.
Общата формула е в сила за всички видове свързвания. Например
за системата от фиг. 1.39а нолучаваме
Хсв^-4-;	~ и ха = —Ц-,
“Ссв’ 1 шС) 2 ис2
. С1-Ссв	' С2Ссв
където Ci = н-^rr— и С2 =	'
С1 "Г ьсв	С2 "Г сев
След заместване получаваме
v	С1 + Ссв	у Са + Ссв
Л2-ИСг.Ссв’
следователно тук коефициентът на връзката ще бъде
___ ^св _____	у/С1 С2 _____
VXj Х2	\j+ Ссв) (C2 + Ссв)
Според големината на коефициента на връзката К различаваме след-
инге степени на връзка между трептящите кръгове:
1.	Много силна е връзката, когато трептенията в първия трептящ
кръг възбуждат трептения във втория кръг, конто влияят силно върху
греитеиията на първия кръг, като ги видоизменят. Такова свързване
се получава при иараметър на връзката К- Q>1.
2В
При трансформаторно свързване степспта на прижата записи как
то от разстоянието между двете бобини, така и от взаимного им раз-
положение една спрямо друга. На фиг. 1.23 е показано действието на
силовите линии от едната бобина върху другата. Много силна връзка е
показана на фиг. 1.23а.
Фиг. 1.23
2.	Силна е връзката, когато двата кръга взаимно също си влияят,
само че коефициентът на връзката е малко по-голям от фактора за затих-
ването K>d, т. е. /(.Q>1.
3.	Слаба е връзката, когато само първият кръг влияе върху втория,
а вторият не оказва почти никакво влияние върху първия. В този слу-
чай A'Q<1.
4.	Много слаба е връзката, когато силовите линии от едната бобина
не пресичат перпендикулярно намотките на другата бобина —	1.
5. Критична е връзката, когато се прехвърля най-много енергия
от първия кръг във втория, но вторият
кръг почти не влияе на първия. Това
свързване се използува най-често. При
него KQ = 1.
За да определим зависимостта на то-
ковете /х и /2 от коефициента на връзка
приемаме, че двата кръга са настроени
в резонанс с генератора (фиг. 1.17). При
изменение на степента на връзката К,
което практически се постига чрез изме-
Фиг. 1.24
нение на разстоянието или на взаимною
разположение на бобинше и Z,2, се забелязва, че двата тока /х и 72
се изменят. На фиг. 1.24 е изразена графически зависимостта на токовете
от коефициента К- При К=0 във вторичния кръг не тече никакъв ток,
а токът в първичния кръг е максимален и по стойност равен па тока в
единичния трептящ кръг. При доближаване на бобината Т2 до кое-
фициентът Д' се увеличава, във втория кръг се появява ток /2 и при иего-
вою нарастване токът /х намалява; при определена стойност на Д,
наречена критична, токът 12 достига максимум. При по-нататъшното
усилване на връзката токът 12 намалява, обаче става по-силен от /х,
който непрекъснаю намалява при увеличаване на К- При много голяма
стойност на К (близка до 1) токът /2 е значително по-голям от /х.
27
Намаляването на тока 1Х при усилване на връзката се обяснява
с обратного действие на втория кръг върху първия; обратного действие
се дължи на индуктирането на противоелектродвижещо напрежение в
първия кръг. Това твърдение се обяснява с векторната диаграма на то-
ковете и напреженията за трансформаторите от електротехниката.
Първоначалното нарастване на тока /2 при доближаване на бобината
I.., до и по-нататъшното намаляване на същия ток физически се
обяснява по следния начин: при първоначално доближаване на бобините
(слаба връзка) индуктираното е. д. н. E3 = /iwAl се увеличава, защото
токът /х е твърде голям; при силна връзка обаче вследствие на голямото
противоелектродвижещо напрежение токът 1Х значително намалява,
вследствие на което намалява и токът /2. Очевидно при някаква стой-
иост на коефициента на взаимоиндуктивност М този ток ще добие мак-
симална стойност.
Осъществяването на резонансите в свързаните кръгове цели да се
получи във втория кръг най-силен ток.
Нека изследваме тока 12 във втория трептящ кръг в зависимост
от честотата, т. е. настройката на кръга. Настройваме първия кръг в
резонанс, при което Гполучаваме Z01=r1; El=r1.I1-, /1=“. Токът
във втория кръг ще добие максималната стойност
,	Ji-oiAf Е,. о)Л4
• 2 max —	V — ~ 7 *
Z-2	Q . Z-2
Тази стойност не е най-голямата, която може да нридобие токът във
втория кръг, тъй като /2 завйси от импеданса на връзката направо и
посредством гх. Следователно токът във втория кръг може да добие
своята максимална стойност /2тах само при точно определена стойност
на импеданса на връзката mA4opt, наречена оптимална стойност на свър-
зващия импеданс.
Разликата между /2 max и /2 max е тази, че /2 max се получава, когато
е настроен в резонанс само единият трептящ кръг, а /2 таХ — когато са
настроена в резонанс и двата трептящи кра,га. /2тах се получава при
т. нар. частей резонанс, а /2тах е максималната стойност на /2гаах и
се получава при оптимален или пълен резонанс.
Пълният резонанс може да се получи, без да изменяме връзката,
а като настроим най-напред първия кръг, с което да получим първия
частей резонанс, и след това настроим в резонанс втория трептящ кръг.
Най-голямо практическо значение представляват резонансните
криви	ПРИ е- Д- н. на генератора Е=const за система от два треп-
тящи кръга с еднакви собствени честоти /1Р =/2р=/р (фиг. 1.25).
При К <Ккр резонансната крива за тока /2 има по-малка амплитуда
в сравнение с резонансната крива при Д;=ЛКР—това се вижда от графи -
ката на фиг. 1.25.
При връзка, по-силна от критичната /ОЛ'кр, резонансната крива на
юка във втория кръг /2 има два резонансни върха. Максимумите се по-
лучават за честотите fip и f2P, а минимумът при /р.
28
Причината за два върха е взаимного влияние на кръговете, т. е. на
личността на магнитна връзка между тях.
Изменение™ на честотата на кръга може да настъпи в резултат на
изменение™ на L и С. Понеже в разглеждания случай кръговете се влия-
ят посредством магнитните потоци на 1Г и /2, възможно е изменение
само на индуктивностите L{ и А2. Чрез задълбочен математически анализ
се доказва, че при всички генераторни че-
стоти, по-нискп от собствената честота f„,
всеки кръг внася вдругия освен добавъч-
но активно съпротивление ДУ? още и до-
бавъчна индуктивност ] ДА. Посредством
векторна диаграма се доказва, че при че-
стоти /</0 токовете /х и /2 са дефазирани
на ъгъл ф, по-малък от 90 , вследствие на
което техните магнитни потоци се усилват
взаимно; на увеличаване на магнитните
потоци съответствува нарастване на ин-
дуктивността на всеки кръг с ДА, а на по-
голяма индуктивност съответствува по-ни-
Фиг. 1.25
ска собствена честота, при която кръговете са в резонанс с генератора.
При честоти, по-високи от fw и по-ниски от резонансните криви
стават по-ниски; когато генераторната честота стане по-висока от f0,
токовете [1 и /2 отпово нарастват и при f f2P се получава вторият
максимум. Математически и с помощта на векторната диаграма се доказ-
ва, че при f>fv токовете и /2 са дефазирани на ъгълф, по-голям от
90°, вследствие на което магнитните потоци се отслабват взаимно; на
по-слабия магнитен поток съответствува изменение на индуктивността—
ДА, Това изменение обуславя повишаване на собствената честота на все-
ки кръг съгласно формулата
2nV(A — М).С
И тъй, когато честотата на генератора е различна от всеки кръг
внася в другия не само активно съпротивление, но и индуктивност;
+ ДА при f<A) или — ДА при f>f0.
Следователно причините за появата на два резонанса са две: първо,
наличност на силна връзка и второ, различно™ взаимно дефазиране
на токовете 1г и /2 под честотата fp и над нея. Когато генераторната
честота е равна на собствената честота fp на кръговете, векторите на
двата тока /, и 12 са взаимно перпендикулярни. Магнитните потоци
на /j и /3 са отклонени на 90° и затова не си влияят взаимно; очевид-
но тук всеки кръг внася в другия само активно съпротивление Д R.
Честотите на двата резонанса при силна връзка между кръговете
Лр 11 fzp се определят по формулите
Йх "	7,4к-
29
а косфнциспгы па кригичната връзка
Лк" JQl -Q2
()i фиг. 1.25 се вижда, че с увеличаване на коефициента на връзката
/\ по пнската резонансна честота /1р се понижава на /'р, а по-високата
ftp со повишава на f'p, т. е. те се отдалечават една от друга.
При свързаните трептящи кръгове се получават по-широки и по-
стръмни резонансни криви в сравнение с единичните трептящи кръгове.
Като използуваме условието, че стойността на граничния ток трябва да
бъде на ]/2 1Р, графически или чрез изчисления се намира, че лентата на
пропускане Д/ на два свързани трептящи кръга е с 41% по-широка от
лентата при единичен кръг:
Д/= 1,41 4'
Максимално допустимата широчина на пропусканата чесготна лента
се получава при /<=2,41 Л'кр и е 3,1 пъти по-голяма от тази при еди-
ничен трептящ кръг.
По-широката пропускана честотна лента и по-стръмните резонансни
криви (по-голямата селективност) са предимства, конто правят свърза-
пите трептящи кръгове по-често използувани от единичните.
Електрически филтри
Електрическите филтри са радиотехнически устройства, конто имат
свойството да пропускат или усилват сигнали в определен честотен об-
хват и да спират или не усилват сигналите извън този обхват.
Един идеален филтър трябва да пропуска без затихване, ако е паси-
вен и да усилва с постоянен коефициент на усилване, ако е активен
сигнали с честот и, лежащи в т. нар. честотна лента на пропускане, и да не
пропуска сигналите с честоти извън лентата на пропускане — в честотна-
та лента на спиране. Преходът между двете честотни ленти е рязък.
Основните изисквания към всички типове филтри са:
1.	Да пропускат или спират определена лента от честоти, разполо-
жена между две гранични честоти и f2.
2.	В областта на пропускайте честоти да внасят минимално затих-
ване, а в областта на спираните честоти — максимално затихване.
3.	Измененията на импеданса на филтъра в областта на пропуска-
йте честоти да бъдат минимални.
Основната зависимост при филтрите е зависимостта на коефициента
на предаване от честотата, т. е. тяхната честотна характеристика.
В зависимост от хода на честотната характеристика различаваме след-
ите видове филтри:
1.	Нискочестотни — пропускат всички честоти от нула (fi) до
определена честота (/2), над която затихването е голямо (фиг. 1.26).
2.	Високочестотни — за честоти от нула до определена честота
30
flt затихването e голямо, а за честоти от /у до безкрайпост затихването
е минимално (фиг. 1.27).	।
3.	Лентови — пропускат с минимално затихване в честотна лента,
ограничена от /у и /2; за всички останали честоти затихването е голямо
(фиг. 1.28).
ну	й<7
4.	Режекторни — пропускат с минимално затихване всички честоти,
с изключение на тези, заградени между /г и f2, за конто затихването е
голямо (фиг. 1.29).
В зависимост от използуваните елементи филтрите б'иват активни или
пасивни.
Фиг. 1.29
Л  -
Активните филтри се изграждат от R, L, С и други елементи и актив-
ин (усилващи) прибери — радиолампу транзистору а пасивните само
от R, L, С и други неусилващи елементи.
В зависимост от използуваните елементи пасивните филтри могат
да бъдат:
—	/?С-филтри — съдържат резистори и кондензатори;
—	£С-филтри — съдържат бобини и кондензатори;
—	електромеханични филтри — при тях се използува възбуждане-
на механични трептения в система с резонансни явления посредством,
използуването на магнито-стрикционния ефект;
—	пиезоелектрически филтри — използуват правия и обратния.
пиезоефект за възбуждане на механични трептения обикновено в квар-
цови пластини.
31.

А’С-филтри — най-простите филтри, притежаващи малка стръмиост
па прехода между лентата на пропускане и затихване, поради което се
използуват сравнително рядко. Схемите на НЧ, ВЧ, лентов филтър
и технике честотни характеристики са показали на фиг. 1.30.
R
Р__________________-Э-----о
HucKwecmomen фитин
с
-----—II------г-----
й'
---------------1----
Виса/сиестотвн (ритм
Значително по-голяма стръмиост притежават LC-филтрите. При тях
в зависимост от схемното разположение на бобините и кондензаторите
различаваме Т и П-образни звена, както и I'-образно полузвено. Ха-
рактерно за LC-филтрите е, че когато е необходимо да се получи голямо
затихване и рязък преход между пропусканата лента и лентата на затих-
32

папе, могатда се използуват филтрови вериги,състоящи се от голям брой
шопа или полузвена.	и
Схемите на различимте филтри и честотните им характеристики са
показали на фиг. 1.31.
Активна филтри
При използуване на активни и /?С-елементи във фплтрите се постига
голяма стръмиост на затихване. Активннте филтри с бобини и конденза-
юри (LC-филтри) се използуват рядко, тъй като между бобините съще-
(чвува магнитна връзка и при иаличието па усилвателни елементи
(папр. транзистори) е възможно да се получи нарушаване на правилната
им работа. Бобините са чувствителии и към паразитни Магнитки поле-
та, т. е. съществува опасност от пронпкване Лт смущаващи сигнали.
Левей това цената им е значителна.
33
Фиг. 1.32
34
Схеми на активни /?С-филтри с транзисторы са показани на фиг„
1.32. При това на фиг. 1,32а е показана принципната схема и характери-
стиката на т. нар. нископропускащ филтър с активен елемент (транзи-
стор). На фиг. 1.326 е показана принципната схема и характеристиката
на високопропускащ филтър с активен елемент. Нископропускащите
или нискочестотните (както в в. ч. техника ги наричат) филтри пропус-
кат всички честоти, по-ниски от дадена (напр. сигнална) честота fc.
Обратно, високопропускащите (високочестотните) филтри пропускат
всички честоти над определена честота.
На фиг. 1.32в са показани принципната схема и характеристиката на
лентов филтър с активен елемент, а на фиг. 1.32а — принципната схема
и характеристиката на т. нар. режекторен (отрязваш) лентов филтър
с активен елемент.
35>
Раздел 2
НИСКОЧЕСТОТНИ УСИЛВАТЕЛИ
2.1.	Общи сведения за нискочестотните усилватели
и тяхната употреба
Усилвателите представляват устройства, конто служат за усилване на
маломощен входен сигнал до стойност, необходима за получаване на
онределена изходна мощност в товара. При така даденото определение
е необходимо да се има пред вид съществуването на захранващ източник,
който изпълнява основна роля при провеса усилване. Ако енергинте на
източника на сигнала и захранващия източник са електрически, усил-
вателят се нарича електрически. Следователно усилвателят е само пре-
образувател на енергията на захранващия източник, т. е. той сам не
представлява източник на енергия. При дефинирането на усилвателите
не винаги се споменава съществуването на захранващ източник, но той
винаги трябва да се подразбира.
В зависимост от вида на усилвателния елемент, който се използува
в спстемата на усилването, те биват електроннолампови, транзисторни,
Магнитки, електромагнитни и др. Най-голямо приложение в усилвател-
ната техника намират електронноламповите и транзисторпите усилва-
тели, конто се наричат още електронни усилватели.
Предимствата на ламповите усилватели са, че малко се влияят от
околната температура и добрата взаимозаменяемост на усилвателните
елементи. Но те имат следните недостатъци: необходимост от специален
токоизправител за захранване, тежки и обемисти са и много по-често
дефектират от транзисторпите.
Транзисторите не могат напълно да заменят радиолампите, особено
в мощните усилватели и за работа при високи температури, но тяхното
приложение и в усилвателната техника все повече се разширява.
Схемите на усилвателите могат да се разделят на части, всяка от
конто е самостоятелен усилвател, наречен стъпало.
Усилвателното стъпало представлява съвкупност от радиолампи
(транзистори) и различии елементи на схемата — кондензатори, бо-
бини и резистори, конто служат за свързване и създаване на правилен
режим на лампата (транзистора).
Основен показател, по който могат да се категоризират усилвате-
лпте, е чесдотният обхват (честотната лента) на сигналите, конто се
усилват от тях. По този признак усилвателите биват: нискочестотни,
вцсокочестотни. широколентови и усилватели за постоянен ток.
.36
Нискочестотните усилватели са предназначена за усилване на
сигнали със звукова честота. В зависимост от областта на приложение
те се проектират за усилване сигнали в целия обхват от звукови честоти
или за част от пего.. В никои случаи нискочестотните усилватели се
проектират за значително по-тесен обхват(от 404-100 до 6000-г-12 000//г),
което опростява и поевгинява усилватели, без да влошава чувствително
качеството на възпроизвеждане на звука.
Основен признак, по който може да се определи дали усилвателят е
нискочсстотен, е отношение™ между ширпната на пропусканата лента
А / и приетата средни честота /6 ]/7р/2, което трябва да е със значптелна
стойност:
А/
А/ . 1
"/ 1,
къдет о
/у е най-ниската честота от честотния обхват;
/2 най-високата честота от честотния обхват.
Високочестотните усилватели се използуват в радиопредавателите,
радиоприемпиците и телевизорпте. При тях като товар се използува
резонансен трептящ кръг. Затова понякога се наричат резонаненп.
Обнкповепо те усилват сигнали в сравнително тесен честотен об-
хват. При тях се спазва условие™
'У 0,1.
/о
Широколентовите усилватели работят в широк честотен обхват
(от няколко херца до няколко мегахерца) и се използуват в телевизион-
пи апаратури.	v
Постояннотоковите усилватели работят в честотен обхват от 0
(постоянен ток) до /2 (килохерци). Тези усилватели се използуват в
измервателпи апаратури, автоматнчни устройства, електронноизчи-
слителни машини и др.
Нискочестотните усилватели са получили широко приложение в
радиоприемната, раднопредавателната и телевизионната техника, в
студийната и звукозаписната техника, кинефикацията, жичната ра-
диофикация, телефонната техника, измервателната техника и др.
2.2.	Характерни особености на нискочестотните усилватели
Па фиг. 2.1 е дадена схемата на най-простия нискочестотен усилвател с
електронна лампа (триод).
Между решетката и катода се подава входното напрежение. Изход-
нпят сигнал се получава върху товарния резистор Ra-
Принцнпът на действие на нискочестотния усилвател се основава
на възможността да се управлява анодният ток с помощта на входння
сигнал, на нзвънредно слабата зависимост на анодния ток от анодното
37
напрежение и на неговата геляма зависимост от решетъчното напреже-
лие, коею обуславя и големия коефициент на усилване на лампата.
Ако на управляващата решетка на усилвателната лампа се подаде
лреднапрежение Eg0 (без входен сигнал), през лампата ще протече ано-
Фиг. 2.1
ден ток 1ао, наречен още ток на покой. Анодът ще се намира под постоян-
ною напрежение:
(J'ао	’ lao Ra •
При подаване на входа на синусоидален сигнал izg=f/g.siiW, чиято
амплитуда не е по-голяма от преднапрежението Eg0, напрежението
на решетката eg всеки момент ще представлява сума от Eg0 и моментната
стойност ug:
Под влияние на изменящото се решетъчно напрежение eg анодният
ток на лампата се превръща от постоянен в пулсиращ. Той се изменя в
такт с изменението на решетъчното напрежение (фиг. 2.2а).
3«
Всяка усилвателна лампа работа при определена условия, конто опре-
делят нейния работен режим. Работният режим се определи от работната
точка и от амплитудата на подадения сигнал. Работната точка е оная
точка от ламповата характеристика, която съответствува на тока на
покой 1ао или на напрежението на решетката без входен сигнал. От ней-
ното положение върху ламповата ха-
рактеристика зависи качеството на
усилването. Ако работната точка е
разположена в средата на праволи-
нейния участък на характеристика-
та и амплитудата на < приложения
сигнал, който се подава на решет-
ката, не излиза извън границите на
този участък, то изменението на анод-
ния ток е пропорционално на изме-
нението на входного напрежение иЕ.
Освен постоянната съставяща 1*о
той съдържа и променлива съставяща
ia~ = la  sin (О t .
Моментната стойност на резултант
ния аноден ток 1а е
fa fao “Н fa~ fao~\~ la - SIH G)/.
Онази част от характеристиката,
в границите на която се изменят
решетъчното напрежение и | анод-
ният ток, се нарича работна част
или работен участък.
Променливата съст авяща на анод-
ния ток през товарния резистор Ra
създава променливо падение на на-
прежението:
Фиг. 2.26
Ua~ = ia~ • Ra - - la  Ra - 5Ш (0 if = Ua  Sin (0 t .
Моментната стойност на анодното напрежение ще бъде
Еа ia . Ra Еа ао fa . sin (<) /1. Ra -
Е —1 R
а а„ 'а г п	,
= ---г,—-----~fa  Ra  Sin О) t =
= Ua0 — Ua . sin (D t = £7O, — ua~-.
Следователно моментната стойност на анодното напрежение се състои
от постоянна съставяща (7ОО и променлива съставяща ца~.Тя се измени
по стойност, но по знак остава винаги положителна.
39
< )т фиг. 2.26 се вижда, че при увеличаване на решетъчното напреже-
ипе iif, моментната скорост на анодния ток и падението на напрежението
в юпарпия резистор l/Ro се увеличава, т. е. споменатите напрежения са
Bi.it фаза. Когато променливото решетъчно напрежение ug се увеличава,
а променливото анодно напрежение иа се намалява, двете напрежения
< а и противофаза.
2.3.	Начини за подаване сигнал на входа на усилвателя
Входна верига иа усилвателя се нарича тази част, към която се включ-
ва източникът на сигнал.
При подаване на нискочестотен сигнал на входната верига е необхо-
димо да се спазват следните условия:
1.	Сигналът да се псдава с минимални загуби и изкривявания.
2.	Работният режим на стъпалото да не се променя.
Схемите на включване иа източника на сигнал биват отворени и
затворени. В схемите с отворен вход източникът на сигнал се включва
иепосредствено (директно) между решетката и катода на входната лампа
(фиг. 2.3с). В този случай източникът на сигнал трябва да има галва-
ничпа проводимост, която да играе ролята на утечен резистор, т. е.
през пен лампата да получава преднапрежение и отвежда на маса
решетъчиия ток.
4<>
Тук източникът на сигнал не трябва да има постоянна сьстаияща,
която може да измести работпата точка. По тази схема ноже да се
включи електромагнитен, но не и пиезоелектричен звукостнемател.
който няма галванична проводимост.
В схемата със затворен вход между решетката и катода има утечен
резистор Rg (фиг. 2.36), паралелно на който се
точник па сигнал без постоянна компонента.
Разновидност на схемата със затворен вход
е схемата на включване на източника на сиг-
нала чрез делител па напрежение или чрез потен-
циометър, работещ като рсгулатор на силата
на звука (фиг. 2.Зе, г). Тази схема се употре-
бява, ако напрежението на източника на сиг-
нал превишава входного напрежение за усил-
ване.
Друг начин на включване източника на сиг-
нал е чрез разделителен кондензатор. Копден-
включва всякакъв из-
Фш. 2.4
заторът не пропуска постоянната съставяща
нали към решетката на усилвателната лампа
от източника на сиг-
(фиг. 2.4). Този начин
на включване стеснява чесготната лента на усилвания сигнал.
Често приложение за озвучаване намира електродинамичиият
микрофон, който има високи качествени показатели и не изисква по-
стояннотоково захракване.
Електродинамичиият микрофон може да се включи направо |към
решетката на първаха лампа (фиг. 2.5а) или чрез трансформатор
Фиг. 2.5
(фиг. 2.56). При първата схема полученото напрежение на входа на
усилвателя е много малко, поради което се получават чувствителни
шумове.
Фотоелементът е основен източник на сигнали в киноустропствата.
Най-често използуваните схеми за включване на фотоелемент във входа
на усилвателя са с включен товар към анода на фотоелемента (фиг. 2.6а)
и към катода (фиг. 2.66). Ако сравним двете схеми, можем да направим
следиите изводи:.
41
1.	В схемата с товар в анода към разделителния кондензатор Cg
е приложено високо напрежение, равно на напрежението на анода на
фотоелемента (220—240 V), което налага повишени изисквания към
изолационното съпротивление на кондензатора. В противен случай на
решетката на лампата може да се подаде положително напрежение
вследствие утечката на кондензатора.
Фиг. 2.6
2.	В схемата с товар в катода влошаването на изолационното съпро-
тивление на кондензатора не води до нарушение режима на лампата,
тъй като към него е приложено малко напрежение, равно на падението
на напрежението върху анодния товар.
Поради тези и други предимства схемата с товар в катода намира
по-голямо приложение.
Характерна особеност на магнитните глави като източници на
сигнали е, че полученото е. д. н, е право пропорционално на честотата
на сигнала (е. д. н., получено от магнитни глави, е около 1,S n V на
1000 Hz). В зависимост от режима на работа на магнитните глави включ-
ването им към входа на усилватсля се извършва по две схеми: 1) схема
на входа, в която магнитната глава е натоварена с малък активен товар
42
и работа в режим, близък до късо съединение (фиг. 2.6 в), и 2) схема и i
входа, в която магнитната глава не е натоварена и работа практически
в режим на празен ход (фиг. 2.6 г).
2.4.	Начини на евързване на товара към изходната верига на
усилвателя
Как да се евърже товарът към изходната верига, завися от максимал-
исте отдаване на енергия в него.
При употреба на електронни лампи като усилватели в зависимост
от това, кой от електродите им е общ за входната и изходната верига,
различаваме следните три вида схеми: схема с общ (заземен) катод
(фиг. 2.7а), схема с общ (заземен) анод (фиг. 2.76) и схема с обща (за-
земена) решетка (фиг. 2.7в).
Най-голямо приложение намира схемата с общ катод или.схемата
на усилвател с товар в анодната верига. При тази схема анодният
резистор е същевременно товар, от който се взема полезният сигнал.
Това евързване се нарича още директив евързване на товара към из-
ходната верига на усилвателя.
Изходната верига на усилвателя може да се евърже с товара и чрез
кондензатор (фиг. 2.8). Кондензаторът С се подбира така, че капацитив-
Фиг. 2.7
иото му съпротивление за полезния сигнал да е колкото може по-малко
и да не позволява постоянного анодно напрежение да се подаде на то-
вара. Тъй като в резистора Ra се получава постоянно падение на на-
нрежението от токоизточника, на мястото на Ra може да се включи
дросел, който има малко съпротивление за постоянния ток и голямо
съпротивление за полезния променливотоков сигнал.
Подходящ начин за евързване на товара с усилвателната верига се
постига при използуване на трансформатор (фиг. 2.9). Първичната
намотка на трансформатора, включена в анодната верига на лампата,
има сравнително малко активно съпротивление. Върху нея се получава
малко падение на постоянного напрежение и поради това при липса на
пнскочестотно напрежение на управляващата решетка напрежението на
43
анода на лампат'а е почти равно на напреженпето на източника на анод-
ного захранване. За променливата съставяща на анодния ток първич-
ната намотка на трансформатора представлява голямо съпротивление,
което предизвиква и голямо падение на променливото напрежение.Това
ироменливо напрежение се събпра с напреженпето на токоизточннка, в ре-
Фиг. 2.ъ
Фиг. 2.9
зултат на което през времена положителния полу период на напрежение -
то на у правляващата решетка резултантното напрежение на анода на
лампата е по-малко от напреженпето на източника на анодното захран-
ване. През време на отрицателния полуперисд това резултантно напре-
жение е по-голямо от напреженпето на източника на анодното захранване.
Трансформаторного евързвапе позволява добро съгласуване между
товара и вътрешното съпротивление на лампата.
2.5.	Начин на евързване на няколко усилвателни стъпала
При усилвателите"с галваннчна връзка (фиг. 2.10) анодът на първата
лампа е евързан с решетката на следващата лампа посредством източника
за решетъчно преднапреженке Eg.
На фиг. 2.11 е дадена схема на усилвател с резисторно-капацитнвна
връзка (/?С-връзк-а). Кондензаторът CR пропуска полезния сигнал и не
позволява на анодното напрежение на първата лампа да се подаде на
44
решетката на втората, а резисторът Re е необходим, за да се получи
преднапрежение и да се нодаде полезният сигнал на решетката на вто-
рата лампа, като се отведе на маса решетъчният ток. Порадн тази му
функция той се нарича понякога утечка или утечен резистор. Свързва-
нето на отделимте стъпала може да се осъществи и с трансформатор
Фиг. 2.12
Фиг. 2.13
(фиг. 2.12). При усилвателите с трансформаторна връзка анодното на-
прежение се подава през първнчната намотка на трансформатора, а
преднапрежението на следващата лампа — през вторнчната.
Ако при /?С-връзка (фиг. 2.11) заменим Ra с дросел, получаваме
усилвател с дроселно капацитивна връзка (фиг. 2.13). При подмяната
му пък с трептящ кръг получаваме резонансен усилвател (фиг. 2.14).
На фиг. 2.15 е дадена схема на лентов усилвател с индуктивна връзка
между трептящите кръгове.
2.6.	Режими на работа на нискочестотните усилватели
Осиовните особености, по конто се класифицират нискочестотните
усилватели, са според мястото (предназначението), което заемат в
слектрпческата схема, и според режима (начина) на работа. Според
предназначението си нискочестотните усилватели биват усилватели на
45
напрежение или на мощност. Тъй като усилвателите на напрежение се
включват пред усилвателите на мощност, те се наричат още предусил-
ватели. Те имат за задача да усилват подаденото към входа им напре-
жение. Тяхната изходна мощност е много малка. Лампите, подходящи
за използуване за усилватели на напрежение, трябва да. имат голям
коефициент на усилване. Усилвателите на мощност са предназначен!!
да предават върху определен товар предварително предписана електри-
ческа мощност при допустими изкривявания на сигнала. Усилването на
напрежение при тях е малко, даже в някои случаи се получава намале-
ние на изходното напрежение в сравнение с входното. Това е така,
понеже товарного съпротивление обикновено е малко.
Лампите, употребявани за усилватели на мощност, трябва да имат
малък коефициент на усилване р, и малко вътрешно съпротивление Р,-.
Усилвателите на мощност обикновено се включват като крайни стъпала
и поради това често се наричат крайни усилватели. Не винаги е необ-
ходимо крайното стъпало да е усилвател на мощност, напр. осцилогра-
фен усилвател. В случайте, когато крайното стъпало работи с решетъ-
чен ток, предшествуващото стъпало е усилвател на мощност, въпреки че
не е крайне.
В зависимост от режима на работа, т. е. от положение™ на работната
точка върху ламповата характеристика, различаваме няколко осиовни
работни режима: режим клас А, В, С и АВ. Видът на режима се опре-
дели от положение™ на работната точка върху ламповата (транзистор-
лата) характеристика, както е показано на фиг. 2.16, при условие,
че усилвателят работи със синусоидален сигнал.
Едва лампа работи в режим клас А, ако анодният ток тече през
целия период на входния сигнал (фиг. 2.16). Работната точка се избира
обикновено в средата на праволинейната част на характеристиката,
при което измененията на анодния ток съответствуват на изменения!а на
входния сигнал. За по-точно определяне съответните класове се въвежда
понятието ъгъл на отсечката. Ъгълът на отсечката на тока 0 характе-
ризира частта от полупериода, през който протича аноден ток през
лампата. Следователно за режим клас А ъгълът на отсечката е0 =180°.
Този режим се характеризира с много малки нелинейни изкривявания
и малка полезна мощност, защото се използува малка част от харак-
теристиката. При режим клас А усилвателите обикновено работят без
решетъчен ток.
Прието е режимите, в конто лампите работят без решетъчен ток,
да се означават с индекс 1 (Аъ В, и АВ,), а режимите с решетъчен ток —
с индекс 2 (А2, В2 и АВ2).
На практика се използува режим клас С2 само с решетъчен ток и
затова се изпуска индексът. Режим клас С не се използува в н. ч. усил-
ватели, а в радиопредавателната и в радиоизмервателната техника.
Една усилвателна лампа работи в режим клас В, ако аподен ток про-
тича през единия полупериод на входния сигнал, т. е. ако 0 =^=90°
(фиг. 2.16). Работната точка се избира там, където стойността на анод-
ния ток става нула, т. е. стойността на преднапрежението да бъде равна
46
на напрежението на запушване на лампата. Режим клас В се изпол.чупл
най-често в мощни двутактни усилвателни стъпала.
Режим клас АВ е междинен между режим клас А и режим клас В.
Аподният ток при този режим тече през време, по-голямо от половиц
период и по-малко от цял период — ъгълът на отсечката е обикновено
О = 1004-120°. Режим клас АВ се използува както с решетъчен, така и без
решетъчен ток, поради което след буквата «В» е целесъобразно винаги
47
да се поставя индекс. Едка усилвателна лампа работа в режим клас С,
когато анодният ток тече по-малко от половин период 0 <”. Работната
точка се избира значително по-наляво от запушващото напрежение.
2.7.	Заместителни схеми на нискочестотните усилватели
Анализът на всеки н. ч. усилвател може да се извърши по графичен
или аналитичен метод. При аналитичния метод ло-сложните схемн
следва да се приведат (трансформират) в по-прости, за конто могат да се
приложат известните закони на електротехниката. Тези опростени схе-
ми се наричат заместителни или еквивалентни.
Режимът на радиолампата с товар в анодната верига, при който
анодното наррежение се измени с изменение™ на анодния ток, се нарича
динамичен режим.
Анодният ток в-динамичен режим завйси одновременно и от напре-
жеиието нгГ анода, и от напрежението на решетката,т. е.той е функция
г два п араметъра:
la	Ua)-
Това важи и за тетроди и пентодн при условие, че напреженията на
втората и третата решетка не се изменят.
При прилагане на възбудително уапрежение на решетката иоради
наличието на резистора Ra в анодната верига анодното напрежение се
Фиг. 2.17
измени. За да се намерят променливите величини в анодния кръг,
е необходимо да се използува динамичната характеристика (фиг. 2.17).
Обикновено ни интересуват амплитудните стойности на променливите
величини.
48
Изхождаме от вътрешното уравнение на лампата
S.Ri.D = 1 ;
S .ft = — = М ;	1
S — 1 - - и
D . /?,. ~ Rt '
За да определим на какво е равна динамичната стръмност, трябва
към вътрешното съпротивление Rt да прибавим и анодното съпротивле-
ние Ra:
С ______(__________8___	/9 |
" ' D(Rl + Ra) ~ Ri + Ra
Ако приемем, че динамичната характеристика на лампата е право
линейна, което отговаря на действителността, при малки амплитуди
на възбудителното напрежение за динамичната стръмност може да
напишем
Sd =	-	(2.2
Понеже левите страни на двете равенства (2.1) и (2.2) са равни, следва
че и десните са равни, т. е.
Ug~Rl + Ro ’
(2.3)
От формула (2.3) следва, че усилвателното стъпало може да бъде за
менено с проста заместителна схема, в която напрежението действува
във верига, състояща се от последователно
свързаните резистори R(h Ra (фиг. 2.18).
Следователно електронната лампа е екви-
валентна на променливотоков генератор
с е. д.н.=у,и^ и вътрешно съпротивле-
ние Ri, включено последователно на Ra-
Тази схема се нарича последователно. за-
местителна схема или схема с генератор
на напрежение.
Напрежението Ug е действителното
напрежение между решетка и катод, кое-
то в повечето случаи е различно от вход-
пото напрежение. Поляритетът на гене-
ратора с напрежение р Ug се избира така, че посоката на тока да съв-
иада с общоприетата посока (от анода към катода па лампата). Прила-
гането на заместителната схема е възможно при всякакъв вид товар
и всяка лампа, като винаги приемаме, че параметрите на лампата S,
4 Нискочссготни усилватели
49
и р, са Константин (неизменни) и че липсват междуелектродни
капацитета.
В реднца случаи е удобно да се използува друг вид заместителна
схема, при конто генераторът с неизменно напрежение е заменен с
генератор с неизменен ток с голямо вътрешно съпротивление и товар,
шунтиран със съпротивлението
Напрежението върху товарния резистор Ra се дава с формулата
Ua — ia-Ra-
Заместваме с (2.3) и получаваме
,, _
а~ Ri + Ra
След това умножаваме числителя и знаменателя с ft и получаваме
11 — ^^е.' Ra — SU	_ 1 о
Ua ~ R,. (R- + Ra)	е Rj + Ra Ке‘
Фиг. 2.19
Въз основа на полученото уравнение може да се начертае схема с
еквивалентен генератор на ток (фиг. 2.19), наречена още паралелна за-
местителна схема.
Последователната схема се прилага при триодните лампи, понеже
7?i е значително по-малко и може да се пренебрегне, а паралелната
схема — при пентодните лампи, конто имат голямо
2.8.	Експлоатациснни и качествени показатели
на нискочестотните усилватели
Нискочестотните усилватели се характеризират със своите основни
експлоатациснни и качествени показатели. Към експлоатационните по-
казатели спадат: входно напрежение, изходно напрежение, изходна
мощност, коефициент на усилване, коефициент на полезно действие,
чувствителност и др.
/
50
Към качествените показатели спадах собствен шум, амплитудна
характеристика, честотен обхват, динамичен обхват, стабилност и устой-
чивое!, нелинейни изкривявания, фазови изкривявания, честотни
нзкривявания и др.
А. ЕКС11ЛОАТАЦИОННИ ПОКАЗАТЕЛИ
а.	Входно напрежение. Напреженпето, което се подава на входа на
усилватели, се нарича входно напрежение. Входното напрежение не
винаги е равно на напреженпето между решетката и катода, напр.
когато входната верига е с повишаващ трансформатор.
Нискочестотното напрежение, което трябва да се подаде на входа на
усилвателя, за да се осигури номинална изходна мощност, се нарича
иоминално входно напрежение. Входното напрежение обикновено пред-
ставлява едно сложно трептение, изменящо се периодически, като при
нзеледването на усилвателите се приема, че формата му е сипусоидална.
Амплитудата на входното напрежение зависи от източника на н. ч.
сигнал». Най-често на входа на усилвателите се прилагат напрежения
от източници на съвсем слаби сигнали — от 1-е 10 mV (микрофони,
електромагнитни звукостнематели, фотоклетки и др.), от източници на
средне силни сигнали — от 10 mV до 1 V (пиезоелектричен звукоотце-
мател, детектор на радиоприемник и др.), и сравнително силни сигна-
ли — над 1 V (телефонии фидерни линии). Нискочестотните усилватели
имат обикновено входове за няколко звукови изтбчника.
б.	Изходно напрежение. Изходно напрежение наричаме напреже-
пието, кдето се получава върху товарного му съпротивление.
Изходното напрежение, при което се получава номинална изходяща
мощност, се нарича номннално изходно напрежение.
в.	Изходна мощнсст. Под изходна мощност на усилвателя се раз-
бира неговата номинална мощнсст, т. е. максималната мощност, конто
крайнего стъпало отдава в товара при допустим коефициент на нелиней-
пи изкривявания.
Изходната номинална мощност обикновено се задава с оглед предна-
шачението на усилвателя.
За да се получи нужната номинална стойност на изходната мощност,
необходимо е към изхода на усилвателя да се включи определено, на-
речено още номинално товарио съпротивление:
U2
р	изх.ном
Ат ном ’ ~р	'
гизх.ном
г.	Коефициент наусилване. Коефициентът на усилване на напрежение
(гок или мощност) показва колко пъти напрежението (токът или мощ-
иостта) на изхода на усилвателя е по-голямо от напрежението (тока или
мощността) на неговия вход.
Той се изразява числено с формулата
51
За многостъпален усилвател (фиг. 2.20) се получава
К".
т. е. общият коефициент на усилване за многостъпален усилвател е
равен на произведението от коефициентите на усилване на отделните
стъпала. Коефициентът на усилване за даден усилвател винаги се дава
за определена честота (обикновено за 400, 800 или 1000 Hz).
Фиг. 2.20
Понеже човешкото ухо възприема измененията на звуковою наля-
гане не пропорционално на абсолютната стойност на това изменение,
а пропорционално на логаритъма му, то коефициентът на усилване К
се измерва с мярката «Бел» (В) или най-често в десети части от тази
единица — «децибели» (dB).
Коефициентът на усилване на мощност на един усилвател в деци-
бели е
клав] = ioig ,
вх
а коефициентът на усилване на напрежение, ако входною и товарною
съпротивление RaK и RmB са равни, е
Р	U2	U
клав] 101g	= 101g И2ЗХ-20lg= 20lgKu.
UBX	Um
Обикновено входното и товарною съпротивление на усилвателите не
са еднакви, но изчисленият коефициент на усилване на напрежението по
горната формула се използува за практически цели.
Изразяването на коефициента на усилване в логаритмични единици
ни улеснява при определяне общия коефициент на усилване на много-
стъпален усилвател, където вместо с умножение си служим със събиране
на коефициента на усилване на отделните стъпала:
Ко [dB] = 20 lg Ко 20 1g Ко, + 20 lg Ко, + • • • + 20 lg Ко„
= 201g (Ко, + Ко, -г - • • + Кип) = Kut [dB] + Ко, [dB] + - - • +
+ Kon[dB].
Ако коефициентът на усилване се получи по-малък от единица,
изразен в децибели, той ще бъде отрицателен, понеже логаритъмът от
52
число, по-малко от единица, е отрицателен. Знакът (—) показва, че
устройството не е усилвател, а е затихвател на напрежение.
Освен в децибели коефициентът на усилване може да се изрази и в
пепери. Неперът представлява натуралният логаритъм от отношението
иа изходящото и входящот.о напрежение:
/CtzfNp] = In Ки = ln^
UBX
Връзката между коефициентите на усилване, изразени в децибели и
пепери, е следната:
^[dB] =8,787 К [Np],
K[Np] = 0,115/< [dB].
Коефициентът на усилване в радиотехническите устройства обик-
иовено се изразява в децибели, а в съобщителните устройства — в
пепери.
д.	Коефициент на полезно действие. От експлоатационна гледна
гочка голямо значение има коефициентът на полезно действие т| (к. п. д.)
па усилвателя,>. който характеризира каква част от полезната електри-
ческа енергия се използува за полезна работа. Различаваме електри-
чески и промишлен к. п. д.
Електрически к.' и. д. на усилвателя се нарича отношението на по-
лезната променливотокова мощност в анодната верига (отдадена на то-
вара) към постояннотоковата мощност, изразходвана в анодната верига.
Гой се нарича още к. п. д. на анодната верига:
р
изх
Цел -р
Обикновено електрическият к. п. д. има стойкости от 20 до 70%.
Промишлен (пълен) к. и. д. на усилвателя се нарича отношението на
полезната мощност Рнзх към общата мощност Р на всички токоизточници,
конто захранват усилвателя:
Електрическият к. п. д. е винаги по-голям от промишления. Промиш-
леният к. п. д. е от 5 до 40%.
Коефициентът на полезно действие е от голямо значение за усилва-
гелите с голяма мощност, а също така и за тези, захранвани със сухи
пли акумулаторни батерии.
е.	Чувствителност. Чувствителност на даден н. ч. усилвател се
нарича минимално входно напрежение, при което на изхода се получава
поминална мощност при допустими нелинейни изкривявания.
53
Б. КАЧЕСТВЕНИ ПОКАЗАТЕЛИ
а. Собствен шум. Когато на входа на н. ч. усилвател не се подава
сигнал, на изхода му се получава някакво напрежение, коего се дължи
на собствения шум на усилвателя. Причините за появата на такова на-
прежение са най-различни: индуктирани във входната верига паразитни
напрежения, индуктирани напрежения с мрежова или кратна на нея
честота — брум, топлинен шум от съ-
противленията в схемата, собствен
шум на лампите и др.
Външни паразитни електроста-
тични и електромагнитни смущения
могат да проникнат в усилвателя по-
ради лоша екранировка на входната
верига, дроселите и трансформато-
рите.
Брум се нарича напрежението на
изхода на усилвателя с честота, рав-
на или кратна на честотата на за-
хранващото напрежение. Причините
за появата на брум са лошо филтри-
ране на изправеното напрежение,
индуктиране на е. д. и. с мрежова честотавъв входната верига от транс-
форматора, дросели или токозахранващи проводницы.
б.	Амплитудна характеристика е зависимостта между амплитудните
стойкости на изходното напрежение и входного напрежение на усил-
вателя. Тя служи за определи не линейността на усилвателя. В идеал-
ния случай при цраволинейната амплитудна характеристика (фиг. 2.21,
прекъсната линия) изкривявания на сигнала няма и напрежението на
изхода расте проиорционално на входного. Наклонът на характеристи-
ката към абсцисната ос определи коефициента на усилване К tga.
Реалната амплитудна характеристика в началото (за слабы сигнали)
и в края (за силни сигнали) има известно закривяване (плътно начерта-
ната графика).' За слаби сигнали закривяването в началото на харак-
теристиката се дължи на наличието на собствен шум. От графиката се
вижда, че при липса на входно напрежение на изхода има напрежение на
собствения шум UUI.
За силни сигнали пък закривяването в края на характеристиката се
дължи на нелинейността на ламповата характеристика и пренамагнит-
ването (насищането) на сърцевината на изходния трансформатор.
в.	Честотен обхват. Обхватът между две определен!! (гранични)
честоти (/х—долна гранична честота и /2 —горна гранична честота),
в границите на конто коефициентът на усилване не се измени повече
от допустимого според техническите изисквания, се нарича честотен об-
хват или честотна лепта па усилването. Широчината на пропусканата
честотна лента t\f се определи от разликата между двете гранични
честоти:
а/=/2-Л
51
периода на сложното
Фиг. 2.22
Звуковите трептения, възприемани от човешкото ухо, са от 16 II/ до
20 kHz.
В природата съществуват обикновено сложни (несинусоидалпи)
»вукови трептения. Всяка несинусоидална величина може да се разложи
на една основна синусоида с период, равен на
трептение (фиг. 2.22), и редица други синусои-
ди с периоди, два, три и т. н. пъти по-малки
от периода на основната честота. Основната че-
стота определи височината на тона на слож-
пия звук, а допълнителните честоти (хармо-
пичните) —неговата окраска или тембър.
За да се получи естествено възпроизвежда-
не, наред с другите изисквания е необходимо
да се усилва целият спектър от честоти, т. е.
както основната честота, така и нейните хармо-
нични. Основната честота, която определи ви-
сочината на тона на сложния звук, заема срав-
нително тесен честотен спектър. По-широк
спектър имат хармоиичпите. Така например,
ако основната честота на цигулката е от 200-7-3000 Hz, хармонич-
ните заемат спектър от 2004-13 000 Hz. Опитите показват, че никои
ограничения на предаванёто на целия честотен обхват както в об-
ластта на ниските, така и в областта на високите честоти не водят
до съществено влошаваНё на звуковъзпроизвеждането.
За практически цели е достатъчно да се спази зависимостта между
граничните честоти на усилвания честотен обхват 300 000-?
500 000. Следователно, ако една гранична честота трябва да се намали,
другата следва да се увеличи. Определянето на граничната честота по
горното условие се нарича балансиране.
Широчината на пропусканата честотна лента се определи в зави-
симост от предназначението па усилвателя. За висококачествено въз-
произвеждане се използува честотен обхват от'30 до 12 000 ч- 15 000 Hz,
за среднр качество — от 80 ч-100 до 6000 Hz, а само за разбираемост в
телефонията — от 300 ч-2500 Hz.
Пропускането на широка честотна лента значително увеличава
цената на усилвателя и усложнява неговата конструкция. Освен това
за възпроизвеждане на широка честотна лента е необходимо да се из-
ползуват няколко високоговорителя с различии честотни характе-
ристики.
Пропусканата честотна лента се изразява графично посредством
честотна характеристика на усилвателя (фиг. 2.23). Тя изразява зави-
симостта на коефициента на усилване от честотата. На графиката с
пунктирана линия е изобразена идеалната, а с плътна линия — реалната
честотна характеристика на усилвателя.
Честотната характеристика на усилвателя може да се раздели на три
участъка: облает на средните честоти (от 200 до 3000 Hz), където кое-
фициентът на усилване е максимален и постоянен, облает на ниските
г АИЧНД s
ВИБ АИОТЕЕ А
Kept .н ,
55
честоти (до 200 Hz) и облает на високите честоти (над 3000 Hz), където
коефициентът на усилване има по-малка стойност.
Обикновено честотите на графиката по абсцисната ос се нанасят в
логаритмичен мащаб, тъй като честотният обхват^ е дсста широк
(фиг. 2.24).
г.	Динамичен обхват. Отношението между максималната и ми-
нималната амплитуда на изходния сигнал се нарича динамичен обхват
на усилвателя:
п ^изх max
и — ~и	~
изх min
Стойността на [7изхтахможе непосредствено да се определи от амплитуд-
ната характеристика (фиг. 2.21), а
Пизх min = (3 -г- 10) 1/изх.шум
fllllj
Ф ИГ. 2.24
Динамичният обхват на един симфоничен оркестър е над'3000 (над
70 dB), а на човешкия глас — до 20 dB.
Големият динамичен обхват допринася за качественото възпроиз-
веждане на музиката или говора, но той се ограничава от обстоятел-
ството, че един н. ч. усилвател може да усилва сигнали с ограничена
максимална и минимална амплитуда. Максималната амплитуда е огра-
/
56
ничена от допустимите нелинейни изкривявания, а минималната —
от собствения шум на усилвателя. Следователно динамичният обхват
при звуковъзпроизвеждането се налага да бъде намален в сравнение с
действителния около 100-^-200 пъти (40-J-45 dB). При това свиване
на динамичния обхват човешкото ухо почти не забелязва промяна във
възпроизвеждането. Динамичният обхват при усилвателите може да
се свива чрез компресори или разширява чрез експандери автоматично.
Компресорите и експандерите представляват електронни устройства,
конто усилват неравномерно различните амплитуди на входния сигнал,
без да внасят нелинейни изкривявания.
д.	Стабилност и устойчивост на работа на усилвателя. Стабилността
на усилвателите характеризира свойството им да не си изменят коефи-
циента на усилване извън определени граници в даден период от време
при определени условия на експлоатация. Изменението на коефициента
на усилване може да настъпи поради следните причини: а) изменение на
електрическите свойства на елементите на схемата (резистори, конден-
затори, бобини и др.), б) стареене на лампите (транзисторите).
Изискванията за стабилност са по-големи при радиоизмервателиите
усилватели, отколкото при радиоразпръсквателните усилватели.
Устойчивостта характеризира възможността за самовъзбуждане на
един усилвател. Самовъзбуждането на усилвател се дължи на положи-
телна паразитна обратна връзка, която го превръща в генератор (ос-
цилатор).
Колкото лентата на пропускане е по-широка и коефициентът на
усилване по-голям, толкова по лесно може да се самовъзбуди усилва-
тел я т.
е.	Честотни изкривявания. Честотните изкривявания се проявяват
като изменение на коефициента на усилване (нееднаквост на усилването)
за сигнали с различии честоти. Причина за това са реактивните елементи
(кондензатори, бобини, паразитки капацитети), конто участвуват в
схемата. При наличие на честотни изкривявария се изопачава тембъ-
рът на говора или музиката. При всяка честота те могат да се определят
от честотната характеристика (фиг. 2.24).
Стойността на честотните изкривявания може да бъде определена с
помощта на коефициента на честотните изкривявания М, който пред-
ставлява отношението на коефициента на усилването насредните честоти
Ко (обикновено за 1000 Hz) към коефициента на усилване за дадена
честота Д}:
Ако честотната характеристика в дадени области има спад (фиг.
2.25н), то коефициентът на честотните изкривявания е по-голям от
единица (Л4>1); при подем на честотната характеристика той е по-
малък от единица (М <1) — фиг. 2.25 б.
За звуковъзпроизвеждащите усилватели допустимата неравномер-
ност трябва да бъде от порядъка ±25%,т. е.
0,75 g М g 1,25 или Л4 g ± 2 -е- 3dB.
57
При по-голяма стойност на М честотните изкривявания ставят забеле-
жими за слуха.
За удобство често пъти коефициентът на честотни изкривявания се
изразява в логаритмичии единици (децибели):
Al[dB] = 201gM = 20 lg = 201g/fo-201g/<f
Фиг. 2.25
Коефициентът на честотните изкривявания, както и коефициентът
на усилване на многостъпалните усилватели е равен на произведението
на коефициентите иа честотните изкривявания на отделните усилвателни
стъпала:
М -- Мх. М2 .М3, ..,Мп,
или в децибели
— A4;[dB] 4	4- Л1з[ав] + • • • + d4„[dBj
Следователно отделните усилвателни стъпала могат да секонструи-
рат така, че да се получи взаимно компецсиране на честотните ^зкри-
58
вявания, т. е. намаляването на коефициента на усилване от едною си.
пало при дадена честота да се компенсира с увеличение коефициента па
усилване от другото стъпало за същата честота. В някои случаи честот
ните характеристики се коригират със специални коригиращи елементи.
ж.	Фазови изкривявания. Наличието на реактивни елементи в
схемата на усилвателя предизвиква фазови изкривявания. Фазовите
изкривявания могат да се разглеждат
като резултат от разликата във време-
то, което е необходимо на сложния
входен сигнал с различии честоти да
премине през усилвателя. Нафиг. 2.26д
е показано как се изменя формата на
входния сигнал, съставена от две треп-
тения с честота ни (крива 1) — основна
хармонична, и с честота 2wi (крива 2)
Фиг. 2.27
При усилването трептение 2' на изхода е дефазиране спрямо трепте
ние Г (фиг. 2.26 б), т. е. резултантното трептение 3' се различава по
форма от подаденото на входа резултантно трептение 3, въпреки че че-
стотите на съставящпте трептения и съотношенията на амплитудите
им са запазени.
Фазовите изкривявания се преценяват по фазовата характеристика,
която представлява зависимост между ъгъла на дефазиране между
изходното и входного напрежение ф и честотата на усилвания сигнал
(фиг.2.27).Съществува връзка между честотните ифазовите изкривявания
поради това, че едните и другите се предизвикват от едни и същи реак-
тивни елементи, следователно колкого са по-големи честотните из-
кривявания, толкова се по-големи и фазовите. Фазови изкривявания
липсват, когато фазовата разлика е нула или е пропорциоиална на
>естотата.
з.	Нелинейни изкривявания. Нелинейни изкривявания се наричат
гакива изкривявания, в резултат на конто в изходния сигнал се повявя-
ват компонента, липсващи във входящия.
Източници на нелинейни изкривявания в усилвателите са елементи
с^нелинейни характеристики, при конто токът не се изменя пропорцио-
нално на подаденото напрежение. Нелинейни изкривявания се създават
от електронните лампи, транзистор иге, поради магнитно насищане на
59
трансформаторите и дроселите, протичане на ток през управляващата
решетка и други причини. Нелинейните изкривявания се изразяват в
изменение формата на входния сигнал вследствие появата на нови често-
ти на изхода, конто липсват нд входа на усилвателя. Например, ако на
входа на усилвателя се подаде синусоида-
лен сигнал (фиг. 2.28 а), на изхода вслед-
ствие на нелинейните изкривявания се полу-
чава несинусоидално трептение (фиг. 2.28 б).
Както е известно, всяко несинусоидално
трептение може да се разложи на трептение
с основна честота и хармонични на основната
честота (фиг. 2.22). Следователно вследствие
на нелинейните изкривявания на изхода на
усилвателя освен полезния сигнал (основ-
ната честота) се появяват съвършено нови
честоти— висши хармонични, конто не са
били подадени на входа. Количествено не-
линейните изкривявания се определят чрез
коефициента на нелинейни изкривявания
(клирфактора), който представлява квадра-
тен корен от отношението между сумата от квадратите на амплитудите
на хармоничните и квадрата на амплитудата на  първата хармонична:
„	\ Р1 + Р1+' +Рп
р	V л
При еднакво съпротивление на товара за всички хармонични:
_ V 72+73 -I-1“Л2г _	+ б'з ч I- Un
~ h	иг
Коефициентът на нелинейните изкривявания показва какъв процент
представляват всички излишни хармонични по отношение на основного
трептение.
При коефициент /С<1% изкривяванията не се усещат от човешкото
ухо, при /(>10% се губи впечатлението от естествейото възпроизвеж-
дане на говор или музика, при /С>20% изкривяванията са недопустими,
говорът става неразбираем.
Практически на входа на усилвателя се подава несинусоидален
сигнал със сложна форма, всяка от съставящите на който създава хар-
монични трептения. В такъв случай на изхода на усилвателя се поя-
вяват освен напрежения с хармонични честоти, но и напрежения с ком-
бинационни честоти. Изкривяванията, получени при подаване на сигнал
със сложна форма, се наричат нелинейни интермодулационни изкри-
вявания. Обикновено между нелинейните хармонични и интермодула-
ционни изкривявания има пропорционална зависимост, т. е. ако едните
се увеличават, и другите се увеличават, и обратно.
При много качествени усилватели се правят изследвания и на двата
вида изкривявания.
60
Един от мегодите за изследване на интермодулационните изкривя-
вания е, като се изследва сложного трептение на изхода при подаване на
входа на две различии синусоидални трептения с голяма разлика в
честотите' и 4—5 пъти по-голяма амплитуда на трептението с по-ниска
честота.
2.9.	Нискочестотни усилватели с резисторно-капацитивна
връзка. Общи сведения
От употребяваните нискочестотни усилватели най-широко приложение
имат усилвателите с резисторно-капацитивна връзка (7?С-усилвателите)
или наречени още усилватели с активно съпротивление в анодната
верига.
Усилвателите с резисторно-капацитивна връзка имат следиите пре-
димства: 1) незначителни честотни и фазови изкривявания при сравни-
телно широк честотен обхват; 2) малки размери и тегло на съставните
елементи (резистори и кондензатори); 3) ниска себестойпост; 4) липса на
елементи, конто създават паразитни магнитни полета (дроселп, транс-
форматоры) .
По-съществеиите недостатъци на този вид усилватели са следиите:
1) голямо товарно съпротивление, в което се получава голямо падение на
постоянно напрежение и за получаване на необходимого анодно напре-
жение е нужно внсоко напрежение на захранващия източник; 2) неси-
метричен изход, което ’създава трудности при свързване на стъпала
със симетричен вход.
2.10.	Нискочестотен усилвател с резисторно-капацитивна
връзка с триод
Схемата на н. ч. усилвател с резисторно-капацитивна връзка с триод е
дадена на фиг. 2.29.
На входа на първото стьпало се подава усилваното напрежение
= а на изхода се получава усиленото напрежение U^-Ugi,
Фиг. 2.29
което се подава на входа на следващото стъпало, като основни елементи
на схемата са електронната лампа Лг, резисторы в анодната верига Ra
раздслителният кондензатор Cg и утечният резистор Rg. При подаване
61
на промеиливо напрежение на входа на стъпалото в анодната верига
протича променлив аноден ток, който създава падение на напрежение в
товарпия резистор Ra, включен в анодната верига.Променливата съста-
вяща на напрежението в товарния резистор представлява усиленият
сигнал, който чрез свързващия (разделителния) кондензатор Cg се по-
дана на решетката на следващата лампа Л2. Кондензаторът Cg отдели
постоянного анодно напрежение на лампата Лу, за да не попадне на
решетката на лампата Л2- Той прекъсва веригата за постоянен ток па
решетката на Л2 и попадналите на решетката й електронни или йонни
заряди не могат да се отведат на катода, в резултат на което решетката
може да получи случаен потенциал относно катода и режимът на работа
на лампата да се наруши.
За избягване на горните нежелателни явления служи резисторът Re,
наречен утечен, който отвежда решетъчния ток на маса. Чрез резистора
Rg се подава преднапрежевие на лампата. Същевременно той участвува
в общего товарпо съпротивление на първото стъпало, тъй като е включен
паралелно на Ra (съпротивлението на Сй обикновено се пренебрегва).
На фиг. 2.29 постоянната съставяща на тока е показана с права
стрелка, а променливата — с вълновидна.
В н. ч. усилватели с резисторно-капацитивна връзка с триод Ra
се избира обикновено от 3Ri до 4Кг-. Кондензаторът Cg има "капацитет
от порядъка па 5000 до 100 000 pF. Тогава той не представлява голямо
съпротивление за ниските честоти. Резисторът Rg е обикновено няколко
пъти по-голям от Ra (от 0,1 до 1 MQ). Избирането на Rg малко е неиз-
годно, тъй като се намалява общото товарно съпротивление на Лг,
което води до намаляване на коефициента на усилване. Избирането на
Rg с извънредно голяма стойност е също неправилно, тъй като натрупа-
ните електрони на решетката не могат да се отведат на маса и лампата
може да се запуши при по-големи амплитуди.
2.11.	Честотна зависимост на усилването
За определяне на коефициента на усилването и честотните изкривявания
при КС-усилвателите е целесъобразно да се използува еквивалентната
схема за променлив ток.
Пълната заместителна схема на усилвател с резисторно-капацитивна
връзка е дадена на фиг. 2.30 и съответствува на схемата на фиг. 2.29,
където първата лампа Л} е заменена с еквивалентен генератор па про-
менлив ток с е. д. н. =ц L/g и вътрешно съпротивление R;. Източникът на
захранване не е показан. В схемата са включени и капацитетитеСак и Со',
конто не участвуват като отделив елементи на схемата, но оказват влия-
ние върху работата на усилвателя. Сак е капацитетът анод-катод на
първата лампа Лл и монтажиия капацитет, а Со' е входният капацитет на
слецващото стъпало и монтажния капацитет на решетьчната верига.
Понеже Сак1< С9', можем да пренебрегаем Сакг или да го прибавим към
। с С„ С0'+Сйк1. В такъв случай общата заместителна схема при-
добпв । вида, дядей па фиг. 2.31, въз основа на която се намира зависи-
мостта па коефициента на усилване от честотата. От фиг. 2.31 се вижда,
че общата еквивалентна схема съдържа два капацитета СЁ и Сй. Капаци-
гетът Cg е включен последователно на Rg, а Со — паралелно. Влияние! о
на капацитетите върху изходното напрежение, а следователно и върху
коефициента на усилване е различно за различните честотни области
(вж. честотен обхват). Нека приложим за точките а и б (фиг. 2.31) тео-
Фиг. 2.30
Фиг. 2.31
ремата за еквивалентння генератор (теоремата на Тевенен), съгласно
която токът 1аб в произволно избрано отклонение аб на една кол кото и
сложна верига може да се намери, като разделим напрежението (за
случая pCg), което би се появило на изводите на това отклонение, на
сумата от комплекса на общото съпротивление (/?,+/?о) наляво от схе-
мата при отворено отклонение аб, т. е. цялата лява част от сложната ве-
рига може да се разглежда като генератор с е. д. н., равно на Е, и вът-
решно съпротивление, равно на Ria.
Ja6~ Ri + Ra ’

Rj-Ra
В, + Ra
Фиг 2.32
След прилагането на горната теорема фиг. 2.31 се редуцира във
фиг. 2.32, след което се съставя уравнение™ за изходното напрежение
па стъпалото:
63
Ri + Rq
<4 =
J
<oco Rg
^с0 + ^
RjRq _ 1_ ^C~0RS
R/ + Ra <^g JL + r
<»Co <g
17.
Знаем, че К ~	.
и gi
След заместване па (7гг, прилагане на
ното преобразувание общата формула
придобнва вида
комплексните числа и съответ-
за коефициента на усилване
1 -+±+1
K-,fa R^
1
х \2
к = -
_____SR' -	(3.1)
l+/WjReC0-^b_.j
П	1 I
където Re = -у-—j р •
Rt + Re + Re
От общата формула (3.1) за К. може да се получи опростен израз за
усилване на ниски и високи честоти.
Коефициентът на усилване за средни честоти /<0 може да се определи,
след като се опрости общата еквивалентна схема на фиг. 2.31. В областта
на средните честоти капацитивното съпротивление на Со е много по-
голямо от съпротивленията Ra и Rg . Понеже Со е включено паралелно
на Rs, то той може да се пренебрегне. Съпротивлението пък на Cg спрямо
Ra и Rg е много малко и понеже Со е включен последователно, също може
да се пренебрегне:
Rg > —U- ~ 0 и Rg < --L- » со .
s О) Cg	в О> со
Новата последователна заместителна схема придобива вида, даден на
фиг. 2.33а, а паралелната заместителна схема съгласно казаното по-
тере се получава на фиг. 2.336 с три паралелно свързани резистори
Ri, Ra и Rg или едно общо Re~ С 1 Г~ и генератор на ток I=SUg
R~i Rq Rg
(фиг. 2.33в). Напрежението в краищата на Rg е Ugg- Коефициентът
на усилване за средни честоти се получава:
/г — ^2* —	__ ср __ с *
~ и~ V ^Ке ~ d Т 1 Г
R'Ra Rg
R> 11 Ri Ri ’
'И
За триоди Ra Rg > Ri,
се пренебрегне:
1
следователно „ е много
Rg
малко и може да
^ = s^~r
R< + Ра
„Pi-Ra	V Ra
Ri + Ra	Ri + Pa'
За нентоди Rt > Ru n Ra < Rgi следователно и са много no-
малки от и могат да се пренебрегнат:
K0 = S.Ra.
От общата формула за коефициента на усилване (3.1) се вижда, че
чнслителят е коефициентът на усилване за средни честоти. От формула
Фиг. 2.33
(3.2) следва, че коефициентът на усилване при усилватели със съпроти-
нително-капацитивна връзка е винаги по-малък от р и се увеличава с
увеличаване на Ra и Rs в сравнение с Rt.
При определяне коефициента на усилване за ниски честоти съпро-
। пвлението на капацитета Со е още по-голямо, отколкото при средни че-
еготи и с още по-голямо основание може
га бъде пренебрегнат. Последователното
I
съпротивление—^ е голямо и за ни-
ски честоти не може да се пренебрегне. От
общата заместителна схема, дадена на
фиг. 2.31, се получава заместителната схе-
ма, дадена на фиг. 2.34. Както се вижда
nr тази схема, успленото от лампата на-
прежение Ua от товарного съпротивление
попада на делителя на напрежение, съ-
< гоящ се от капацитивно съпротивление
п активно съпротивление Rg: изходиият сигнал се взима от съпротивле-
цпето Rg.
Ниекочесто гни усилватели
65
Ако приемем, че напрежението на изхода за средни честоти е равно
ни Uа, което е близко до действителността, можем да напишем отноше-
нного

От електротехниката знаем, че отношението на напреженията
може да се замени с отношението на съответните съпротивления
А\ и Хс, т. е.
Като разделим числителя и знаменателя на Rg и поставим Хс =
получаваме	(
Следователно коефициентът на усилване за писки честоти е равен на
к"= I /К°‘ V '	<3'3>
Същият резултат се получава от общата формула за коефициента на
усилване (3.1), след като пренебрегнем израза « RiC0 в подкоренната
величина.
От формула (3.3) могат да се направят следиите изводи: коефициентът
на усилване за ниски честоти е по-малък от коефициента на усилване за
средни честоти и се намалява с понижение на честотите, капацитета
Cg и съпротивлението Ra-
Физическият смисъл на горното изречение се състои в това, че част
от усиленото напрежение се взема от краищата на Rg (фиг. 2.34) и е по-
голямо, колкото е по-голямо отношението
— Ив 6g Z\g.
Произведенного CgRg се нарича времеконстанта, бележи се с т« и има
дименсия време, понеже
„ „	„ Гкулон! Гволт ! Гкулон! Гампер!
Ч Rg = фарад X Ом =	1.	__J	|_А—	-] =
= секунда.
Времеконстантата те характеризира времето на разреждане на конден-
затора Cg през резистора Rg. Коефициентът на усилване и коефициентът
66
на честотните изкривявания в облл<1 i.i нл nn< i nu чкпин н<| ,* i.iio
дат изразени чрез времеконстаитога па репк i i.'in и i ш pin ।
(3.4)
Следователно, за да се намалят честотните изкривявания в областта
на ниските честоти, е необходимо да се увеличи времеконстантата тг
(фиг. 2.35). Тя не трябва да превишава 0,01н-0,02 s, тъй като тя опре-
дели и времето на разреждане на преходния кондензатор Cg.
Н А’ 1
X, Ахд/ДТ
_L
Фиг. 2.36
В областта на високите честоти коефициентът на усилване може да се
определи, като фиг. 2.31 получи съответната заместителна схема. При
високи честоти съпротивлението на кондензатора Cg е много малко и той
може да се пренебрегне. При тези честоти капацитетът Со започва да
оказва съществено влияние. Както вече се спомена, при използуване на
триодни лампи може да се пренебрегне Rg, а при пентодни — Re
От фиг. 3.3 при пренебрегнати Cg и Rg получаваме
Ua6=E^-^^-Ra-K.Vgt.
Ако приложим за точките а и б (фиг. 2.31) теоремата за еквивалентния
генератор (на Тевенен), получаваме заместителната схема за високи
честоти (фиг. 2.36).
Тогава
= У—-	1
V
където Хс =	и
пли
Кв =	. К° --------- (3.5)
67
В общата формула за коефициента на усилване (3.1) след пренебрег-
.ване на нзраза —* „ получаваме същия резултат.
“н Lg^g
От формула (3.5) се вижда, че коефициентът на усилване в областта на
високите честоти е по-малък, отколкото за средни честоти. С увеличаване
на честотата намалява съпротивлението
на капацитета Со и с увеличение стойно-
стите на Ra и Rg (фиг. 2.37) коефи-
циентът на усилване намалява.
Колкото по-малко е анодното съпро:
тивление Ra и вътрешното съпротивле-
ние на лампата Л1( толкова при по-високи-
те честоти започва да се проявява влия-
нието на шунтиращия капацитет Со.
Така в стъпалата с триелектродни
лампи, конто имат сравнително малки
вътрешни съпротивления, обикновено се
наблюдава малко намаляване на усилването при по-високите звукови
честоти. В стъпалата пък с пентоди, конто имат по-големи вътрешни
съпротивления, намаляването на усилването е по-значително при ви-
соките звукови честоти. Коефициентът на честотните изкривявания в
областта на високите честоти е
Мв = ^- = ]/1 + (Ыв.Св7?/е)2-
При триодите Rie к ъ~“ ’ а пРи пентодите Rie »	•
Получените формули за коефициента на усилване и за коефициента
на честотните изкривявания в областите на ниските, средните и високите
честоти позволяват да се начертае общата честотна характеристика
на н.ч.усилвател с резисторно-капацитивна връзка(фиг.2.38) и направят
някои изводи. Качествеиите показатели на усилвателя са свързани
помежду си така,че условията за тяхното подобряване са противоречиви.
68
Така например увеличаването коефициента на усилване е възможно при
увеличение на Ra и Rg, но това предизвиква увеличаване коефициента
на честотните изкривявания при високи честоти или намаляване на
лентата на пропускане и др. Затова стойностите на елементите на схемата
на усилвателя се избират компромисно.
2.12.	Нискочестотен усилвател
с резисторно-капацитивна връзка с пентод
Предимствата на пентода са, че има голям коефициент на усилване р
и малки междуелектродни капацитети, което позволява да се получат
стъпала с голям коефициент на усилване и малък входен капацитет.
Схемата на усилвател с пентод (фиг. 2.39) се различава от схема с триод
(фиг. 2.29) с наличието на верига за захранване на екранната решетка,
която е свързана с анодния източник чрез резистора Rg2.
В режим на покой, т. е. когато на входа на усилвателя не е приложен
сигнал, напрежението на екранната решетка е равно на разликата
между напрежението на анодния източник Еа и падението на напрежение
на резистора Rg2, т. е. U g2 = E g—I a2-R При прилагане на променливо
напрежение на входа на усилвателя (сигнал) токовете на веригата на
екранната решетка и анода стават пулсиращи. Ако във веригата на
екранната решетка не е включен кондензатор Cg2, то в резистора /?g2
се получава пулсиращо падение на напрежение, което предизвиква
изменение на напрежението на екранната решетка в противофаза с вход-
ного напрежение:
= Еа — ig2  Rgl.
При положителен полупериод на входа токът ig2 се увеличава и напре-
жението на екранната решетка намалява, при отрицателен полупериод
на управляващата решетка токът ig2 намалява и напрежението Ug2
се повишава. Понеже анодният ток зависи от напрежението на управля-
69
ващата и екранната решетка, конто се изменят в противофаза, то резул-
таитппяг иулсиращ аноден ток е с по-малка амплитуда, отколкото при
постоянно напрежение на екранната решетка, в резултат на което се
намалява усилването.
За отстраняване на този недостатък между екранната решетка и
маса се включва кондензаторът Cg? с капацитет около 0,1-i-0,25 pF,
който представлява малко съпротивление за променливата съставяща
на екранния ток. В такъв случай през резистора Rg2 протича само по-
стоянната съставяща на тока и напрежението на екранната решетка
остава постоянно. Освен това' резисторът T?g2 и кондензаторът Cg8
представляват филтър за допълнително изглаждане на напрежението на
екранната решетка. Товарното съпротивление при пентода се взема
някблко пъти по-малко от вътрешното съпротивление на лампите:
= (0,1—0,2) Ri, докато за триодите 7?а=(3-ь5)Д/ (Ri се взема от
справочниците). Това се налага, понеже вътрешното съпротивление на
пентодите е много голямо и за да се получи необходимого напрежение на
анода, трябва да се повиши значително напрежението на източника
на захранване. Освен това при много голямо Ra нарастват честотните
изкривявания при високите честоти. .
Доказахме, че коефициентът на усилване при нискочестотните
усилватели с пентоди може да се представи с опростена формула
K0=SRa, къдетоS — стръмиост на характеристиката в работната точка,
ГА I
изразена в ампери на волт ^-1; Ra—товар вомове(ако 5 е изразено в
то Ra следва да се изрази в kQ). Целесъобразно е стойността на
резистора Ra да се избира по допустимия коефициент на честотните из-
кривявания в областта на високите честоти
И доп-»
Коефициентът на усилване на усилвателни стъпала с пентоди може ориен-
тировъчно да се изчисли по формулата До=(0,05-г-0,15) р, но по абсо-
лютна стойност той е значително по-голям от стъпала с триоди, където
Ао=(О,6-т-О,7)|д., тъй като коефициентът на усилване р на пентодите е
много по-голям от коефициента на усилване на триодите.
Мощността на анодного съпротивление се изчислява по формулата
P = I^.Ra, където 1ао — постоянен аноден ток.
2.13.	Получаване на преднапрежение
Във веригата на управляващата решетка на радиолампата при н. ч.
усилватели се включват две напрежения: едиото е променливото,
подлежащо на усилване напрежение, а другого — постоянно отрицател-
но напрежение, което определи работната точка на лампата върху ре-
шетъчната товарна характеристика и се нарича преднапрежение
70
преднапрежение и
ТИ
Фиг. 2.40

като при паралелно включ-
Преднапрежение™ се подбира така, че да не нрогича piuiri инн к>к и
при работа да се получат минималки нелинейни изкривявания.
По начина на получаването на преднапрежение различавшие
два вида схеми: 1) с независимо или с
2) с автоматично преднапрежение.
Независимо™ преднапрежение се
получава от постоянпотокови източ-
ници — батерии от галванични елемен-
ти, акумулатори или токоизправители.
Принципната схема на включване
на източника на преднапрежение в ре-
шетъчната верига на лампата е дадена
на фиг. 2.40, където ТИ — токоизира-
вител, a Rg — резистор в решетъчна-
та верига на лампата (утечен рези-
стор), на който се подава полезният сиг-
нал Ug__Източникът на независимо™
(фиксирано) напрежение се включва
винаги последователно с източника на
променливото напрежение (сигнала), тъй
ване малкото съпротивление на източника ще шунтира (даде накъсо)
входния сигнал.
Ако лампата работи без' решетъчен ток, източникът на независимо
напрежение работи в режим на празен ход, т. е. върху Rg не се получава
падение на напрежение и неговата стойност не влияе на режима на работа
на лампата.
Независимо™ напрежение се използува обикновено в крайните
мощни усилвателни стъпала. При тях вследствие на високото анодно
напрежение и несъвършения вакуум в лампите може да се получи
ионизация на газа, движение™ на положителните йони към отрицателно
заредената решетка предизвиква във веригата йонен решетъчен ток
igfioii • Йонният ток създава върху резистора /?я падение на напрежението
igUoH-Rg с поляритет (фиг. 2.40), обратен па поляритета на преднапре-
жението Eg, в резултат на което действителното отрицателно преднапре-
жение намалява Eg=Eg—igiuwRg- Колкото стойността на Rg е по-го-
ляма, толкова е по-силно влияние™ на йонния ток върху преднапре-
жението. За намаляване влияние™ на йонния ток при независимо
напрежение в решетъчната верига на лампата не трябва да се включва
съпротивление, по-голямо от предписаното за дадения тип лампа.
Ако независимо™ напрежение се подава от токоизправител, послед-
ният трябва да има добър изглаждащ филтър, тъй като пулсациите
се подават на входа на усилвателя, усилват се и на изхода се получава
усилено напрежение с честота на мрежата (брум).
Вътрешното съпротивление на токоизточника за независимо пред-
напрежение (галванична батерия, токоизправител и др.) се шунтира
с кондензатор с достатъчно голям капацитет, за да не влияе на работата
на схемата.
Автоматичното преднапрежение се получава, като между катода
71
на лампата и отрицателния полюс на анодното напрежение се включи
един катоден резистор Rk .През този резистор протича катодният ток на
лампата, който за триодите е равен на анодния ток (фиг. 2.41). Този ток
(токът на покой) създава постоянно падение на напрежението в краи-
щата на Rk-.
Eg — Ео  Rk >
полярността на което е означена на схемата.
По такъв начин на решетката се получава отрицателно напрежение
спрямо катода.
Фиг. 2.41
Автоматичного преднапрежение представлява част от напрежението
на анодния източник. При усилвателите с фиксирано преднапрежение
напрежението на анода на лампата е
Uа = Еа — /ао Ra,
72
а при,.автоматичного преднапрежение
Ca ~ Ra Rc> Ra ^ао Rk 
Обикновено Eg е много по-малко от Ua и затова при определяне на анод-
ного напрежение Ua често пъти Eg не се взема под внимание.
При подаване на променливо напрежение на решетката на лампата
анодният ток става пулсиращ. Върху катодния резистор се получава
напрежение с постоянна съставяща IaoRk и с променлива съставяща
ia^.Rk с честота на сигнала.
От фиг. 2.41 б се вижда, че променливата съставяща, получена на
Rk, е приложена към решетката последователно. с усилвания сигнал
и в противофаза с него (в схемата знаците в скоби се отнасят за промен-
ливите напрежения).
В положителния полупериод на сигнала за време от Ц до t2 (фиг.
2.41 в) потенциалът на решетката се повишава в сравнение с режима
при покой, следователно анодният ток се увеличава, вследствие на което
нараства и падението на напрежение на Ek- Променливото напрежение
на Rk и променливото напрежение на Eg (на сигнала) са в противофаза.
Това явление на намаляване на входния сигнал вследствие на по-
даване на променливо напрежение на решетката се нарича отрицателна
обратна връзка.
Ако намаляването на усилването е нежелателно, то резисторът Rk
се шунтира с кондензатора Ck (фиг. 2.42), наречен катоден кондензатор.
Катодният кондензатор Ck на практика се избира така, че съпротив-
лението му за ниската гранична честота да бъде от 5—15 пъти по-малко
от Ek-
1
сон Св = 5 — 15’
откъдето
с (5-15). 10* f
Ck = uHRk •
Тогава променливата съставяща на
анодния ток протича през Ck и прак-
тически между точките а и б не се
създава променливо падение на напре-
жението. На решетката на лампата
попада само отрицателно предка
прежение.
Преимуществото на автоматичного
Не е необходим отделен източник. Освен това при използуване на
। автоматично преднапрежение се получава стабилизация на постоянната
съставяща на анодния ток на лампата, което е особено важно при лампи
с влошен вакуум. Ако за сметка на йонния ток на резистора Eg се съз-
дава падение на напрежението, предизвикващо повишаване на потен-
циала на решетката, анодният ток се увеличава, в резултат на което
нараства и преднапрежението. Вследствие на това практически се

!jO.~
Фиг. 2.42
преднапрежение е, че е просто.
73.
iii.к гапопяиа първоначалната разлика на потенциалите между ре-
iiuik.i катод, с което се спира рязкото увеличение на анодния ток.
Педостагьк на автоматичною преднапрежение е възможността за
появявапе на честотни изкривявания в областта на ниските честоти при
памаляваие капацитета на катодния кондензатор Ck- Изменението на
Фиг. 2.43
ностоянната съставяща на анодния ток предизвиква изменение на
преднапрежепието, което при някои режими на работа при мощпите ]
стъпала прави неприложимо автоматичного преднапрежение.
Доту к разгледаните усилватели бяха с триелектродни лампи. I
На практика в н. ч. усилватели често се използуват пентоди в лъчеви
тетроди. За нормална работа на такива усилватели е необходимо не само
анодно напрежение Еао, преднапрежение Eg0, но и напрежение за захран-'
ване на екранната решетка Ug2.
Напрежението на екранната решетка Ug2 може да се получи от отде- i
лен източник, но това оскъпява усилвателя и увеличава размерите му.
Най-често за захранване на екранната решетка се използува източни-
кът за анодно напрежение.
На фиг. 2.43а и б са дадени две много често използувани схеми за
захранване на екранната решетка. В първата схема понижение™ на
напрежение Еа до Ug2 се осъществява за сметка на падението на напре-
жение в Rg2 вследствие протичането на постоянна съставяща на тока
през екранната решетка:
£ __U
Eg, = Еа IOg,  Rg,; Rg, = —j —•
O£,
Капацитетът Cg2 се избира така, че неговото съпротивление да бъде
10 ч-20 пъти по-малко от Rg2.
г 10 4-20	•
= <,> ₽ ’
По такъв начин променливата съставяща на тока на екранната решетка
протича само през кондензатора Cg2 и напрежението на екранната ре-
шетка практически може да се считала постоянно (неизменно).
74
В схемата на фиг. 2.43 б напрежението на екранната решетка се
получава посредством делителя на напрежение, съставен от и Rz.
Кондензаторът Cg2 изпълнява същата функция, както при фиг. 2.43а
и се пзчислява по същата формула, като вместо /?g2 се поставя
Последната схема се използува в случай, когато в състояние на
покой лампата е запушена и токът на екранната решетка е равен на
нула; такъв режим на работа най-често се използува в импулсните
усилватели.
2.14.	Нискочестотни усилватели с дроселно-
капацитивна връзка
Схемата на усилвателното стъпало с дроселно-капацитивна връзка
(фиг. 2.44) се различава от схемата с резисторно-капацитивна връзка по
това, че в анодната верига на неговата лампа вместо резистор се включва
дросел. Чрез дросела се избягва голямото падение на постоянного анод-
но напрежение на лампата, понеже активного съпротивление на намот-
ката на дросела е малко и напрежението на анода Ua0 е почти равно
на напрежението на токоизточника Еа. За променливия полезен сигнал
за товар на усилвателя служи импедансът на дросела -ф (<о £а)2,
където aLa е индуктивного му съпротивление.
В усилвателите с дроселно-капацитивна връзка, наречени още
£С-усилватели, се използуват дросели със стоманен магнитопровод,
при който може да се получи значително индуктивно съпротивление
и почти не се получава падение на постоянно напрежение, докато па-
дението на променливото напрежение е значително. Коефициентът
на усилване при £С-усилвателите се приближава към статичния кое-
фициент на усилване на лампата
Ко=(0,8-j-0,9)p и е значително по-го-
лям от този коефициент при RC-
усилвателите.	0
При дроселно-капацитивни усил-
ватели се получава повишаване (по-
дем) на усилването при ниски че-
стоти, което се дължи на последо-
вателния резонанс между La и Cg.
Гова свойство може да се използува
за корекция на честотните изкривя-
вания.
Свързващият капацитет Cg и утечният резистор Rg имат същото пред-
назначение, както при /?С-усилвателите. При анализ на процесите в
LC-усилвателите е необходимо да се вземат пред вид изходният капаци-
тет на първата лампа Сак, собственият капацитет на дросела С2, пара-
1елен на навивките му, входният капацитет на следващата лампа и
монтажните капацитети, означени всички с прекъсната линия на схе-
мата.
75
Препмуществата на усилвателите с дроселно-капацитивна връзка в
сравнение с усилвателите с /?С-връзка са следните:
I)	дават възможност за пълно използуване на напрежението на
ътхрапващия източник;
2)	получава се по-голямо усилване от едно стъпало;
3)	може да се повдигне честотната характеристика на ниските че-
стоти.
Недостатъците на LC-усилвателите в сравнение с	у си л вате лите
са следните:
1)	значителни честотни и фазови изкривявания;
2)	по-тесен честотен обхват на усилване;
3)	по-голям обем (размери) и тегло;
4)	по-висока себестойност (по-скъп);
5)	поради това, че дроселът е с постояннотоково преднамагнитване
(през него тече постоянен ток), при по-голяма сила на тока е възможно
да се получи магнитно насищане на магнитопровода, вследствие на кое-
то могат да се явят значителни нелинейни изкривявания;
6)	възможност за причиняване на смущения от паразитни магнитим
полета;
7)	неравномерна честотна характеристика;
8)	при неекраниран дросел може да се влияе на други елементи и
апаратури.
За избягване на някои от недостатъците дроселът се прави със спе-
циална конструкция. За намаляване на честотните изкривявания
вследствие намаляването на индуктивността от магнитното насищане
на магнитопровода в него се прави въздушен прорез. За намаляване на
собствения капацитет на дросела намотките му се секционират и др.
Усилвателите с дроселно-капацитивна връзка намират сравнително
ограничено приложение. Употребяват се в случаи, когато е необходимо
по-голямо усилване от едно стъпало като предмощни стъпала за полу-
чаване на голяма изходна амплитуда, като компенсация на намаленото
усилване в усилвателя, причинено в някои честотни области, изобщо
там, където е необходимо голямо усилване в тясна честотна лента. Те
се използуват главно във високочестотната телефонна техника, където
недостатъците им не са от съществено значение (необходима е честотна
лента от 300-н3000 Hz).
2.15.	Нискочестотни усилватели с трансформа торна връзка
Свързването между усилвателните стъпала може да се осъществи с по-
мощта на трансформатор. Принципната схема на н. ч. усилвател с
трансформаторна връзка е дадена на фиг. 2.45. Тук първичната намотка
на трансформатора е включена между положителния полюс на токо-
източника и анода на лампата, а вторичната намотка — между решет-
ката и'катода на следващата лампа. Понякога паралелно на вторич-
иата намотка се включва активен резистор Rg, който има за задача да
иовиши устойчивостта на работата на усилвателя. Г1ринципът на дей-
70
ствие на усилвателите с трансформаторна връзка е следиият. При но
1аване на променливо напрежение на решетката на иървата лампа в
анодната й верига, а следователно и през първичната намотка на транс
форматора протича пулсиращ ток. В резултат на това във вторичната
намотка се индуктира променливо
необходим преходен кондензатор,
напрежение. В такъв случай не е
по-
неже първичната и вторичната намотка
не са галванически свързани помеж-
ду си и на решетката на втората
лампа не може да се подаде постоян-
ного анодно напрежение. Няма нужда
и от утечен резистор, тъй като като-
гът и решетката на следващата(втората)
лампа са свързани галванически по-
средством вторичната намотка на транс-
форматора. В сравнение с 7?С-усил-
ватели усилвателите с трапсформатор-
Фиг. 2.45
на връзка са много по-сложпи, скъпи и
тежки. Трансформаторът при тях се явява като източник на допълни-
телни нелинейни, фазови и честотни изкривявания. Тези усилватели
са чувствителни към въишни смущения, причинени от паразитни Маг-
нитки полета, а магнитного поле на разсейване на трансформатора
може да влияе върху други вериги на усилвателя.
По-съществените предимства на усилвателите с трансформаторна
връзка са следните:
1)	активного съпротивление на първичната намотка па трансфор-
матора е сравнително по-малко в сравнение с анодного съпротивле-
нне на един ЯС-усилвател, което позволява да се използува източник
с по-ниско напрежение;
2)	междуламповият трансформатор се прави обикновено като по-
вишаваш, ^’2-> 1 j , което дава възможност да се получи коефициент
на усилване, по-голям от статичния коефициент на усилване на лампата
р. За да не се влоши много честотната характеристика, препоръчва
се коефициентът на трансформация да не бъде по-голям от 4;
3)	изходът на усилвателя с трансформаторна връзка е с малко съ-
противление и може да се използува при следващи стъпала с решетъ-
чен ток;
4) трансформаторът позволява да се получат на изхода две различии
по стойност и противоположни по фаза напрежения, ако средната точка
на вторичната намотка е изведена, което позволява на изхода да се
включи т. нар. двутактен усилвател на мощност;
5) в областта на високите честоти може да се получи по-голямо
усилване от усилването при средните честоти.
Паралелно на вторичната намотка на трансформатора понякога се
включва резистор Rg от порядъка на десетки или стотици хиляди ома.
Като натоварва трансформатора и по този начин внася затихване в
кръга, който се състои от самоиндукцията и собствения капацитет на
трансформатора, включеното паралелно съпротивление притъпява ре-
зонансная връх на честотната характеристика и следователно израв-
нява усилването на различните честоти. Понякога със сыцата цел
върху трансформатора се включва трета натотка от няколко навивки,
евързани накъсо, конто създава постоянен товар.
За да се получи възможно по-голямо равномерно усилване на раз-
личните честоти, желателно е в трансформаторното стъпало да се упот-
ребява лампа с възможно малко вътрешно съпротивление.
Усилвателите с трансформаторна връзка се използуват там, където
7?С-усилватели са неудобии, напр. за усилватели на напрежения с
голяма амплитуда на изходния сигнал. Те намират приложение, къ-
дето се работи, със сравнително тясна честотна лента, където трябва
да се премине от еднотактно към двутактно стъпало и където трябва
да се получи симетричен изход.
2.16.	Транзисторни усилватели. Схеми и включване
Както при ламповите усилватели, така и при транзисторпите са поз-
нати три осповни схеми на включване: схема с обща база, схема с общ
Фиг. 2 46
емитер и схема с общ колектор (фиг.
2.46 а, б ив).
Схемата с обща база се характери-
зира с малко входно съпротивление —
от порядъка на няколко десетки ома и
голямо изходно съпротивление — ня-
колкостотин килоома. Коефициентът
на усилване на ток е приблизително
единица, а на напрежение — няколко
десетки пъти. В нискочестотните усил-
ватели се използува твърде рядко по-
ради малкото входно съпротивление.
Широко приложение намира във в. ч.
усилватели поради добрите си честот-
ни свойства.
г Схемата с общ ейитер е основна в
транзисторните усилватели. За нея е
характерно средне входно съпротивле-
ние — няколко килоома, и не много ви-
соко изходно—мяколко десетки килоома.
Коефициентът на усилване на ток е равен на коефициента на усил-
ване на ток на транзистора, а на напрежение — както при схема с
обща база.
Схемата с”общ колектор се характеризира с високо входно съпро-
тивление — от порядъка на десетки и стотици килоома, и ниско изходно
съпротивление — няколко десетки ома. Тя намира приложение в н. ч.
усилвателите за получаване на високоомни входове и за междустъпално
съгласуване.
78
2.17.Схема с общ емитер
На фиг. 2.47 е показана схема на стъпало с общ емитер. На схемата
са показани само променливотоковите вериги. Ще бъде разгледан въ-
просът за определяне коефициента на усилване на напрежение.
Под влияние на напреже-
пието UBI- през входната вери-
га на транзистора протича то-
кът 16, определен от израза
където hiv е входното съпро-
гивление на транзистора в схе-	фиг 2 47
ма с общ емитер.
Известно е, че токът в колекторната верига се определя от тока в
базисната верига и коефициента на усилване на ток в схема с_общ
емитер:
Изходното напрежение се получава като произведение
и еквивалентната стойност на
паралелно включените Rk и
от тока ik
7?тов •
ПИЗх — ik Т^екв »
Rk. R
където /?екв = -р—т-р---
’ ^тов
Коефициентът на усилване
Iпение на {7,13Х към (7ВХ:
на напрежение се определя
като от но-
^изх ik ' ^екв
е вх	^вх
^21е ‘ 1б ' ^екв
17вх
Ik — ^21е • ^6 •
ь . 1Х . р
ге21е ь
rai io
^21 е ' ^екв
^Пе
Свх
Естествено горната формула е ориентировъчна, тъй като не отчита
шунтиращото влияние на изходната проводимост на транзистора и е
толкова по-точна, колкото ReKB е по-малко. При голяма стойност на ReKl..
формулата придобива вида
^21 е  ^екв
1е О “Ь ^екв  ^22е)
79
2.18. Определяне постояннотоковия режим
на усилвателно стъпало
За да функционира правилно едно транзисторно усилвателно стъпало,
е необходимо на електродите на транзистора да бъдат подадени опре-
делени напрежения, обуславящи протичането на базисен и колекторен
Фиг. 2.48
ток. Начинът за подавале на колекторно напрежение е, както при
лампите — посредством резистор Rk. Възможно е да се използува дро-
сел или трансформатор, но гакива Схеми са скъпи и не се използуват
в предусилвателни стъпала.
На фиг. 2.48 а, б са показали начини за подаване на базисно напре-
жение (базисен ток) — чрез резистор R6, или чрез базисен делител на
напрежението.
Така показаните схеми представляват схеми на усилвателни стъпала
на напрежение.Те нямат практическо приложение,тъй като под влияние
на температурата параметрите на транзисторите се променят, което
води до изместване на работната точка. Затова практическо приложение
имат схемите, при конто посредством термостабилизация или термоком-
пенсация се постига стабилизиране на работната точка.
2,19. Стабилизиране на работната точка
л
Под влияние на температурата силно изменение претърпява обратният
колекторен ток (/кб0), който се удвоява при нарастване на температурата
с 8-^10сС. Освен това за протичането на постоянен колекторен ток
80
необходимого поляризиращо напрежение емитер-база (Uc6) трябва да се
намалява с по 1,5-г-З mV при увеличение на температурата с един градус
Освен това при увеличение на температурата се увеличава коефи-
циентът на усилване на ток, което също води до изместване на работната
точка.
Сумарното въздействие на посочените фактори води до нарастване на
колекторния ток при увеличение на температурата и до опасност от
излизане от линейния участък на характеристиката, при което се
нарушава правилната работа на стъпалото.
Термостабилизацията представлява метод за стабилизиране на ра-
ботната точка, при който се използуват схеми, противодействуващи на
изместването й.
Тук се въвежда понятието температурна нестабилност S, характери -
зираща стабилизнращите свойства на схемата:
където
А1К е измененнето на колекторния ток в схемата с термо-
стабилизация;
Д/Кб(, — изменението на стойността на обратния колекторен ток..
Колкого е по-голям коефициентът S, толкова схемата е по-нестабилна
гемпературно. На практика добра температурна стабилност имат схе-
мите, характеризиращи се с Ss5->7. Термокомпенсацията е метод
за стабилизиране на работната точка с помощта на резистори с голям
отрицателен температурен коефициент (термистори) или с помощта на
иолупроводникови диоди.
На фиг. 2.48 в е показана схема на температурна стабилизация чрез
обратна връзка от колектора към базата. Схемата действува по следния
начин:
—	при увеличаване на температурата се увеличава колекторният
гок /к;
-	в резултат на това се увеличава падението на напрежение в ре-
зистора RK, т. е. напрежението на колектора на транзистора намалява;
—	в резултат на намаляването на напрежението UK базисният ток,
•пределен от израза
<ъщо намалява;
—	намаляването на базисния ток води до намаляване на колекторния
гои, т. е. увеличението на !>, вследствие увеличение на температурата
среща противодействието на схемата.
Коефициентът на температурната нестабилност се определи ио
формулата
С 11нскочестотни усилвателя
От тази формула може да се заключи, че иосочената схема на термо-
стабилизация работи добре при големи стоимости на колекторното
съпротивление.
Недостатък на схемата е наличието на отрицателна обратна връзка
от колектора към базата на транзистора, конто намялява коефициента
Фиг. 2.49	Фиг. 2.50
на усилване и понижава входното съпротивление. Практически се
използува схемата, показана на фиг. 2.49, при която посредством
кондензатора С се премахва обратната връзка по променлив ток.
Схемата с термостабилизация посредством обратна връзка от ко-
лектора към базата намира по-широко приложение при употреба на
силициеви транзистори.
Най-често се използува схемата с емитерна термостабилизация
(фиг. 2.50).
При увеличение на температурата колекторцият ток нараства,
вследствие на което се увеличава падението на напрежение в емитерния
резистор Re, т. е. повишава се напрежението Ue. Тъй като напреже-
нието, подадено на базата U6 от делителя RjR2, не се променя, разли-
ката между Ue и U6 намалява, т. е. поляризиращото напрежение U6e
намалява, което води до намаляване на колекторния ток. Или, с други
думи, схемата противодействува на изменението на колекторния ток.
Необходимите условия за постигане на добра температурка стабил-
ност са:
1. Напрежението Ue да бъде много по-голямо от напрежението U6eT
т. е. при германиевп транзистори Ue^ 1-ъ2 V.
2. Базисният делител да бъде нискоомен.
Коефициентът S за тази схема се определя по формулата
където ₽екв. делб еквивалентно съпротивление на базисния делител:
г> _____ Ri
Кекв.дел ~ R1 + R3'
82
Резисторът Re създава отрицателна обратна връзка по ток, с което
се намалява усилването на стъпалото. За отстраняването й служи
кондензаторът Сс, който дава накъсо Ре за променливия ток.
На фиг. 2.51 е показана схема на термокомпенсация с термистор с
отрицателен температурен коефициент.
Фиг. 2.51
При повишение на температурата колекторният ток се увеличава.
Но съпротивлението на термистора под влияние на температурата на-
малява. В резултат на това поляризиращото напрежение U6, подавано
на базата на транзистора, намалява, което води до намаляване на ко-
лекторния ток, т. е. до възстановяване на положението на работната
точка.
Посочената схема не намира практическо приложение поради след-
ннте причини:
83
1.	При ниска температура съпротивлението на термистора нараства
много и е възможно напрежението U6e да стане голямо, което би довело
до протичането на голям колекторен ток. При малки стойности на RK
това би довело до повреда на транзистора.
2.	При високи температуря съпротивлението на термистора става
малко и е възможно да се получи запушване на транзистора.
Горните недостатъци са избягнати в усложнената схема, показана на
фиг. 2.52.
2.20.	Транзисторни двойки
На практика най-широко разпространение са получили двустъпалните
транзисторни усилватели с галванична връзка между транзисторите
Предимствата им са:
— голям коефициент на усилване;
— намален брой кондензатори и оттам намалени честотни изкри-
вявания в областта на ниските звукови честоти.
Показаната на фиг. 2.53 схема има проста конфигурация. При нея
базисният ток на транзистора Тл се подава посредством резистора Rs
Фиг. 2.53
При повишение на температурата колекторните токове на Тг и Т2
<се!увеличават. Първо ще бъде разгледано противодействието на схемата
па изменението на тока през Т\.
Увелнчението на колекторния ток на Тх води до увеличение паде-
нието на напрежение в RKi. Тъй като напрежението на колектора на 7\
разликата от захранващото и падението в RKl при увеличение на тока,
от намалява. Базата на Т„ получава по-ниско напрежение и токът прев
Т2 намалява и падението на напрежение в Re2 намалява. Базисният ток
a също намалява, тъй като се определи по формулата
84
Намалението на /б1 предизвиква намаляване на колекторния ток.
на Ту, т. е. стремеж към възстановяване на работната точка.
Нарастването на колекторния ток на 7’., под влияние на темпера-
турата увеличава напрежението Ue2, тъй като
Ue, — !к2  Re, 
Увеличава се базисният ток на Ту, нараства и колекторният му ток,,
в резултат на което напрежението на базата на Т2 намалява. При нама
ляване напрежението на базата на Т2 се намалява колекторният му ток,,
т. е. схемата се противопоставя на изместването на работната точка и на
транзистора Т2.
За да се получи температурно стабилен режим и на двататранзистора,
необходимо е да бъдат спазени някои условия, между конто:
—	резисторът R6y да има малка стойност;
резисторът RKy да има голяма стойност;
—	транзисторът Ту да има малък обратен колекторен ток.
Кондензаторът Се2 премахва отрицателната обратна връзка (ООВ}
по променлив ток.	$Ц|
Тази схема се използува предимно при работа със силициеви тран-
зистори.
Друга твърде разпространена схема на транзисторна двойка е пока-
зана на фиг. 2.54. При нея температурната стабилизация се постига
ноотделно за всеки транзистор посредством емитерните резистори Rel
и Re2 и общо за схемата чрез резистора Ro6, създаващ отрицателна обрат-
на връзка, стабилизираща режима на транзисторите.
Схемата на фиг. 2.55 е изпълнена с два транзистора с различна про-
водимост, благодарение на което се постигат високи качествени пока-
затели с минимален брой елементи. При нея са налице две обратни
връзки, стабилизиращи постояннотоковия режим, едната от емитера
на Т2 към базата на Ту, другата от колектора на Т2 към. емитера на Ту.
При изчисляване коефициента на усилване на напрежение на тран-
зисторните двойки се вземат пред вид никои практически положения:
1.	Токът през транзистора 7\ се избира малък, за да се получи ниско
ниво на шумовете.
2.	Вторият транзистор обикновено работи с по-голям колекторен
ток — за да може да осигури достатъчна амплитуда на изхода на двой-
ката при включване на по-ниски товарни съпротивления
Фиг. 2.55
При избор на малък колекторен ток на 7\ стойността на резистора
се получава от порядъка на няколко десетки килоома, т. е. значител-
но по-голяма от входното съпротивление на Т2 — няколко килоома.
Това дава основание да се смята, че товарного съпротивление на тран-
зистора 7\ е входното съпротивление на Т2. Или за коефициент на усил-
ване на напрежение на транзистора 7\ получаваме
„	h2\eTt-hl\eT,
1\UT = ---ТГ----- '
'*	"ПеГ,
Коефициентът на усилване на напрежение на транзистора Т2 се опре-
дели по формулата
=
^2ЛеТ,  ^к,
hlleT,
Общият коефициент на усилване е произведението на Kuti и Кит2-
Ки — Кит - Киг —
^2\еТ,  ^ПеТ,
^1 \е1\
^21еТ, ' ^к,
hlleT,
h2\eTx  h2leT.
hHeT,
RKt
86
2.21.	Качествени показатели на усилвателите на мощност
Нискочестотните усилватели на мощност се различават от усилвателите
на напрежение по това, че полученият на изхода им усилен електрически
сигнал е изкривен по форма спрямо подадения на входа на усилвателя.
Това се дължи на факта, че от тях се .изисква по-голяма изходна
електрическа мощност. За получаването й на входа на усилвателя
грябва да се подаде сигнал с по-голяма амплитуда. В такъв случай се
работи и в криволинейната част на динамичната характеристика,
което предизвиква изменение на формата на подадения на входа елек-
трически сигнал. Затова и качествените показатели на тези усилватели
се различават в известна степей от качествените показатели на усилва-
телите на напрежение.
2.22.	Нелинейни изкривявания
Нелинейните изкривявания в усилвателите на мощност се дължат на
три фактора:
1.	На нелинейността на динамичната характеристика на активните
елементи..
2.	На протичането на решетъчен ток в лампите.
3.	На намагнитването на магнитопровода на изходния трансформа
гор.
Понятие за нелинейните изкривявания може да се добие от вида на
формата на получения на изхода сигнал, сравнена с формата на пода-
дения на входа сигнал. Колкото измененията във формата са по-големи,
толкова нелинейните изкривявания ще бъдат по-големи.
Нелинейните изкривявания могат да се определят чрез измерване на
коефициента на хармонични изкривявания (клирфактора).
Стойността на коефициента на хармонични изкривявания зависи от
предназначението на усилвателя.
При усилватели за висококачествено възпроизвеждане той се движи
в границите от 0,5 до 1,5% за обикновено възпроизвеждане от 2 до
5%, а за усилватели, към конто се предявяват малки, изисквания, стой-
постта му може да достигне до 10%.
2,23.	Номинална мощност на усилвателя
Мощността,която отдава усилвателят на товара си, зависи от амплиту-
дата на подадения на входа му сигнал и характеристиката на лампата,
която участвува в схемата. При по-голяма амплитуда на входа отдаде-
пата мощност на товара е по-голяма и обратно. Но с увеличаване на
амплитудата на входния сигнал се използува все по-голяма част от ха-
рактеристиката на лампата, т. е. навлиза се все повече в нелинейната
част на характеристиката (фиг. 2.56). От това следва, че ще се увелича-
лат нелинейните изкривявания на тока, преминаващ през товара.
87
Затова максималната полезна мощност на усилвателя, която може
да отдаде на товара, се определя чрез допустимите нелинейни изкривя-
вания. Под номинална мощност на усилвателя се разбира тази мощност,
която усилвателят може да отдаде на товара си при допустимия за слу-
чая коефициент на нелинейни изкривявания.
2.24.	Коефициент на полезно действие
Усилвателите са преобразуватели на постояннотоковата мощност на
токоизточника в променливотокова. Това се извършва чрез радиолам-
пата, действието на която се командува от захранващите постоянни
напрежения и променливото напрежение, подавано на входа й за усил-
ване.
При преобразуването на постояннотоковата мощност в променливо-
токова се получават загуби, конто могат да се изразят с отношението на
^олучената променливотокова мощност Р~ и изразходваната от токо-
източника постояннотокова мощност Това отношение се нарича
коефициент на полезно действие на усилвателя
л
' о
р~
Той се дава в процента, понеже отношението е винаги по-малко от
единица, и се умножава по 100:
г) % 4= 100.	(4.2k
88
Коефициентът на полезно действие е важен показаiел на мощпитс
усилватели, защото изразходваната постояппотокова енергия при тях
е голяма. Увеличаването на коефициента на полезно действие означава
по-малка консумирана мощност от мрежата, по-малки размери на то-
коизправителя и филтърните групи, по-малка стойност на всички съо-
о1 жения и на консумираната мощност.
Най-малък коефициент на полезно действие имат еднотактните
усилватели клас А, който е от порядъка до около 20%, а най-голям —
крайпите противотактни усилватели клас В, при конто гой може да
цостигне до 70%.
При мощните усилватели намира приложение промишленият кое-
фициент на полезно действие. Той се определя от отношението на полу-
чен ата върху товара променливотокова мощност и цялата мощност,
консумирана от усилвателя (за анодни, отоплителни, решетъчни и
други напрежения).
Промишленият коефициент на полезно действие е винаги по-малък.
от к. п. д., определен с израза 4.2.
2.25.	Вътрешно (изходно) съпротивление на усилвателя
Усилвателят може да се разгледакато токоизточник с вътрешно съпро-
гивлвние R, и определено е.д.н. В случая вътрешното съпротивление
представлява изходното съпротивление на усилвателя, погледнат откъм
изходните му клеми.
Вътрешното съпротивление на усилвате-
ля е важен показател, защото от него зави-
ся стабилността на изходното напрежение на
усилвателя. От фиг. 2.57 се вижда, че при пра-
»си ход (без товара /?т) напрежението на изход-.
ните клеми /, 2 7/изх ще бъде по-голямо, от-
ьолкото при наличието на 7?т през което пре-
минава токът I. Напрежението при празен ход
— Е, а при включване на товар t/ll3X —
I R, , но (7ИЗХ = U,!3X1 — I .Ri, така че
И..» ।	/ • R. + i-Ri; оттук 1	••
Промяната на RT ще води до изменение на
юка, оттам и до изменение на падението на
напрежение във вътрешното съпротивление, от
Фиг. 2.57
което ще се измени из-
ходното напрежение на усилвателя.
Измененеието на изходното напрежение ще бъде толкова по-малко,
колкото по-малко е R.. Ярък пример за приложението на този извод
може да се намери при усилвателите, използувани в радиофикационните
мрежи. Техният товар се мени непрекъснато с включване или изключва-
н<- па абонатите в даден момент. От това би следвало да се променя и
изходното напрежение, т. е. абонатите ще слушат с различно ниво на
89-
възпроизвеждане. Затова тези усилватели трябва да имат много малко
вътрешно съпротивление.
Освен тези важни качествени показатели на усилвателите на мощност
трябва да се имат пред вид и аналогичните качествени показатели,
изучеии при нискочестотните усилватели на напрежение.
2.26.	Еднотактен усилвател на мощност с триод
На фиг. 2.58 е показана принципната схема на еднотактен усилвател
на мощност с триод.Чрез Cg се подава променливотоковият сигнал за
усилване. Към анода на лампата е свързана първичната намотка на
трансформатора, през която се подава и анодното напрежение Еа.
Обикновено товарният резистор свързан към вторичната намотка на
трансформатора, е електродинамичен високоговорител.
От принципната схема на усилвателя се вижда, че анодният товар
ще бъде различен за постоянния и променливия ток. За постоянния ток
Фиг. 2.58
Фиг. 2.59
аноден товар га е активното съпротивление на първичната намотка на
трансформатора га=гг. Обикновено гг е от порядъка на няколкостотин
ома.
На фиг. 2.59 е дадена заместителна схема на изходния трансформа-
тор за средни честоти, при конто се пренебрегват индуктивността на
първичната намотка и индуктивността на разсейване. Означени са при-
ведените към първичната намотка съпротивления на вторичната на-
мотка г'2 и товарното съпротивление В такъв случай анодният
товар за променлив ток ще бъде
Га = о + г2 + R2 = Tj +		(4-4)
Като се сравнят анодните товари за постоянен и променлив ток,
се вижда, че анодният товар за променлив ток е по-голям. От това след-
ва, че наклонът на динамичната товарна характеристика ОЕ ще бъде
по-малък от наклона на статичната товарна характеристика (фиг. 2.60).
която е почти вертикална.
90
На фиг. 2.60 са дадени анодните статични характеристики на триод-
на лампа. За начертаване на динамичната характеристика е необхо-
димо да се знае работната точка на лампата, която е пресечна точка
Фиг. 2.60
между статичната товарна характеристика и статичната характеристика
с параметър
Eg, —	la, Rk •
(4.5)
Като се знаят променливият аноден ток и анодното напрежение на
товара и работната точка, могат да се изчислят консумираната постоян-
нотокова мощност от захранващия токоизточник:
Т5захр = fa, Еа j
(4.6)
отдадената полезна мощност на анодния товар
__ 'a-Ua
2
(4.7)
Рп°Л ~ 72.72“ “
91
и загубната мощност в анода на лампата
Рзаг ” Рзахр	Рпол >
(4.8)
където РГ1 е разсеяната ностояннотокова мощност в първичната намотка
на трансформатора:
Рг, = l'j . Ia.
(4.9)
Тази мощност трябва да се има пред вид при практичните начисления
на усилвателя.
От направените изводи и фиг. 2.60 може да се види, че консумираната
ностояннотокова мощност от захранващия токоизточник е пропорцио-
нална на лицето на правоъгълника АВСЕа, полезната променливото-
кова мощност, отдавана на анодния товар — на лицето на триъгъл-
ника ODE, а разсеяната ностояннотокова мощност в първичната на-
мотка на трансформатора — на лицето на правоъгълника АОЕаоЕа.
Коефициентът на полезно действие на усилвателя се определя от
израза
Рпол	I ‘а иа
’’“‘EJ+'r,	2 <.£а>
(4.10)
2.27.	Апроксимация на ламповите характеристики и оптимален
режим при постоянно възбудително напрежение
На фиг. 2.60 са дадени статичните характеристики на триода ia=E(ea)-
От нея се вижда, че статичните характеристики са прави линии в по
голямата част и само в долния край са закривени. Освен това те са ус-
поредни и отстоящи една от друга на еднакво разстояние. Както видяхме
по-горе, чрез статичните характеристики може много просто и нагледно
да се определят всички мощности, конто ни интересуват за еднотактния
усилвател на мощност.
За да се опростят теоретичните изчисления и изследвания на едно-
тактния усилвател на мощност, статичните характеристики могат да се
заместят с прави, конто са продължение на правата част на съответната
статична характеристика към оста еа до пресичането й. С това изчезва
криволинейната част на статичната характеристика и анодният ток може
да се определи от следнпя израз:
(р [ / \	/	р \
eg+	+	(4.11)
където
еа е моментната стойност иа анодното напрежение:
ia — на анодния ток;
еЕ — на решетъчното напрежение, а
S и р са стръмността на лампата и статичният коефициент на усилване
на лампата.
92
Като се пренебрегне Uo, т. е. като се приеме, че опростената статична
характеристика при eg=0 минава през началото на координатната си-
стема, с което се допуска грешка, не по-голяма от 10%, се получава
резултатът на формула 4.11. Вижда се, че апроксимираните характе-
ристики са прави линии, което означава, че ляма да има нелинейни из-
«кривявания. Това не е недостатък, тъй като нелинейните изкривявания
могат лесно да се изчислят от действителните характеристики на лампата.
2.28.	Еднотактен усилвател на мощност с пентод
Известно е, че формата на характеристиките на пептодите е различна
от формата на харалтеристиките на триодите. Докато статичните пара-
метри на триодите р., S и Д,- са сравнително постоянни в работната
облает, при пенто дитете се изменят значително. Ето защо определянето
на оптималния режим при пентодите не може да стане аналитично, а се
Фнг. 2.61
извършва графоаналитично, като се използуват действителните ха-
рактеристики на лампата, без да се идеализират. По тях се определи
приблизителното място на работната точка, а след това се изеледва
как се изменят останалите параметри — изходна мощност, к. п. д.,
нелинейни изкривявания и др., с изменението на анодния товар.
Обикновено работната точка се избира в средата на статичните ха-
рактеристики аноден ток, анодно напрежение (фиг. 2.61). Причината за
такова избиране е фактът, че при синусоидално възбудително напре-
жепие възбуждането на лампата е симетрично спрямо работната точка.
93
11<>н< hi •«>.i.ни.। nuuiii<iMni<< Ын и inn i л hi i.iMn.na, се ограничава
<n vi.iiipin.ii.i x.ip.ihк pin iiiiui < ii.ip.iMri i.p С/, 0 (над нея решетката e
поломкиic.in.। и npoiipij peinci i.qeii ток) и абсцисната ос (проводимостта
па лампа га е едпопосочиа), то при определено напрежение Еао променли-
впя г ток 1а ще има най-голяма амплитуда, ако работната точка е някъде
около средата на статичните характеристики. От фиг. 2.61 се вижда, че
те са почти хоризонтални в горния си край. От това следва, че при малък *
аноден товар га1 променливото анодно напрежение Uai rai.Ia ще бъде
малко и изходната мощност, която е пропорционална на лицето на три-
ъгълника CMj/Bj, ще бъде също малка. Ако га се увеличи, анодното на-
прежение Ua също ще се увеличи, понеже 1а се изменя съвсем слабо
поради хоризонталния характер на характеристиките (например
Еаз=газ 1а) и изходната мощност, която е пропорционална на лицето на
триъгълника 0A3Bs, също се увеличава. Това увеличаване обаче ще
продължи до извивката на статичната характеристика, след която анод-
ният ток започва бързо да намалява. Очевидно е, че при оптимален ано-
ден товар динамичната характеристика минава в началото на извивка-
та на статичната характеристика es—0.
Следва, че анодният ток може да се определи от изразите
, _ 1 
*а9 — 2 la max ,
/ 1 .
'а — 2 тах
От фиг. 2.61 се вижде, че при зададено захранващо напрежение
Еао могат да се определят координатите на работната точка ее=Еав
и !а = /со и амплитудата на променливия аноден ток 1а-
От фиг. 2.61 може да се определи също и амплитудата на променли-
вото анодно напрежение
U а —	min ,
тагана Г —	Еаа~еатт _ 2 а, ~~' еа min)
I U1	Г а   ---- ;---------- - ----;-------
7 о	la max	la max
2
и изходната мощност
П ^а '	еа min)' га max
“и»х — о —	л----------
Консумираната мощност в анодната верига е
. »
£ i
Р, р г ________________	' a max
коис — ^а0 - Ja0 — g ’
Коефициентът на полезно действие е
'^изх
р—
'коме
^д0 ga min) • max
4	_ 1 f 1 min
£ i	2 \1 ~F
a, ‘ la max	\	^а9
2
(4.40)
(4-41)
(4.42)
(4.43)
(4.44)
94
От горните изрази може да ее нлправп и шодьт, че захрашшщот
напрежение Еао трябва да има голяма стойност, защото с увеличаваш-ш
му се увеличават всички величини. При най-голямо възможно
1
коефициентът на полезно действие ще клони към *1=<у. стойност, зла
чително по-голяма от коефициента на полезно действие па триодите.
Максималната стойност на захранващото напрежение може да се
определи от израза за максималната загубна мощност в анода, която се
пцлучава при невъзбудено стъпало:
Е i
U	_ ае • а шах
* заг. шах — п ’
откъдето
9 Р
(4.45)
la max
Тогава максималната полезна нроменливотокова мощност ще бъде
вол. max —
9 Р	\
заг- max	\ .
--------------Р I L
;------------a min J a max
< a max	/
4
заг.тах
~2
еа min ’ la max .(4.46)
4
Ако захранващото напрежение се увеличи над определената във
формула (4.45) стойност/.изходящата полезна мощност не се увеличава.
Затова неговото увеличаване над тази стойност не се допуска в прак-
тиката.
2.29. Нелинейни изкривявания
Нелинейните изкривявания при усилвателите с пентод зависят от стой-
ността на анодния товар. При малки стойности на анодния товар дина-
мичната характеристика ia(eg) (фиг. 2.62) има форма на парабола, което
означава, че изходното напрежение ще бъде изкривено по форма и не-
линейните изкривявания ще зависят предимно от амплитудата на вто-
рата хармонична и ще се определят аналогично, както при усилвателя
с триод.
С увеличаването на анодния товар (газ — фиг. 2.62) кривината на
динамичната характеристика намалява, но при голямо увеличение
динамичната характеристика получава извивка и в горния край. В та-
къв случай за определянето на нелинейните изкривявания започват
да играят роля и по-висшите хармонични, амплитудите на конто на-
растват и не могат да не се вземат под внимание. Обикновено при опре-
деляне на коефициента на нелинейните изкривявания се вземат пред
вид хармоничните (до четвъртата хармонична):
1/ /2 . /2 I /2
tf% =	. 100
«1
(4-47)
95
При подаване на възбудително напрежение на първата решетка
е& —	+ Hgcos<o/
в анодната верига ще протече ток от вида
G z Аз ср "р COS (jl> t /С2 COS 2 СО t -p la, COS 3 CO / -p /я< . COS 4 <o /,
където	(4.48)
ia e моментната стойност на анодния ток;
la ср = la, -р А la, — средиата стойност на анодния ток;
lat,ya,, 1а., > 1а, са амплитудите на първата, втората, третата и чет
въртата хармонична
Ф«г. 2.62
Определянето на тези пет неизвестни може да стане, като се обра-
зуват пет уравнения, конто се получават, като на (at се дават последо-
вателно стойкости 0°, 60', 90', 120' и 180 . След решаването на уравне-
нията се}получават стойностите на амплитудите на четирите хармонични,
конто се заместват в из,раза (4.47). и се определя коефициентът на нели-
нейните изкривявания.
От изследването на нелинейните изкривявания е установено, че
те са минимални при аноден товар, при който втората хармонична
1.2 0.
Обикновено анодният товар на този вид усилватели е динами-
96
чен високоговорител, входният импеданс на който е честотно зависим.
При по-високи честоти той се увеличава вследствие индуктлвността на
грептящата бобинка на високоговорителя. Това означава увелпчаване
па нелинейните изкривявания. Този недостатък може да се избегне,
като паралелно към първичната намотка на изходния трансформатор
се свърже едва RC трупа. Ако стойностнте на тази трупа се изберат така,
че да се изпълни условието
R~ra	С = ±-
'а
където
La T^s, + ^-2
е общата индуктивност на изходния трансформатор, съставена от ин-
дуктивността на разсейване на първичната и вторичната намотка,
приведена към първичната Lsl, L'S2, и индуктивността на вторичната
намотка, приведена също към първичната намотка.
При изпълнение на горните условия товарного съпротивление на
лампата ще бъде активно и постоянно, което означава, че нелинейните
изкривявания няма да се увеличават при високите честоти.
Паралелното свързване на 7?С-групата към първичната намотка на
трансформатора води обаче към допълнителни загуби на полезна мощ-
ност в него, което довежда до намаляване на к.п. д. на усилвателя.
За намаляване на загубите обикновено R се избира от 1,5 до 2 пъти га.
Освен лампата нелинейните изкривявания внася и изходният транс-
форматор.
2.30. Двутактни усилвателни стъпала на мощност. Общи
сведения и характеристики
I днотактните усилватели на мощност притежават редица недостатъци,
но-важни от конто са:
1.	Малък коефициент на полезно действие, стойността на конто е от
порядъка на 15% 4-45%. Това означава, че за получаване на определена
полезна изходна мощност трябва да се осигури толкова по-голяма постоян-
потокова мощност, колкото коефициентът на полезно действие е по-
малък. Това изисква пък по-голяма изправителна трупа, което е ико-
иомически неизгодно.
2.	Лоша използуваемост на лампата. При липса на сигнал Ра е
максимална, а при сигнал намалява.
3.	Нелинейните изкривявания са големи, защото за получаване на
по голяма полезна мощност трябва да се увеличи амплитудата на въз-
будителното напрежение, а това води до работа в криволинейната част
иг характеристиката на лампата.
4.	Магнитопроводът на изходния трансформатор се използува зле,
понеже през първичната му намотка протича постоянен ток, който го
7 I [искочесто гни усилватели
97
преднамагнитва. Това води до появата на нелинейни изкривявания при
по-голяма амплитуда на полезния аноден ток. Налага се увеличаване на
обема на трансформатора и усложняването му.
Фиг. 2.63
При двутактните усилватели тези недостатъци се избягват, ако се
спазят следните условия:
1.	Двете лампи, свързани в противотактна схема, да бъдат с еднакви
качествени показатели и да работят в еднакъв режим.
98
2.	Вьзбуждането им да бъде с еднакви амплитуди, но с противопо-
ложен поляритет.
3.	Изходният трансформатор да бъде симетричен и магнитните по-
тоци, създавани от променливия аноден ток в двете половили на пър-
вичната му намотка, да се сумират.
На фиг. 2.63 са показали принципните схеми на двутактии усилва-
телни стъпала с триоди и пентоди.
На първичната намотка иа входния трансформатор ТР1 се подава
промепливото нискочестотно напрежение от предусилвателя. Към
двата края на вторичната намотка на същия трансформатор се свързват
управляващите решетки на лампи 1 и 2. Когато се използува автоматич-
но преднапрежение, средната точка на вторичната намотка на входящия
трансформатор се свързва с катодите на лампите през резистора RK
и към нея се подава минусът на анодния токоизточник. Когато се подава
постоянно преднапрежение, към средната точка на вторичната намотка
се свързва отрицателният полюс на източника за рсшетъчно иреднапре-
жение, а положителният му полюс и отрицателният полюс на анодния
токоизточник се свързват към катодите на лампите. Анодите на лампите
се свързват към първичната намотка на изходния трансформатор Тр2,
а към средната й точка се свързва положителният полюс на анодция
токоизточник. Към двата края на вторичната намотка на изходния транс-
форматор се свързва анодният товар (високоговорителят или радио-
транслационната мрежа).
Понеже управляващите решетки на двете лампи са свързани с
противоположните краища на вторичната намотка на входния трансфор-
матор, при увеличаване на напрежението на управляващата решетка
на едната лампа напрежението на управляващата решетка на другата
лампа намалява и обратно. Това означава, че подаваните напрежения на
управляващите решетки на двете лампи са с противоположен поляритет.
Ако приемем, че възбудителното напрежение на JK е
Ut = Ug cos <o t,
възбудителното напрежение на Л2 ще бъде
U„ = — Ug cos о t.
В съответствие с изменение™ на напрежението нй решетките на
лампите ще се измени и техният аноден ток. Когато анодният ток iol
в едната лампа нараства, анодният ток в другата — ia2 намалява.
В следващия полупериод ще се получи обратното.
Понеже тези два тока преминават през двете половили на първичната
намотка на изходния трансформатор в противни посоки, увеличаването
на анодния ток в едната половина и одновременного намаляване на
анодния ток iai в другата половина ще създадат във вторичната намотка
на изходния трансформатор е. д. н. и ток в една посока. В следващия
полупериод е. д. и. и токът във вторичната намотка ще бъде в обратна
иосока. С други Думи, изходният трансформатор като че ли наслагва
действие™ на анодните токове на двете лампи (фиг. 2.64, долу).
В същото време постоянного магнитно поле, създадено от постоян-
уязюиуяйя)	99
vrthMV у
Фиг. 2.64
100
ната компонента на анодния ток на Jllt ще бъде противоположно на
постоянного магнитно поле, създавано от постоянната компонента на
анодния ток на Л2. При равенство на двете постояннотокови компо-
нента на анодните токове на двете лампи резултантното им магнитно поле
ще бъде равно на пула и магнитопроводът на изходния трансформатор
нямадасе намагнитва. Затова при двутактните усилвателни стъпала на
мощност липсва опасност от насищане на магнитопровода на изходния
трансформатор. Вследствие на това магнитопроводът на изходния
трансформатор има малки размери и е без въздушна междина, което
създава удобство и намалява стойността му.
2.31. Двухактен усилвател на мощност клас А
При разглеждане на еднотактните усилватели на мощност установихме,
че анодният ток при липса на възбудително напрежение трябва да бъде
винаги по-голям от променливата съставяща на анодния ток при нали-
чйето на възбудително напрежение. В противен случай в усиления сиг-
нал възникват значителни нелинейни изкривявания. Вследствие на това
Фиг. 2.65
от анодния токоизточник се консумира относително голям ток, вели-
чинага на който не зависи от това, дали на управляващата решетка е
подаден или не променлив сигнал за усилване. В такъв режим (режим
клас А) могат да работят и двутактните усилватели на мощност.
По отношение на големината на изходната мощност и коефициента
на полезно действие няма разлика между двутактното и еднотактното
101
евързване на усилвателната радиолампа Това може да се види от ста-
тичната характеристика на два триода и съответствуващите на тях
статични характеристики на резултатния ток за усилвател клас А
(фиг. 2.65). Работайте точки са съответно Ог и 02, а динамичните ха-
рактеристики са правите А1В1 и А2В2. От двете динамична характе-
ристики може да се построй динамичната характеристика на еквивалент-
ната лампа. ПриАе"й =0 моментната стойност натоковете на двете лампи
са
= 1а„ •
Тогава
las„ = lai„-1а2„ — IaOt — IaO2 — 0 ,
т. e. получава се точка 0. Когато на решетката на първата лампа се даде
положителен нарастък Ae"g, за втората лампа този нарастък е отрица-
телен. Моментните стойности на токовете през двете лампи Го1, се
определят от пресечните точки на динамичната характеристика на съот-
ветната лампа и статичната й характеристика с параметър egi=—Eg0+
+Aeg"; eg2=—Eg0—Aeg".Тези точки на фиг. 2.65 са Г и 1". Като се
извадят двата тока един от друг, се получава още една точка от динамич-
ната характеристика на еквивалентната лампа:
ias — 1а2 — la. -
Вижда се, че тази точка е върху статичната характеристика на ре-
.зултатния ток с параметър A eg". По аналогичен начин могат да се наме-
рят и останалите точки от търсената динамична характеристика.
От фиг. 2.65 следва
СВ = СВХ — СВ2 = СВХ — DAX = ЁВХ	(4.49)
При условие, че нелинейните изкривявания са малки,
ЕВХ = 2/0 или СВ = las = 2 lat	(4.50)
При еднакви режими на двете лампи СВ2 =ДА1.
Изходната мощност на двутактния усилвател е
о Uafas ОС. СВ
* изх —	2	—	2
Като се замести СВ, се получава
U 21
P^ = -^-^=Ua.Iat.	(4.51)
Но -“2— е изходната мощност на едната лампа, ако работа само-
стоятелно в режим клас А. Следователио при двутактно стъпало
клас А мощността е равна на сбора от двете мощности на лампите,
ако те работеха самостоятелно в режим клас А.
102
Вижда се също, че двете лампи консумират същата мощност от за
хранването, както в случая, когато работят самостоягелио.
'коне --------- 2 £с0 А() •
(4.52)
Тази Кгощност не зависи от възбудителното напрежение, защото
двете лампи работят в режим клас А. Тогава максималната загубна
мощност в анода се получава при статичен режим(липса на възбудителен
сигнал).
Понеже консумираната и отдадената мощност при двутактното и
еднотактно евързване са еднакви, следва, че и коефициентът на полезно
действие в двата случая ще бъде еднакъв
Като се има пред вид това, може да се направи изводът, че изборът
на оптимален режим става по сыция начин, както при еднотактните
усилватели на мощност.
Нелинейните изкривявания при двутактните усилватели на мощност
клас А се изчисляват от израза
К %
ViLViAi'V.wo»,
(4.53)
където
b — коефициент на несиметрия в изходния трансформа-
тор, чиято стойност се движи в граници от 0,05ч-0,2
|в зависимост от симетрирането на изходния трансфор-
матор;
[оъ ^аз и са съответните хармонични на анодния ток. По-
неже при двутактните усилватели четните хармо-
нични се компенсират поради симетрията, следва, че
нелинейните изкривявания ще бъдат по-малки, откол-
кото при еднотактните усилватели клас А.
При нарушаване на симетрията в изходния трансформатор и между
двете лампи на изхода на усилвателя ще се появят четните хармонични,
а резултатният ток ще съдържа и постоянна съставяща, което ще уве-
личи нелинейните изкривявания.
2.32. Двутактен усилвател на мощност. Идеален клас В
Идеален клас В се нарича този, при който статичният ток е равен на нула.
При него нелинейните изкривявания са много големи. Затова двутакт-
ните усилватели не работят в този клас. Разглеждането му се прави от
теоретични съображения, за да се проследят измененията на консумира-
ната мощност от захранващия токоизточник,полезната отдадена мощност
от усилвателя, загубната мощност в анодите и коефициентът на полезно
действие.
На фиг. 2.66 са дадени динамичните характеристики на двете лампи.
Лампите са симетрични и наклонените части на характеристиките им
103
лежат на едва права ВХВ2. Работната точка за двете лампи е О, от което
следва, че при статнчния режим ее=—£ео и през двете лампи не протича
ток. За осигуряване на преднапрежение на двете лампи се използува
отделен токоизточник. Когато се подаде възбудително напрежение,
всяка лампа работи само през единия полупериод. Понеже през всеки
Фиг 2.66
полупериод ще работи само едната лампа, динамичната характеристика
на еквивалентната лампа ще бъде правата а формата на анодния
ток ще бъде същата, както на възбудителното напрежение, т.е. изходната
мощност няма да бъде изкрпвена. От това се вижда,че при идеален клас В
не могат да се направят никакви изводи за нелинейните изкривявания.
За определянето им трябва да се разгледат действителните характери-
стики на лампите.
За улесняване изследването на всички мощности в стъпалото се
полага
Us = a.Ugtn,	(4.54)
където 0	1, a Ugm е максималната възбудителна амплитуда, която
може да се подаде на стъпалото.
Понеже в случая няма решетъчен ток: Ugin-Ege.
Когато а се мени от нула до единица, възбудителното напрежение
се изменя от нула до Ugm. Резултатният аноден ток се изменя пропор-
ционално на Uе, т. е. Ia=a‘Iат-
104
Амплитудата на променливото напрежение в анодния товар е
t/д -— fas • Pi —- Tas • О- • Рт — О - Рат >	(4-55)
където Uam е амплитудата при максимално възбуждапе.
Консумираният ток от захранването има формата на синусоидални
импулси. Доказва се, че средната стойност на този ток
9	9
(4.56)
Тогава консумираната мощност от захранването
Рконе — 7О ср Рао =	Орт • Д,о •	(4.57)
Отдаваната полезна мощност
Рцол” ~п РаР-~~^ O^VanJam-
Загубната мощност в анодните на лампите
Рзаг ~ Рконе — Р пол	~~ О-I ат - Рао	2 О2 1ат . (Jam •
8
Коефициентът на полезно действие
____Рпол _ ~2 01 >ат 'Uam _ Л „ Рт
*1 Р 2	'	4 а Е
коне _ „I р	ао
TJ и‘ат ‘-‘ао
(4.58).
(4.59)
(^
Полезната изходна мощност за дадена лампа е толкова п<
колкото използуването на лампата по напрежение е но-голя
VflTZJ \	.
циентът на използуването е —)•
2.33. Двутактен усилвател на мощност. Реален остават същите,
Установи се, че при клас В (токът на статичен реж^почва да се напол-
ните изкривявания са много големи. Те могат да бстеристика на лам-
преднапрежението на лампата се намали така, чеиод изменението на
теристика ia=f(Us) да бъде колкото може по-блгрицателния. От това
Тогава резултатният ток ще има същата форма, ксе увеличава И консу-
напрежение и отдаваната полезна мощност ням;с=2 /исрЕао.
На фиг. 2.67 е показано как с намаляване н'още, през една част от
един пентод динамичната характеристика се при(д средпият ток и консу-
Ако е необходимо точното построяване на дина^
на дадена пентодна лампа, отделните точки на В имат следните преиму-
лучават чрез изваждане на сьответствуващи
и Да-	максимална амплитуда
107
Karo се има пред вид, че ако статичната характеристика на резул-
та 1 пня гок в координатната система (io, Uа) бъдат прави линии, динамич-
на га характеристика, която е права в същата координатна система, ще
бьде също права в координатната система (ia,Ue). Следователно при за-
захранващо напрежение Еаи преднапрежението трябва да се
*ка, че правите части на спрегнатите характеристики да бъдат
ие една на друга.
полупериод рДите статичният ток 1ао е по-малък, отколкото при пенте-
на еквивалентДължи иа по-малката кривина в долната част на статичната
ток ще бъде съц?’
мощност няма да
не могат да се на
За определянето ^неини изкривявания
стики на лампите.
За улесняване /вявания при клас В се определят от динамичната
полага	эезултатния ток ias както при пентода, така и при
чнето им се използува същият израз, както при
— о.. U gm,
където 0 g 1, a Ugm t + l2aSt
може да се подаде на стт---~  400.	(4.61)
Понеже в случая ням<
Когато а се мени от ^бната и полезната мощност и коефициентът
се измени от пула до П£тпределят п0 същия начин, както при идеален
ционално на UB, т. е. /о=Ята са твърде малки.
104
2.35.	Двутактен усилвател на мощност клас АВ
Ако преднапреженйето на двутактно свързаните лампи се избере да бъде
по-малко от преднапреженйето, което е необходимо за клас В, но остане
по-голямо от преднапреженйето за клас А, тогава лампите работят в
клас АВ. Такъв режим на работа се избира за по-маломощните усилва-
тели, при конто изходната мощност е от порядъка на няколко десетки
вата.
На фиг. 2.68 е показано мястото на работната точка в клас АВ.
Статичният ток 1ав не е малък. При малки амплитуди на възбуди
телното напрежение лампите работят, както в режим клас А. Средният
Фиг. 2.68
аноден ток и консумираната мощност от токоизточника остават същите,
а загубната мощност в анодите намалява.
При увеличаване на възбудителното напрежение започва да се изпол
зува и криволииейната част на динамичната характеристика на лам-
пите, поради което през положителния полупериод изменението на
тока през лампата е по-голямо, отколкото през отрицателния. От това
нараства средният ток, а пропорционално на него се увеличава И консу-
мираната мощност от захранващия източник РКонс=2 1асрЕао-
Ако възбудителното напрежение се увеличи още, през една част от
отрицателния полупериод лампата се запушва, а средният ток и консу-
мираната мощност нарастват още повече.
Двутактните усилватели на мощност клас АВ имат следиите преиму-
щества:
а)	средният аноден ток се измени малко при максимална амплитуда
107
и.। 111.i6\aiiicjiiioro напрежение в сравнение със статичния ток. От това
i leina. че може да се използува захранващ токоизточник с по-голямо
вырешпо съпротивление (което означава опростяваве и поевтиняване
па сыция);
б)	при максимална амплитуда на възбудителното напрежение
лампиге работят в клас В, което означава по-голям коефициент на по-
лезно действие, т. е. за по-голяма изходна мощност се използува по-
мадка ностояннотокова мощност;
в)	използуваемостта на лампите е по-добра от клас А.
Като недостатък на клас АВ може да се посочи, че при изместването
на работната точка нелинейните изкривявания стават зависими от го-
лемината на възбудителното напрежение.
Изследването на процесите в двутактните усилватели на мощност
клас АВ се извършва по аналогичен начин, както в клас В.
2.36.	Двутактен усилвател на мощност клас В2
За да се получи по-голяма изходна мощност и по-голям коефициент на
полезно действие_от даден тип лампа, е необходимо коефициентът на
използуване на"лампата да бъде по-голям.
-	£а0
При пентодите използуваемостта на лампите е добра и при номи-
нални захранващи напрежения. При триодите обаче захранващото
напрежение трябва да се увеличи, а заедно с него и товарного съпротив
ленпе. Това довежда до оскъпяване на изходния трансформатор за
повпшаване на изолацията.	,
Вместо този начин при триодите може да се използува подаване на
ппложително преднапрежение на решетката.
От фиг. 2.69 се вижда, че могат да се построят статични характе-
рш мши на триод не само за отрицателни, но и за положителни пред-
п;1прежепия на решетката.
1(1.4
Вижда се, че при положиклип прели.шрсгкснпи i 1.1111*1111111* х.ции
теристики на триода са еднакви със статичните х.трак гсршгикн на
пентода. Следва,. че при положителни преднапрежепия па pciiiciка i а
използуваемостта на триода ще се повиши и ще се изравни с използувас
мостта на пентода. В такъв случай максималната изходна мощност на
двутактно усилвателно стъпало клас В, по мощност с триоди ще бъде
същата, както при пентоди в клас Вх:
Визх ~ 't^Uam- 1am	min) Rm {2-3^ “ Взаг. доп *
(4.62)
Тук Рзаг. доп е допустимата загубна мощност на анода на едната лампа.
От израза се вижда, че за да не се превишат допустимите загуби в анода,
е необходимо да се намали анодното захранващо напрежение, което
облекчава изолацията на изходния трансформатор. Максималният ток
i„max е ограничен от възможностите на катода на лампата. При малки
изменения на отоплителирто напрежение този ток може да се измени
значително. Обикновено г\тахсе избира около 80% от максималния ток
на катода. Тогава горната точка (щ max. еа min) на динамичната характе-
ристика е определена, а с избиране на Еао се построява и динамичната
товарна характеристика на лампата.
Определянето на загубната мощност в анода, нелинейните изкри-
вявания и коефициента на полезно действие на стъпалото става по същия
начин, както при двутактните усилватели на мощност клас Вх с пен-
тоди.
Преимуществата, конто се получават при подавале на положително
преднапрежение на решетката на лампата, са за сметка на усложняване
на възбудителното стъпало. При положителна решетка протича реше-
тъчен ток, стойността на който зависи от положителното напрежение
между решетка-катод. Този ток създава падение на напрежение във
вътрешното съпротивление на възбудителния генератор, вследствие на
което напрежението между решетка и катод на крайната лампа престава
да бъде синусоидално:
egk = Ug sin (о t +Т?,-2. i&.	(4.63)
От това следва, че токът в анодната верига на крайното стъпало
няма да бъде синусоидален, т. е. ще се появят нелинейни изкривявания
Колкото Rir е ио-малко, толкова тези изкривявания ще бъдат по-малки.
От това следва, че за да се намалят нелинейните изкривявания при дву-
тактните усилватели, работещи в клас В2, възбудителните стъпала към
тях трябва да имат малко изходно съпротивление, т. е предусилва-
телите им трябва да бъдат усилватели на мощност.
Това означава, че е целесъобразно крайните двутактни усилватели
да работят в клас В2 само когато са необходими големи изходни мощ-
ности.
В режим В2 могат да се използуват както триоди, така и пентоди.
По-често обаче се използуват триодите, понеже при тях чувствително
се увеличават изходната мощност и коефициентът на полезно действие
в сравнение с работата им в клас Вх.
109
2.37.	Транзистори усилватели на мощност
Колекторните характеристики на транзисторите приличат на анодните
характеристики на пентодите. Поради тези причини начините за раз-
глеждане на усилвателите на мощност са аналогични. Характерна осо-
беност при транзисторите е, че те имат почти идеални характеристики —
минимално остатъчно напрежение Uamin— обикновено под 1 V, и
малък наклон на характеристиките.
Както и при лампите, тук са възможни различии класове режим на
работа. Клас А поради неизгодните енергетични съотношения се изпол-
зува твърде рядко — само при малка изходна мощност, и то при едно-
тактно изпълнение. Двутактни транзисторни усилватели на мощност
в клас А не се произвеждат, тъй като при същата разсеяна мощност
в колекторната верига на транзисторите и при работа в клас В се полу-
чава неколкократно по-висока изходна мощност.
При употребата на транзистори в усилватели на мощност е необ-
ходимо да се познават някои техни особености и правила, съблюдаването
на конто е абсолютно необходимо за постигането на надеждна работа.
1.	Пробивно напрежение на транзисторите.
На фиг. 2.70 е показано семейството колекторни характеристики
на един транзистор.
Вижда се, че когато напрежението на колектора се увеличава,
откачало колекторният ток се променя слабо, а при определена стой-
ност на колекторното напрежение рязко нараства. Именно това е стой-
1 ГО	>
ността на пробивного напрежение. Важна особеност е, че стойността па
пробивного напрежение силно зависи от базисната верига на тран-
шстора. То е най-малко, когато през транзистора протича постоянен ток
и нараства при запушването му. Характерни стойности се отчитат
при отворена базисна верига (т. е. /в=0) — напрежението Uceo, при да-
Фиг. 2.71
дени накъсо база и емитер (Uee=0) и при силно запушен транзистор —
в този случай пробивного напрежение колектор-емитер е равно на
пробивного напрежение колектор-база.
За осигуряване правилната работа и •предпазване от повреди при
употреба в н. ч. усилватели е необходимо максималната моментна стой-
ност на напрежението колектор-емитер да бъде по-малка от напреже-
пието Uceo.
Естествено трябва да се остави известен резерв, тъй като се вижда,
че още преди напрежението да достигне Uceo, колекторният ток започва
бързо да нараства. Най-правилно е да не се превишава напрежението
{/раб. тах> след което започва закривяването на характеристиките.
При практически начисления трябва да се отчита влияннето на тем-
пературата, тъй като увеличението й води до намаляване на пробивпите
напрежения.
2.	Максимален колектореп ток — в никакъв случай не бива да се
превишава допустимият колекторен ток на тразистора, определен в ка-
талога на производителя, дори и за краткотраен импулс, тъй като това
води до опасност от повреда.
3.	Претоварването по мощност, разсеяна в колектора на транзи-
стора, е недопустимо, тъй като топлинната времеконстанта е твърде малка
и повредата настъпва след няколко десетки милисекунди.
4.	Важно е да се знае, че ако един транзистор е натоварен по мощност
близо до допустимата, за да се осигури надеждна работа, трябва да се
намалява натоварването по ток и по напрежение.
'ЛИЧНД А
БИБЛИОТЕКА)
11J
Изобщо при гранично натоварване по отношение на никой от пара-
метрите: разсеяна мощност, колекторно напрежение или колекторен
ток, е необходимо по останалите параметр!! да е осигурен голям резерв.
Много производители ограничават областта от колекторните ха-
рактеристики (фиг. 2.71), в която се работи надеждно, ако момент-
ного положение на работната точка остава в нея.
2.38.	Еднотактен усилвател на мощност
Най-простата схема на еднотактен усилвател на мощност се състои от
транзистор, колекторен товар, резистор 7?в, осигуряващ поляризация на
базата, входен кондензатор и източник на захранващо напрежение.
Обикновено за товар се използува високоговорител, свързан към колек-
торната верига чрез трансформатор.
Тъй като остатъчното напрежение Uce min е твърде малко, пренебрег-
ваме го, освен това приемаме, че характеристиките са хоризонтални,
и по такъв начин идеализираме колекторните характеристики на тран-
зистора — фиг. 2.72.
Фиг. 2.72
Приема се, че характеристиката при 1в =0 се слива с абсцисната ос.
Работната точка А се определи от тока на покой 1т и отзахранващото
напрежение Еко. През нея се прекарва товарната права с наклон,
определен от стойността на товарного съпротивление. Както при пенто-
дите, така и при транзисторпте максималната изходяща мощност се
получава, когато товарната права преминава и през точка с координати
i сz== 2 I со и U с=0.
При това положение за максималната изходяща мощност получаваме
Ризх. щах — q ' 7Со . t/tnax —
112
Консумираната от токоизточника мощност е
Л, =	• Pk0
В този случай максималният коефициент на полезно действие ще
бъде
Д|зх. max 2 с« /г<
Птах  р -
'	<•£} 'VQ
| = 50 %
Достига се до извода, че теоретичната стойност на к. п д. е колкото
при усилвател на мощност и пентод.
Разсейваната върху колектора на транзистора мощност ще бъде
максимална при липса на сигнал:
Pc max = Ду Pk0 ~ 2 • — • ICo . Eke — 2 Ризх геах .
Стойността на оптималното товарно съпротивление, приведено към
пьрвичната намотка на трансформатора, е:
U	F
___тих _ cfe0
’ с ОПТ ~— I -- J
ЛСО
В едно реално стъпало коефициентът на полезно действие става
по-малък поради невъзможността да се използува напълно колектор-
пото напрежение и наличието на обратен колекторен ток. Практическа-
га му стойност се движи между 40 и 45%.
2.39, Нелинейни изкривявания
Разполагайки с характеристиките на транзистора, можем да определим
коефициента на нелинейните изкривявания. Тъй.като изходното напре-
жение е пропорционално на изходящия ток, достатъчно е да определим
Фиг. 2.73
зависимостта на колекторния ток от
напрежението на възбуждащия из-
гочник. За разлика от лампите
гранзисторите имат ниско входно
съпротивление, променящо се с
промяната на колекторния ток. При
източник на сигнал с вътрешно
съпротивление, различно от нула,
иариациите на входното съпроти-
иление ще окажат влияние върху
нелинейните изкривявания и след-
ил да бъдат отчетени. На фиг. 2.73
е показана еквивалентната схема на усилвателя на мощност заедно с
източника на сигнал. Необходимо е да се построй проходната характе-
ристика на усилвателя на мощност — графика на зависимостта ia=
ф(£вч). Постъпва се по следния начин:
8 11искочестотнн усилватели
113
Ладават сс стоимости на ic в границите от if=0 до /с=ЛтаХ=2/„
2.	За всяка стойност на ic от характеристиките (фиг. 2.74 а) с
отчпга:
1Ь — базисният ток,
Utt — напрежението база-емитер.

3.	За всяка стойност на колекторния ток се определя’електродви
жещото напрежение на източника на сигнал по формулата*
7?ВХ = Ube 4~ ib  Ri 
114
4.	Полученитс стоГшостп ее ii.iii.ivht па координата система, к,по
по вертпкалната ос сс напасит с гой поспит на колекторния ток, а по
хоризонталната — стойностите па /:’пх — тона е проходната характе-
ристика.
На така построената характеристика (фиг. 2.74 б) се нанасят стой-
ностите на тока 1С0, 1стак и Ic min за съотвстпата изходна мощност и по
метода на петте ордината се изчислява коефициентът на нелинейните
изкривявания.
Ако това се направи за различии стойкости на вътрешното съпро-
гивление на източника на сигнал, ще се види, че за различии стайности
па коефициентът на нелинейни изкривявания има различна стой-
Фиг. 2.75
ноет. Графиката (фиг. 2.75) показва измененето му като функция на Rt.
Вижда се, че има стойност на Rlt при която изкривяванията са мини-
малки.
В повечето случаи обаче полученият минимален клирфактор Rmi
Фиг. 2.76
не задоволява изискванията. В този случай по-нататъшното му намаля-
ване става с помощта на резистор в емитерната верига, създаващ отри-
цателна обратна връзка (фиг. 2.76).
115
I Ipn построявапето на преходната характеристика формулата за
па Евх се видоизмени:
/ их — be 4“ Ф • Ri “F ic • Re •
Лко сс построй семейството проходни характеристики при фикси-
paii.i стойност на R. и при различии стойности на Re (фиг. 2.77) ще се
види, че колкото е по-голяма стойността на Re, толкова линейносттае
по-добра,т. е. изкривяванията намаляват. Но наред с това се увеличава
необходимата стойност на възбудителното напрежение Ет, което налага
увеличение броя на предусилвателните стъпала.
2.40. Двутактен усилвател на мощност
Използуването на еднотактни транзисторни усилватели на мощност е
твърде неизгодно от енергетична гледна точка. Пб тази причина на
практика се използуват само двутактни усилватели на мощност. По
отношение на режима приложение са намерили единствено работещите
в реален клас В. За разлика от ламповите усилватели при транзисторните
разликата между идеалния и реалния клас В е незначителна.
Най-проста схема има усилвателят на мощност на фиг. 2.78. При този
начин на включване са валидни напълно всички съотношения на анод-
ната верига на двутактен усилвател на мощност с -пентод. Разликите са
в стойностите на напреженията и токовете. Тази схема се прилага все
по-рядко поради наличието на изходен трансформатор, внасящ големи
честотни, фазови и нелинейни изкривявания.
Облает на нейното приложение представляват усилвателите на пор-
тативни радиоприемници с невисоки качествени показатели.
В момента почти всички усилвателни стъпала на мощност се строят
116
на базата на последователната безтрансформаторна схема (фиг. 2.79)
в режим клас В.
В схемата участвуват два транзистора 7\ и 7'2, товарът и два токоиз-
точника с еднакви напрежения. Напреженията на входовете L/BX1 и
t/BX2 са с обратна полярност.
Фиг 2.78
Когато Unxl е с полярност «+» към базата и (—) към емитера, 7\
е запушен. В същия момент напрежението UBX2 е с минус към базата иа
Т2, т. е. той е отпущен и усилва входния сигнал. Захранващ токоизточ-
ник е Е^-През другия полупериод 7 2 е запушен, а сигналът се обработва
от транзистора Т1г захранваи от Ekl. Важно е да се отбележи, че както
Т2, така и 7\ работят в схема с общ емитер. Особеност при 7\ е, че товар-
ного съпротивление 7?.г и захранващият токоизточник Е^ са разменяли
местата си.
117
I К уд<1(м i in> и.i rxcM.n .i с необходимостей от два напълно еднакви
niMiii почини,i. CxcM.na or фиг. 2.80 e лишена от този недостатък бла-
годарение нзползувапето на кондензатор Сизх с голям капацитет.
Режимите на 7\и Т3 се подбират така, че в точка а напрежението да
бъде равно на половината от захранващото напрежение, т. е. конденза-
торът Сизх ще се зареди до напрежение
Еквивалентната схема за полупериода, през който е отпушен Т1г
е дадена на фиг. 2.81. От нея се вижда, че захранващото напрежение
за Т\ е разликата от напреженията и Uc изх - Но тъй като
Псизх =	, ясно е, че транзисторът 7, се захранва от напрежение
Eko
2
През другия полупериод (фиг. 2.82) е отпушен Т2 и е очевидно,
че за захранващ токоизточник служи С„зх, т. е. и Тв сеТзахранва с
Е,
напрежение 2 •
Фиг 2.81
Фиг. 2.82
2.41. Енергийни съотношения
Тъй като захранващото напрежение е , максималната стойност на
импулса на колекторния ток ще бъде
£*о_
I	_	2 _ _ %
2	с max — р — п п
2'то в	''то в
и ще се получи при положение, че транзисторът се използува напълно
по напрежение, т. е. остатъчното му напрежение (7ccmill е нула. На прак-
тика то е обикновено под 1 V и при едно захранващо напрежение от
118
няколко десетки волта грешката, която допускаме, като го приемаме
за нула, е минимална.
Максималната стойност на изходната мощност е
£
2
изх. max
Р max • Uизх max ,
НО 67 изх max — 2 ^ko »
т. е.
р	_ Л /	_ _L	£ft« £*• L
* изх max	— 2	шах •	2 — 2	2 R	’	2	— g '	R
Тъй като от захранващия токоизточник се черпи ток само през
единия полупериод нащзходното напрежение, средната стойност на кон
сумирания ток е
/	__ I /	__ 1	_	£*о
/в.тах- я ’^тах- „ ' 2/? Т ~ 2лД>тов
Консумираната мощност Ро:
Ек	EL
Г)	/	/7	_	“о Z7 _
ГО max-/с. max-	2nRTOB '	' 2 Л Ятов ’
Коефициентът на полезно действие т] се определи като отношение
между изходящата и консумираната мощност:
। £1
Р	8 R
гизх max	° 1Хтов Л 70 г п/
"Птах — п =	— “д" — '0,0 /о
Разсеяната мощност върху колектора на всеки от крайните транзи
стори ще бъде
^(Ро
max
/ £2
(
\ 2 п RT0B
L
8 ' *тов/
£1 /2
8^тов \л
~ 0,14 Ризх max 
£
2
Както при ламповите стъпала, и тук интерес представляват изме-
ненията на РИзх, Ро, Рс и -q при намаляване на възбудителното напре-
жение, т. е.
1
б^вх =	 б/ вх max 
119
Аналогично ще получим
Е2
Р — о2 Р —	•
' ИЗХ - U . Z- изх 1)1ах - и	,
Е2
Pf) ~ а  Р® max — а о р° >
2 я Ктов
~ Л) ' Ризх — ^ Ризх шах  а (~	Оj ’
Ако изследваме формулата за разсеяната мощност:
Pc п Рцз* шах • О (~	О) ,
z	\ Л /
2
ще установим, че Ро има максимална стойност при а = — и тя е
р
* с wax
1
Р . _
* изх max
к.
п. д. също се измени при изменението на а:
Ek
а2 - °-
~ Рп	F2
°	а--^_
2.42.	Начин на подаване възбудителното напрежение
Необходимите противополярни напрежения (7ВХ1 и t/BX2 могат да бъдат
получени по най-различни начини. По аналогия с лаЪшовите усилватели
могат да се построят инвертиращи стъпала. Но тук трябва да се има пред
вид базисният ток, който протича само през полупериода, в който съот-
ветният транзистор се отпушва. Ако L/BX се подава през кондензатор,
той ще се зарежда с постоянно напрежение и ще измества работната точ-
ка на крайния транзистор към режим клас С, което е недопустимо,
тъй като ще бъдат внесени значителни нелинейни изкривявания.
По-добър начин е подаването на напреженията да става посредством
трансформатор (фиг. 2.83). Разбира се, трансформаторът внася честотни
и фазови изкривявания, което е пречка по този начин да бъдат получени
високи качествени показатели.
Най-модерният начин е използуването на «комплементарна двойка»—
двойка транзистори с идентични характеристики, но с обратил прово-
димости — единият р-п-р, другият п-р-п (фиг. 2.84).
120
Когато напрежението t/BX е с отрицателна полярност, потенциалът
на точка а става по-отрицателен от потенциала на точка б. Транзисторът
Т2 се запушва и тъй като през 7\ не тече базисен ток, и той се запушва;
остава да работа горният клон ца схемата. Колкото напрежението на
входа е по-отрицателно, толкова колекторният ток на и на ТА става
по-голям. През другия полупериод се запушват транзисторите от гор-
ния клон и напрежението се обработва от долния.
Недостатък на схемата е необходимостта от голяма амплитуда на {7ВХ,
тъй като схемата не усилва напрежението, даже коефициентът на пре-
даване е по-малък от единица.
Тук не съществува опасност от зареждане на Свх с постоянно напре-
жение, тъй като през единия полупериод през него тече ток с една по-
сока, а през другия полупериод — с обратна посока, т. е. през Свх тече
променлив ток.
121
2.43.	Практически схеми на транзисторни усилватели
на мощност
Една практически схема на усилвател на мощност заедно със стъпалата,
осигуряващи обработката на възбудителното напрежение, е показана на
фиг. 2.85. Тъй като за добрата работа при високи звукови честоти е
необходимо крайните транзистори Т3 и да бъдат възбуждани от из-
точник на сигнал с малко вътрешно съпротивление, в схемата е въ-
веден транзистор Т2, работещ с общ колектор.
Фиг 2.85
Тример-потенциометърът /?7 служи за нагласяване напрежението
на точка а:
Ua	J '
Термисторите 7?1(, и R13 осигуряват температурната компенсация
на Т3 и Т3. Резисторите и /?15 до голяма степей намаляват влиянието
на различията на мощните транзистори. Колкото тяхната стойност е
по-голяма, толкова симетрирането е по-добро. Но с увеличаването им се
увеличава загубата на изходната мощност в тях, което е нежелателно
Компромисно се избират със стойност 54- 10% от 7'т.
Резисторът /?1в служи за осъществяване на ООВ с цел подобряване
на качествените показатели. Обикновено за компенснране на фазовите
изкривявания, създаващи опасност от самовъзбуждане, се включва
СБ, като неговата стойност се определи експериментално.
Недостаток на схемата е, че поради неголямото усилване на мощност
122
Фиг. 2.86

123
и.। ирайпите транзистори необходимата мощност, която Т2 трябва да
д<>< i.iHii, с сравнително голяма. Това води до отежняване конструкцията
и.। трансформатора и необходимостта Т2 да е достатъчно мощен.
Гози недостатък се отстранява, като се прибавят още два транзистора
между мощните транзистори и драйверния трансформатор (фиг. 2.86).
11о такъв начин получената схема има практическо приложение. Стой-
ностите й са оразмерени за изходна мощност 20 W при нелинейни изкри-
вявания, по-малки от 3%. При подбор на крайните транзистори или под-
биране стойностите на емитерните им резистори могат да се получат
изкривявания и под 1 %.
По-модерната схема на безтрансформаторно крайне стъпало (фиг 2.87)
дава значително по-големи възможности за постигане на високи пока-
Фиг. 2.87
затели. Употребата на п-р-п-транзистор (7\) дава възможност цялото
крайно стъпало да бъде с галванични връзки между транзисторите, с
което се подобрява преходната характеристика и се повишава темпе-
ратурната стабилност. Интересно е да се знае как влияят върху показа-
телите стойностите на различните елементи.
Транзисторът 7\ трябва да бъде с висока гранична честота, за да не
внася фазови изкривявания, тъй като в противен случай се увеличава
опасността от самовъзбуждане. Същото се отнася и за Т2.
За да се получи нисък коефициент на нелинейни изкривявания,
необходимо е транзисторите Тя и Т4 (комплементарната двойка) да бъдат
с голям коефициент на усилване по ток.
124
От съотношението на съпротивленията на резисторите /?5 и /?е се
определи дълбочината на общата ООВ и оттам коефициентът на усилване
на напрежение. Чрез изменение на R6 може да се измени в широки гра-
ници чувствителността, но при това се изменят и нелинейните изкривя-
вания.
Недостатък на схемата е, че изходният кондензатор Св не е обхванат
от веригата на ООВ, позади което за ниски честоти изходният импеданс
на усилвателя нараства. Това води до увеличаване на нелинейните из-
кривявания от високоговорителя, тъй като при по-висок изходен импе-
данс на усилващия демпфането му се влошава и започват да оказват
силно влияние резоиансните явления. Поради тази причина понякога
се включва резисторът Rl7, с което С6 вече е обхванат от ООВ и звуче-
нето при ниски честоти се подобрява.
2.44.	Ред па начисление
За да се започне изчислението, необходимо е да бъдат уточнена изис-
кванията към усилвателя:
— изходната мощност Рнзх,
— товарпото съпротивление Rr,
— честотният обхват
— неравномерността на честотната характеристика,
— чувствителността на крайняя блок,
— изходното съпротивление на усилвателя и др.
Трябва да се има пред вид, че при безтрансформаторното крайно
стъпало величините Рюх, R-r и захранващото напрежение са взаимно
свързани и онределянето на две от тях определя и третата.
Избор на схема
Тъй като най-модерна е безтрансформаторната схема, възбуждана
с комплементарна двойка и с галванична връзка между всички тран-
зистори в крайния блок, ще бъде разгледано нейното изчисление.
1.	Определяне на захранващото напрежение £\.о (фиг. 2.88).
Очевидно е, че
Ek0 -- ^изхтах Ф* Uк изх + U Re? тахЧ~ 8^бе кр.тах б^ке компл min
или ако се определи Ekt, като се има пред вид, че UkU3X = ^Е^ щесе
получи	4
Ек, = 2 (Uизх max 4“ ^к изх + Е)цег max + 8^бе кр.тах + ^ке компл.пПп)-
Тези напрежения се определят по следния начин:
Uизх max — ][ 2 . гизх . /\т ;
max Се ПрИеМЗ 5 — 10 % ОТ Uизх щах
125
>1.1111
U He, max — (0,05 4- 0,1) 17изхтах
O'rtr к(> max се определи от характеристиките на транзистора. Тъй като
краем транзистор още не е избран, приема се ориентировъчно
^бсьр.тах= 0,7 4- 1 V.
Фиг. 2.88
Мннималното напрежение колектор-емитер на транзистора 7\
също не може да се определи, тъй като и той не е избран. Приема се
Uke Koniui.min = 0,4 4- 1 V.
2.	Импулс на колекторния ток:
г _____ ^изх max
1 k max---н '
3.	Определяне максималната разсеяна мощност на 'крайните тран-
зистори.
Максималната разсеяна мощноет се получава при коефициент на
126
използуване на захранващото напрежение £*
пата схема захранващото напрежение за всеки
2 г-г
— - При последовател-
1 Z7
клон е у Eke:
_ 1 F 2 _ 3»
изх - 2 ’	„ — п
При това импулсът на колекторния ток е
г*	Ц13Х _	^k.
fernax - Ят + Я' “ МЯТ + Ке>) ’
Средната съставяща на консумирания ток от токоизточннка
Г = -L Г г- Ек>
1k. Л 7fcraax “ л2(/?т + /?е1) '
Консумираната от токоизточннка мощност
F2
п’ — р Г __	.
° к° к" ~ л2 (7?т + Re)
Изходната мощност:
р’ _ 1 ,г _ JL Jk»
,t3X — 2 иизх. icт„- 2 п • л(7?т + Re)	2 л2(₽т + ReJ
Разсеяната върху всеки транзистор максимална мощност е
Pk max — Pk ~ (Po — Ризх) =
Е2
ck0
El
л(Ят + /?еа)
2л2(/?т -\-Rer . '
El
*4
Pfrmax 4„2(Рт + /?^ '
4.	Избор на мощни транзистори.
След като вече са определени /стах, Рстах и захранващото напре-
жение Ek°, избира се мощен транзистор с
Ik доп Ik max ,
like. Pk.
и с възможности за разсейване на мощност, по-голяма от Р^тах-
5.	Изчислението и построяването на преходната характеристика
за различните стойкости на съпротивлението на възбуждащия генератор
стават по начина, посочен по-горе. За емитерните резистори /?1Б и Rle
се приема стойност
R15 — R\g — (0,05 -г 0,1) R-r.
6.	За всяка стойност на съпротивлението на възбуждащия генератор
по метода на петте ордипати се изчисляват нелинейните изкривявания.
127
Приема се стойността на генераторното съпротивление, при която те са
минимални, т. е. RonT.
7.	Тъй като импедансът в базисните вериги на Т3 и 7\ е много голям
поради наличието на положителна обратна връзка чрез Съ, стойността на
съпротивлението на еквивалентния генератор, възбуждащ крайните
транзистори, практически се покрива с /?12 и R14 . Определяме R12=
~ ~ R14 ~ Root -
В някои случаи за подобряването на работата на усилвателя на мощ-
ност при високи звукови честоти се препоръчва намаляване стойностите
на R12 и Ri4. Това носи опасност от претоварване на комплементарната
двойка по ток и по мощност, поради което /?12 и Rlt получават не много
малки стойкости — от порядъка на няколко десетки ома.
8.	Изчисление на данните за избор на транзисторите Та и Г4:
а)	от характеристиките на крайните транзистори за колекторен
ТОК /fernax ОТЧИТаМе Л? max кр И U ^бакр.тах,
б)	определяме максималната стойност на напреженията върху
R12	R14-	\
щах = max ~ шах  ^16	бе кр max »
в)	изчисляваме импулса на тока през R12 и /?14:
j ______ I ______ Ur,? max .
* Ra max — ' RI4 max —• г> i
г)	изчисляваме импулса на колекторния ток на комплементарната
двойка като усилвател на мощност с товар ReKB:
1 kT, max — IkTt max 7 :	max 4" I б тах.кр. ,
д)	еквивалентната стойност на съпротивлението, с което се натоварва
комплементарната двойка, е
ГЭ ___ ^изх.шах + max
*\екв —	j	*
/^7'e шах
С други думи, можем да разглеждаме комплементарната двойка като
усилвател на мощност с товар ReKB;
е)	изчисляваме максималната разсеяна мощност за всеки транзистор
от комплементарната двойка
Rfe max — Pk max Тл —- « о ’
* n *'екв
9.	Избират ce r3H T4 еднакви по характеристики, но с различна
проводимост — Т3 (р-п-р), Ть (п-р-п), и като се спазват условията:
Лг доп > IkTt max ,
Pk доп > Pk max T, >
Uket ~> Ek„ •
128
10.	Резисторът R13 служи за намаляване коефициента на усилване
на 1\ с цел подобряване на симетрията на двата клона на крайното
стъпало. Много често в практически схеми той липсва. Поставянето му
е задължително, ако не се разполага с комплементарна двойка с доста-
тъчно голямо напрежение U/.ca за изпълнение на условието от т. 9.
Eft
Могат да се използуват и транзистори с Ukeo >	4- (2 ч- 3) V, но
с Uk6o > Ek, при условие, че 4is е равен по стойност на R& и 4и 
Трябва да се знае, че напрежението, получено върху R13, се губи
за изхода и изходната мощност намалява.
11.	Ток на покой на крайните транзистори.
Приема се обикновено /Ло = 10ч-200 mA в зависимост от мощността
на усилвателя. Точното определяне на проходната характеристика е
трудоемко. Освен това поради дълбоката ООВ нелинейните изкривя-
вания са твърде малки.
12.	Ток на покой на комплементарната двойка:
а)	от характеристиките на мощните транзистори за колекторен ток
4, се определят /б,кр и t/6e<1R[) ;
б)	определя се постоянното напрежение върху R12 и Rlt:
==	— 4, • 415 4~ ^беокр ;
в)	постоянният ток през RIZ'
, _ ч«12.
;.«12 —	R>2 ’
г)	постоянният колекторен ток на комплементарните транзистори
а	4д1г 4 во кр *
13.	Изчисляване на еквивалентната стойност на резисторите к»
и 4в:
а)	От характеристиките на комплементарните транзистори за Цот,
се отчитат 1баТ, и U6eoT,.]
б)	Постоянното напрежение между базите на Т3 и 74 трябва да има
стойност
Еббе — 2UoeaT, 4-’4„М? + Е0Т,  413 .
в)	От характеристиките на комплементарната двойка за
hr шах се отчитат 1бТ, max и Ь'бет, max •
г)	Необходимият колекторен ток на транзистора Т2:
>1,0 IeTt max •
Колкото по-голям е колекторният ток на Т 3, толкова по-ниски са
О Пнскочес го i ни усилватели
129
нелинейните изкривявания на крайното стъпало. Но увеличението му се
ограничава от допустимата колекторна мощност на Т2:
9 Р
'kOT2max —== —р	- •
Транзисторът Т2 трябва да има пробивно напрежение, по голямо от
захранващото Eko-
д)	Еквивалентното съпротивление
г>	иб&у
-Г\екв 8,9 — г
7 60 Tz
На практика добри резултати по отношение термокомпенсацията
се получават при Р8=Т?8, или
Eg — jRs — 2 ReKBg д •
14.	Резистори Е10 и Р,,:
р । р _____ ^0	^<Щ12	Т, .
а)	10 I Кц —	?7	,
z/A0 Т2
б)	резисторът E^i се избира от две условия:
Еп 0,3 (Ею + Еп)
И El 1 Ртов .
15.	Резистор Р7 — от него зависи температурната.стабилност на
схемата.
За подобряването й би трябвало стойността му Да се увеличи.
Но при това се увеличава падението на напрежение в него, което води
до намаляване на изходната мощност. За да се избегне това, не бива
напрежението (Тощ да бъде по-голямо от (7тах щ. .
Изчислява се
UqR
г2
16.	Напрежение иа базата на Т2 — от статичните характеристики
на Т2 за колекторен ток До т, се отчитат U6e0 т2 и Iso тг 
U&r,, = УбеО т2 + IkO T2-Ei 
17.	Колекторният ток на 7\ обикновено се избира от порядъка на
0,5-ъ2 mA. Във всички случаи трябва да бъде спазено условието
Ik г, > 1б0Тг 
18.	Резистор Ei-
130
19.	Постоянното напрежение колектор-емитер на Т1 трябва да бъде
такова, че да се осигурява нормална работа на стъпалото. Обикновено е
достатъчно U№ert^3 4-4 V.
20.	Резисторът Re се определя от условието да осигурява нормален
режим на работа на Т\:
<) Eke ~ ЕбТ2 ~ Ec,keTl '
Я6 = ---------7—---------
21.	От статичните характеристики на за колекторен ток Ikon
се отчитат стойностите на U6e<l Tt и /б„ т, 
22.	Постоянното напрежение на базата на Tt е
Uo67\ = у Eko--4okeTt -УбСо Л •
23.	Избира се ток на базисния делител на Тг:
/дел ^(5 4- Ю)/боЛ.
24.	Резистор R3:
р .
Кз   ~7—
Дел
25.	Съпротивлението на горния клон на делителя трябва да бъде
П _ Eko~ V06T1
1\г дел — j । j
Удел + УбоЛ
26.	За да не може при движение на плъзгача на тримера Rt на ба-
зата на 7\ да се подаде цялото захранващо напрежение, поставя се
резисторът R2 със стойност
R2 = 0,5 R? дел .
27.	Тъй като е необходимо съпротивлението на 7?гдел да може да се
увеличава и намалява симетрично спрямо изчислената стойност, триме-
рът R1 трябва да има стойност
= 2 (Рг дел
С това постояннотоковите вериги на крайния блок са изчислени.
При изчисление на веригата на ООВ трябва да се има пред вид,
че поради голямата дълбочина наОВВ коефициентът на усилване зависи
само от отношението на R5 и Re и се определя по формулата
д- _ Ес, + Е5 _____ j I Ее
А Сф.ет Р- I ~	"Г" Ев
Поради тази причина резисторът R6 се определя от необходимого
усилване на крайнего стъпало:
г’ ^изх max
i\U —
вх max
‘г дел 2 Дел) — Дел '
131
II III
г>
R.
^-Г
Изчисление на кондензаторите в схемата
I 111.ходен кондензатор С6 — като се има пред вид, че през С6 тече
и нодеп ток, неговата стойност може да се изчисли така, че той да пред-
<|.твлява късо съединение и за най-ниската честота от зададената че-
с готпа лента. Когато Xc,~Ri, честотните изкривявания са — 3dB при
V.. -R^-ldB.
Обикновено за най-ниската гранична честота се приема Л1Н = —1 dB,
т. е.
п ______ 2 ___
"	2л/н./?тов^
2.	Кондензаторът за положителна обратна връзка С5 трябва да има
импеданс, много по-нисък от еквивалентното съпротивление на верига-
та, в която е включен — в случая резисторът Rlr:
г .	10 4- 20
5~ 2Л/Н.₽Ц '
3.	Кондензаторът С4 трябва да отстранява местната ООВ по ток в
емитера на транзистора С2. Тъй като крайният блок е обхванат от дъл-
бока ООВ, намаляваща монгократно изкривяванията, възможно е стой-
ността на Ci да се изчисли по формулата
С >	1	•
°4- 2д/н/?7
4.	Кондензаторът С2 участвува в долния клон на веригата за ООВ
и увеличението на импеданса му би довело до честотни изкривявания
в областта на ниските звукови честоти.
При това положение необходимо е стойността на С2 да бъде
с 24-5
С2-2я/п.7?5-
5.	Входният кондензатор С, също води до увеличение на честотните
изкривявания в областта на ниските звукови честоти, Тъй като не е
известен импедансът на източника на сигнал, приема се най-неблаго-
прнятният случай Ri =0.При това положение С\ ще се определи от входното
съпротивление на схемата, чиято стойност поради дълбоката ООВ ще
се определи само от входния делител:
р	^2  ^3
<вх “ Я2 + R-J'
132
Стойността на Cr е
Г ~=> 24-5
6.	При високи честоти има опасност фазовият ъгъл да достигне
големи стойкости — до 180°, отрицателната обратна връзка да се пре-
върне в положителна и да се получи самовъзбуждане. Кондензаторът С3
внася обратен фазов ъгъл и по такъв начин отстранява опасността от
самовъзбуждане. Тъй като за изчислението му е необходимо да се поз-
нават параметрите на транзисторите, конто не винаги се посочват от
производителите, обикновено определянето на С3 става експериментално.
Изчисление на променливотоковите показатели
1.	Коефициент на предаване на блока от транзисторите Т3, ТЬ9 Т9.
За целта е необходимо да се определи стойността на необходимого
входно напрежение при стойност на изходното напрежение /Лихтах:
Uвх max ~ max “F Rti max	4“ &беТ 8тах	Uбе0 Т а»
ту-	_ ^изх max
.блок ’ U
вх.тах
2.	Входният импеданс на този блок може да се определи като отно-
шение на амплитудите на входного напрежение и входния ток:
Р)	^вх max
*\вх.кр.блок •— “7	т *
/6max7'e 1 б0Т
3.	Вследствие на положителната обратна връзка, подадена през
С6, резисторът Rlo придобива еквивалентна стойност:
Rw екв = . _	------
1 кр. блок
4,	От характеристиките на 7\ при ток 1Со т, се отчитат параметрите
1 Й2|е7-2 5 Й22еГ2 •
5.	Еквивалентното товарно съпротивление на Т2 за променлив ток е
Е>	D	*
г) ____ ХЮ екв • хвх. кр. блок
*хтов Т2	1 р	*
'НО екв । 'вх.кр.блок
6.	Коефициентът на усилване по напрежение на Т2:
к =	/г21ег-8 ~ ^тои7г _
At/r« *1,^(1+^-^) ‘
Характерно е, че Кит2 може да има твърде голяма стойност — от
порядъка на няколкостотин пъти.
7.	Коефициентът на усилване на напрежение Кит\- Стъпалото с
транзистора 7\ е обхванато от ООВ по ток чрез резистора R5.
f ЛИЧНА Л.
( ЬЯБЛИОТГГ. д '
\ loqnp И Г,С J
133
Гоиарът на Т\ за променлив ток е
RthlUTt
*товл R. + h^ '
Коефициентът на усилване на напрежение на 7\ без отчитане на
ООВ е
Кот1 = ---7-^---- 
nlleTi
В случая сеработи по приблизителнатаформула,тъй като обикновено
При отчитане на местната ООВ коефициентът на усилване на на-
прежение на 7\ получава стойността
8.	Общ коефициент на усилване на усилвателя на мощност без от-
читане влиянието на общата ООВ:
Ко — КсД • КиТг  блок •
9.	Точната стойност на коефициента на усилване с ООВ е
Ко =----------------
10.	Дълбочината на ООВ има стойност
Л = 1 + 
Толкова пъти се намаляват нелинейните изкривявания.
Не се препоръчва дълбочината на ООВ да бъде' по-голяма от 30
100 пъти, тъй като се налагат по-сложни фазови корекции за предотвра-
тяване на самовъзбуждане.
2.45.	Обратни връзки в н. ч. усилватели
Обратна връзка се нарича такава връзка, при която част от изходния
сигнал се подава обратно на входа на усилвателя. Такова прехвърляне
на сигнал може да се осъществи- посредством изкуствено създадената
електрическа верига или чрез естествено съществуваща връзка —
между електродите на лампата, между части от проводниците на схе-
мата и др. Последният вид обратна връзка се нарича паразитка. Тя е
134
нежелана, защото влошава работата на усилвателя, а често създава
условия за самовъзбуждане на същия.
Обратната връзка може да бъде:
а)	положителна, когато върнатият от изхода сигнал е във фаза с
входния сигнал;
б)	отрицателна, когато върнатият от изхода сигнал е в противофаза
с входния сигнал;
в)	реактивна, когато върнатият от изхода сигнал е дефазиран спрямо
входния на 90 или 270°. Тогава резултатният входен сигнал се изменя
както по амплитуда, така и по фаза.
Освен това подразделение обратимте връзки се делят още на:
1)	Обратна връзка по напрежение — когато върнатото от изхода
на входа напрежение се взема паралелно на анодния товар. В този слу-
чай напрежението на обратната връзка е пропорционално на изходното
напрежение (фиг. 2.89а).
2)	Обратна връзка по ток — когато напрежението на обратната
връзка се взема от елемент в изходната верига, включен последователно
на анодния товар. В този случай напрежението на обратната връзка е
пропорционално на изходния ток (фиг. 2.896).
3)	Смесена обратна връзка — когато напрежението на обратната
връзка е комбинация от две напрежения — едното пропорционално на
изходното напрежение, а другото на изходния ток (фиг. 2.89 в).
,3а намиране на коефициента на усилване на. усилвател с обратна
връзка (фиг. 2.89 а) са от значение следиите параметри:
135
К е коефициент на усилване на усилвателя без обратна връзка;
U — напрежение, подавано на входа на усилвателя от външния
генератор;
Up — напрежение, подавано на входа на усилвателя чрез обратната
връзка;
t/i — напрежение, подавано непосредствено на управляващата
решетка на лампата;
U2 — изходно напрежение на усилвателя;
Р — коефициент на обратната връзка — показва каква част от
изходното напрежение се подава обратно във входната верига;
Л’и — коефициент на усилване на усилвателя при наличието на
обратна връзка.
Коефициентът на обратната връзка р може да има стойности от О
до +1 при положителна обратна връзка и от 0 до —1 за отрицателна
обратна връзка. С увеличаване на стойността му обратната връзка става
по-дълбока. Чрез коефициента на обратната връзка може да се определи
върнатото на входа от изхода напрежение:
Ц»=±₽</2.	(4.64)
Напрежението, приложено непосредствено на управляващата ре-
шетка:
U. = U + Up = U + (± р U2).	(4.65)
Коефициентът на усилване на усилвателя без обратна връзка
K = g	(4.66)
или полученото на изхода на усилвателя напрежение без обратна връзка
t/2 = киг.
При наличието на обратна връзка
и2 = KUt = K[U\- (± pl/2)] = ки + к (± рп2).	(4.67)
Като се разделят двете страни на уравнението на U, се получава
£=х+к.(±|ф).
но — Кр е коефициент на усилване на усилвателя с обратна връзка
Тогава
КР=/< + К(±рКД
или
= I—(± РК) = ТТр К ’	(4-68^
Произведение™ + РК се нарича фактор на обратната връзка.Знакът на
фактора е обратен на вида на обратната връзка. При положителна об-
ратна връзка факторът има отрицателен знак и знаменателят па дробта
136
е по-малък от 1. Това означава, че коефициентът на усилване при поло-
жителна обратна връзка ще бъде по-голям от коефициента на усилвапе-
без обратна връзка. Този вид връзка намира приложение при генера-
тор ите.
При отрнцателната обратна връзка знаменателят на дробта става
по-голям от 1 и коефициентът на усилване е по-малък от коефициента
па усилване без обратна връзка. Въпреки този недостатък на отрицател-
пата обратна връзка тя намира голямо приложение в усилвателите
поради това, че подобрява другите качествени фактори на усилвателя —
намалява нелинейните изкривявания и честотните и фазови изкривя-
нания, понижава нивото на шумовете и увеличава стабилността на
коефициента на усилването.
Обикновено величините К, Кр и р са комплексы! величини, защото
в схемата на усилвателя освен електронната лампа и съпротивленията
участвуват кондензатори и бобини, конто имат свойството да внасят
честотни и фазови изкривявания в усиления сигнал. Във веригата на
обратната връзка също участвуват реактивни елементи L и С, така чер
също зависи от честотата на усилвания сигнал.
Ако величината р К > 1, единицата в знаменателя може да се пре-
пебрегне и тогава
(4.69)
Това показва, че честотната характеристика на коефициента на
усилване на усилвателя с обратна връзка ще бъде обратна на честотната
характеристика на четириполюсника р. Това свойство на обратната
връзка дава широки възможности за получаване на точно определена
желана честотна характеристика на усилвателя с обратна връзка,
както и възможност за компенсация на честотните изкривявания, съ-
ществуващи в сигнала преди усилвателя.
На фиг. 2.90 са дадени честотните характеристики на усилвател с
положителна обратна връзка (крива 1), без обратна връзка (крива 2)
п с отрицателна обратна връзка (крива 3). От тези характеристики се
137
пн.кдп. ’!<• при усилвател с отрицателна обратна връзка почти липсват
чп ।огни изкривявания и коефициентът на усилване запазва постоянна
i loiiiiocr в доста широк честотен обхват.
11оради сыците причини могат да бъдат намалени и фазовите изкри-
вявания в работния честотен обхват на усилвателя с отрицателна обрат-
на връзка (фиг. 2.91).
В схемата на усилвателя участвуват също елементи с нелинейна
характеристика, като електронна лампа, дросели и трансформатори.
Тези елементи предизвикват нелинейни изкривявания, конто се из-
разяват в появата на изхода на усилвателя на хармонични честоти на
основната честота на усилвания сигнал и техните комбинационни.
При отрицателна обратна връзка коефициентът на нелинейните
изкривявания ще бъде
= (470)
г. е. ще се намали толкова пъти, колкото е намалено усилването. Тук К
е коефициент на нелинейните изкривявания без обратна връзка, а Кр
е коефициент на нелинейните изкривявания с обратна връзка.
Коефициентът на нелинейните изкривявания е толкова по-малък,
колкото по-дълбока е обратната връзка. Обратната връзка дава ефект
за намаляване на нелинейните изкривявания обач’е само ако те са по-
малки от 10%. В противен случай обратната връзка им влияе много
слабо.
2.46.	Тонрегулатори
Най-често с помощта на тонрегулаторите се осъществява повдигане или
затихване на нивото на ниските и високите тонове при непроменено ниво
на среднее.
На фиг. 2.92 а е показана схема на най-прост тонкоректор за затих-
ване на високите звукови честоти. Ходът на честотната характеристика
е показан на фиг. 2.92 б.
138
При ниските честоти кондензаторът С има голямо капацитивно съ-
противление И Uh3TI = UbX-
За много високите честоти С е късо съединение и коефициентът на
р
предаване се определя само от отношението р-^—където^Р е съпротив-
лението между горния край и плъзгача на потенциометъра. Между че-
стотйте f01 и /02 се получава спадане на честотната характеристика.
Чрез изменение стойността на Р може да се измени честотата /о2 и оттам
да се получи семейството характеристики на тонкоректора от типа,
показан на фиг. 2.92 в.
Тонкоректорът за ниски честоти е показан на фиг. 2.93 а.
139
За ниски честоти С има голям импеданс и коефициентът на предаване
е малък, т. е. има затихване. От определена честота нагоре С представ-
лява късо съединение. С помощта на Р се изменя честотната характе-
ристика, както е показано на фиг. 2.93 б.
Комбиниран тонкоректор за затихване на ниски и високи честоти е
показан па фиг. 2.94 а.
Фиг. 3.94
Фиг. 2.96
При средно положение на плъзгача на потенциометъра честотната
характеристика е равномерна (фиг. 2.94 б). При движение на плъзгача
наляво (фиг. 2.94 в) се получава затихване на ниските честоти, а при
движение надясно (фиг. 2.94 г) — затихване на високите честоти.
Усилвателите от висок клас притежават отделяй тонкоректори за
ниски и високи честоти.
J40
На фиг. 2.95 а е дадена < хгмл hi н.п нш-н кнн»ч|н i nip м hikmi ii
високи честоти. На фиг. 2.95 о <-. ikik.i < шп up.niinii* in > к >zkc*ii и я на
честотната характеристика.
Напоследък всички висококачествсни усилители пригежанаттон-
коректори по схема «Baxandall», която има значително по-добри показа--
гели от пасивните тонкоректори (фиг. 2.96).
При тях коригирането на честотната характеристик? се извършва
с помощта на честотнозависима ООВ.
2.47.	Катоден повторится
Катодният повторител е усилвателно стъпало, чието товарио съпротив-
ление е включено в катодната верига на лампата (фиг. 2.97 а). При урил-
вателното стъпало с товар в анодната верига (фиг. 2.97 б) входного
напрежение е равно на подавапото от предпото^стъпало напрежение U.
При усилвателното стъпало с товар в катодната верига входного налре-
жение U1 е равно на разликата от подаденото от предното стъпало па-
прежение U и изходното напрежение U2, т. е. l^—U—U2.
От това следва, че катодният усилвател има 100% отрицателна
обратна връзка по напрежение. Това се вижда и от участието на товар-
ного съпротивление одновременно в анодната и решетъчната верига
на лампата. Поради това целият променливотоков потенциал на това
съпротивление се подава обратно на входа на лампата.
Обикновено в схемата на катодния повторител се използуват триодни
лампи или пентоди, включени триодно. Трябва да се има пред вид, че
катодният повторител (фиг. 2.97 а) може да действува само в случая,
когато постоянната съставяща на напрежението върху катодного съпро-
тивление е равна на необходимого за режима на лампата постоянно
решетъчно преднапрежение. В противен случай трябва да се използува
делител на напрежение в катодната верига. Тази схема (фиг. 2.98) е
приложима само когато захранващият токоизточник има малко вът-
решно съпротивление, а утечното съпротивление е много по-голямо в
сравнение с катодния товар.
Наличието на 100% отрицателна обратна връзка в катодния усилва-
141
ic.ii on pi юля пеговите свойства. Очевидно коефициентът на усилване
me Gi.'ie по-малък от единица, понеже изходното напрежение U2 пред-
ii.шляпа част от напрежението на входа U. Коефициентът на усилване
Фиг. 2.98
се определя от израза
А
1 + ₽К ’
който е валиден за всеки усилвател с от-
рицателна обратна връзка. В този случай
коефициентът на обратната връзка р=1,
понеже той се определя от отношението
на напрежението на обратната връзка Up
към изходното напрежение U2, конто са ед-
накви поради наличието на 100% обратна
връзка. Тогава коефициентът на усилване на
катодния повторител е
1 +К <
(4-71)
Вижда се, че колкото коефициентът на усилване на лампата е по-
голям, толкова коефициентът на усилване на катодния повторител
се приближава до 1. При Кр = 1 входното напрежение ще бъде равно на
изходното. Следва, че катодният повторител не усилва, а само повтаря
лодаденото му напрежение, запазвайки неговия поляритет. Обикновено
коефициентът на усилване на катодния повторител е около 0,9. По съ-
щите причини, поради конто намалява коефициентът на усилване, на-
малява и изходното съпротивление на стъпалото. То се определя с
аналогичен израз:
<"2>
къдетоц е статичният коефициент на усилване на лампата, aS е нейната
стръмност.
Този израз показва, че изходното съпротивление на катодния пов-
торител е по-малко от реципрочната стойност на стръмността на харак-
теристиката на лампата. Понеже сгръмността на. характеристиката
на лампата се движи между 1 и 10 rnA/V, изходното съпротивление има
стойности между 100 и 1000 Q.
Изходното съпротивление е определят фактор за пропускането на
високите честоти от катодния усилвател.Малката му стойност става при-
чина за шунтиране на изходния паразитен капацитет и съДействува
за разширяване на пропусканата честотна лента, която може да достигне
до няколко мегахерца.
Друга характерна особеност на катодния повторител е неговото
голямо входно съпротивление, което се определя от израза
=	(4-73)
където ДЕХ е съпротивлението между решетката и катода (маса), а Ар
е коефициентът на усилване на катодния повторител. Понеже А «0,9:
142
/Л,х₽« Ю7?вх.	(4.74)
Голямото входно и малкото изходно съпротивление на катодния
повторител обуславят голям коефициент на усилване на ток. От това
следва, че катодният усилвател може да се използува като усилвател
на мощност, въпреки че коефициентът на усилване на напрежение е
по-малък от 1.
Коефициентът на усилване на ток на катодния повторител се опре-
дели от израза
р
(4.7 5)
^ИЗХ
Ако Мвх =5 М Q и 7?изх = 1 k Q, коефициентът на усилване на катодния.
усилвател на ток ще бъде
„	5.1 о6 сппп
Ki =	f03 = 5000 пъти.
Понеже катодният повторител е усилвател с отрицателна обратна
връзка, следва да се очаква, че той има всички предимства на този вид
усилватели, а именно подобрена честотна и фазова характеристика,
малки нелинейни изкривявания, постоянен коефициент на усилване в
работния честотен обхват.
Голямото входно и малкото изходно съпротивление на катодния пов-
юрител го правят много подходящ за съгласуване на различии съпро-
тивления, като например високоомния изход на един телевизионен
усилвател с нискоомния кабел, водещ към студиото
Свойството му да не измени поляритета на подадения на входа му
импулс се използува в радарната техника.
Малкото изходно съпротивление прави катодния повторител много
удобен за драйверно стъпало в мощните усилватели, работещи в режим
на решетъчен ток. В случая внасяните от решетъчния ток нелинейни
изкривявания намаляват.
2.48.	Инверсии усилвателни стъпала
Инверсного (полярообръщагцото) стъпало се използува в случайте,
когато е необходимо да се преобразува едно напрежение в две напре-
жения, равни по амплитуда и противоположни по полярност. Такъв е
случаят, когато инверсного стъпало доставя на крайното противотактно
усилвателно стъпало по мощност две еднакви по амплитуда и с противо-
положна полярност напрежения за усилване.
Съществуват няколко схеми на полярообръщащи стъпала:
а)	с отделка лампа за обръщане на поляритета;
б)	автобалансна;
в)	катоден инверсен усилвател;
г)	полярообръщагцо стъпало с трансформатор.
На фиг. 2.99 е дадена схемата на стъпало за обръщане на поляритета
с отделна лампа. Горната част на схемата представлява КС-усилвателно
143
« 11.II.। io и.i напрежение с триод.Управляващата решетка на Л2 получав.!
ii.iiipv/Kfime от делителя включен в изхода на /?С-усилвателя
/к лшт-ляг е така подбран, че напрежението иг', подавано към управля-
ii.tiH.i г.-i решетка на Л2, да осигури изходящо напрежение върху анодния
гонар Ra., с големина, равна на големината на изходното напрежение,
Фиг. 2.99
получено върху Rai. В такъв случай двете изходни напрежения t/x и Us
имат еднакви амплитуди, но са с противоположна полярност поради
обръщането на поляритета от Л2. Необходимо е двете лампи и всички
елементи от едната и другата част на схемата да са еднакви. За да се
намали входният капацитет Свх на лампата Л2 (означен с пунктир) за
високите честоти, в горната част паралелно на е включен конденза-
торът С3. По този начин изходните напрежения Ur и U2 се изравняваг
и за високите честоти.
При прекъсване на работата на обръщащата част от схемата изчезва
напрежението U2. Тогава едната лампа от крайнрто двутактно усилва-
телно стъпало престава да работи, изходната му мощност намалява два
пъти, а едновременно с това се увеличават силно нелинейните изкри-
вявания
Най-често се ^лучва обаче поява на асиметрия в схемата, т. е. не-
равенство на амплитудите на изходните напрежения и U2. Причините
за това могат да бъдат следиите:
а)	понижаване на коефициента на усилване на Л2 вследствие ста-
реене;
б)	изменение на анодния й товар Ra2,
в)	изменение стойността на катодния резистор Rk2;
г)	изменение на Rr и R2 от делителя.
144
На фиг. 2.100 е показана автобалансна схема, която намира широко
приложение. Тя се’отличава от разгледаната по-горе полярообръщаща
схема с въведената отрицателна обратна връзка по напрежение в обръ-
щащата част. Напрежението си (7/ обръщащият клон получава от
целителя R^ R2. Едновременно от анода на обръщащия триод към него-
Фиг. 2.100
о f'
о-
Фпг. 2.101
вата решетка се подава и напрежението на отрицателната обратна
връзка t/p, постъпващо от делителя R2R3.B резултат от наслагването на
тези две напрежения към управляващата решетка на обръщащия триод
остава да действува разликата от входното напрежение и напрежението
на отрицателната обратна връзка.
Благодарение на въведената отрицателна обратна връзка усилването
на обръщащото стъпало се стабилизира и практически не зависи от
анодния товар Ra2, от катодния резистор Rk и от изменение™ на пара-
метрите на лампата. Това е едно голямо преимущество на този вид схема.
Симетрнята на схемата зависи изключително от резисторите Rr и R2,
образуващи делител за входното напрежение на обръщащата лампа и
напрежението за обратната връзка. Когато стойността на R} се увеличи,
входното напрежение намалява; едновременно намалява и U2.
При прекъсване на R., се прекратява обратната връзка, и усилването на
обръщащата част нараства, а с това нараства и U2. При изменение на
R2 се изменя и U2.
Затова резисторите /Д и R2 трябва да се подбират с гол яма точност
п да бъдат напълно еднакви по стойност.
На фиг. 2.101 е показана схемата на инверсния катоден усилвател
(усилвател с разделен товар в анода и катода).
За да има пълна симетрия, необходимо е двата товарни резистора
Rai n'Ra2 Да бъдат равни. Този усилвател се различава от /?С-усилвателя
на напрежение само по разделения товар.
По-добри резултати се получават при двутактното полярообръ-
щащо стъпало с катодна връзка (фиг 2.102).
В тази схема могат да се употребят еднакво триоди и тетроди. Двете
лампи имат общ катоден резистор,който е разделен на две с цел да може
10 Нискочестотни усилватели
145
но удобно да се получи необходимого за работния режим постоянно пред-
папрежение на лампите. В анодната верига са включенн двата товарни
резистора Rd и Rd', от конто се извеждат двете равни и с обратна по-
ляр пост напрежения.
Действието на схемата е следното. При постъпване на входа на стъ-
палото, напр. положителния полупериод, потенциалы' на решетката
Фиг. 2.102
на горната лампа нараства. Нарастват анодният и катодният ток на
лампата. С това нараства и падението на напрежение върху двойния ка-
тоден резистор. От това потенциалы на долната лампа намалява, по-
неже решетката и е свързана с по-отрицателен потенциал спрямо катода.
В резултат от това напрежението,което се подава на решетката на дол-
ната лампа, има противоположен поляритет спрямо напрежението,
подадено на решетката на горната лампа.
Отрицателната обратна връзка оспгурява чрез катодного съпротив-
ление на този усилвател свойства,конто са аналогични на свойствата на
усилвател с разделен товар.
Освен по-добрите честотно-фазови характеристики тази схема има и
по-голямо усилване от схемата с разделен товар. Тук също намаляват
силно четните хармонични и фонът от отоплението поради симетрията на
тока в рамената на схемата и поради обстоятелството, че токовете на
хармоничните и фона преминават синфазно през катодното съпротивле-
ние, върху което се създава напрежение на дълбока отрицателна обратна
връзка.
Недостатък на схемата е необходимостта от две еднакви лампи, конто
я оскъпяват.
116
>
Раздел 3
ЕЛЕКТРОАКУСТИКА
3.1.	Общи сведения и теория на звука
Електроакустиката е клон на акустиката и има за предмет изучаването
на условията за преобразуването на звуковитетрептения в електрически
и средства! а (апаратите), с конто се извършва това преобразуване.
Съвременната електроакустика обхваща и изучаването на всички въпро-
си, свързани със залисването, възлроизвеждането и предаването на
звука (говор и музика), озвучаването на залите и електроакустичните
аларати.
За правилното преобразуване, записване, възпроизвеждане и пре-
даване на звука е необходимо да се познават неговите физически свой-
ства и качества, особеностите при неговото разпространение и възприе-
мането му от ухото.
Както е известно, изучаването на физическата сыцност и теорията
на звуковите трептения е предмет на общата акустика.
От своя страна общата акустика се разделя на:
—	- физиологична акустика, която се занимава с изучаването на
възприемането на звука от слуховите органи на човека и произвежда-
нето на звука от говорните органи на човека;
-	архитектурно акустика, която се занимава с изучаването зву-
ковите процеси и явления в закрити помещения;
—	музикална акустика, която изучйва физическата същност на
музикалните звукове (тонове), съзвучия, музикалните-системи, инстру-
менти и Строеве.
Има и други клонове на акустиката, но те не се третират в настоящий
раздел.
Звукът като физическо явление представлява механично трептение
на дадено тяло, предавано на някаква пъргава среда: въздух или други
газове, течни и твърди тела.
Звуковете, конто обикновено човек възприема със своя слухов апарат,
представляват разколебаване на въздуха от трептящо (звучащо) тяло.
Затова ще се разгледат по-подрсбно процесите на възникване и раз-
пространение на звука във въздушна среда.
Разколебаването на въздуха, което постепенно се разпространява
като трептение, се нарича звукова вълна, а иричинителят на тези вълни
се нарича звуков източник.
147
Областта от пространство™, в която се разпространяват звуковите
вълни, се нарича звуково поле.
И така, за да има звук, трябва да има трептящо тяло, което произ-
вежда звуковите трептения, среда,която да ги пренесе, и слухов орган,
който да ги възприеме.
3.2.	Образуване на звукови вълни
основни величини и зависимости
да се изясни опитно със следния
трептение рамената на камертон
Фиг. 3.1
Процесът на възникване и разпространение на звуковите вълни може
имер: ако чрез удар се прпведат в
if. 3.1 а), те ще се отклоняват на-
ляво — положение аг, надясно —
положение а2, около едно средно
положение а0. От това движе-
ние (трептение) на рамото на ка-
мертона въздухът се сгъстява и
разрежда, от което се измени ат-
мосфер ното налягане. Това сгъ-
стявене и разреждане на еластич-
ната среда (въздуха) се нарича
звуково налягане. Тосеразпростра-
нява в околното пространство във
вид на вълни. Характерного при
разпространението на тези вълни
е, че не се получава раздвижване
на въздушните слоеве, както то-
ва става напр. при вятър, а се
разпространява само изменение™
на въздушното налягане.
Във въздушната среда звуко-
вите вълни се разпространяват
като надлъжны, т. е. по посокз
на разпространението им, а в твър-
ди тела — като напречни.
Звуковото налягане в сравнение със статичного атмосферно налягане
на въздуха е много малко. За определена точка от пространство™ ефек-
тивното действуващо звуково налягане е
P=Pi—Ро,
при което
Pi е налягане при наличност на звукови вълни;
р0 — налягане (атмосферного) без наличие на звукови вълни.
. В новата система СИ единицата за звуково налягане е нютон/ш2
(1 N/m2- = IOjl bar).
148
Основни величини и зависимости
Изменение™ на звуксвото налягане с времето е показано графично
на фиг. 3.1 а и б.
Както всяко вълново трептение, така и звуковото се определя от
следните параметри:
1.	Период на звуковото трептение — Т. Период иа звуковото треп-
тение е времето, за което звуковият източник прави едно пълно колеба-
ние, т. е. а0 аг а0 а., а0 . . . (вж. фиг. 3.1). От графиката се вижда, че на
едно такова пълно трептене отговаря едно сгъстяване и разреждане на
въздуха. Периодът (Т) е отсечката ООг по оста на времето и се измерва
в секунди.
2.	Амплитуда на звуковото трептение (А). Максималното откло-
нение (крайното положение), до което достига звуковият източник,
в случая рамото на камертона, когато той трепти, се нарича амплитуда
(фиг. 3.1) —отклонение™ до аг или до а2 на звуковия източник е съот-
ветно амплитудата (А) на звуковото трептение.
3.	Сила на звуковото трептение. Колкото по-голяма е амплитудата
на трептящия звукоизточник, толкова по-голямо е налягането, с което
той разколебава въздуха. Звуковото налягане е свързано със силага на
звука, която може да се определи, и с количество™ енергия, пренасяна
от звуковата вълна за единица време през единица плогц. В практиката
по-удобно е силата на звука да се определя по звуковото налягане.
Областта на възприемане на различните по сила звуци се определя
от най-слабия доловим звук и най-силния, който може да понесе чо-
вешкото ухо. Най-слабият звук, който възприема човек, има звуково
налягане р0=2.10~4pbar (2.10-5N/m2) и се нарича долен праг на чуване,
а най-силният е около 500 pbar — горен праг, и причинява болезнено
усещане.
4.	Честота на звуковото трептение f. Броят на пълните трептения,
конто извършва звукоизточникът за една секунда, се нарича честота на
звука (фреквенция). Честотата на звука се изразява с единица мярка
херц, който е едно пълно трептение (период) за една секунда. Колкото
периодът на едно звуково трептение е по-голям, толкова по-малка често-
та има то, т. е.
Г =
Броят на трептенията в секунда определя височината на звука
(тона). По-високият тон има по-голяма честота.
Звукови вълни наричаме тези механични трептения, конто се въз-
приемат от ухото, а те имат честота от 16 до 16 000-^20 000 Hz.
Звук с честота под 16 Hz се нарича инфразвук, а над 20 000 Hz —
ултразвук.
5.	Скброст на звука — с. Създадените от звукоизточника звукови
вълни в определена среда се разпространяват с определена скорост,
наречена скоро ст на звука. Означава се с с и се измерва в m/s.
Скоростта на звука зависи от плътността на средата и нейната темпе-
ратура.
149
IIi.и in.пуха при ОС и нормално атмосферно налягане скоростта на
|цу, । г .1 Я) ni/s, а при 20°С — 342 m/s или около 1220 km/час.
Опии пмостта на скоростта на звука от температурата за газооб-
р । Uli среда се дава с форму лата
с = с0]/1 + at,
където
с0 е скорост при 0сС и нормално атмосферно налягане;
а — температурен коефициент на газа;
t — температура на средата в °C.
При повишаване температурата на средата с ГС скоростта на,звука
се увеличава с 0,60 m/s.
Във водата скоростта на звука е 1430 m/s, в желязото — 5000 m/s,
а в стъклото — до 5600 m/s и т. н.
6.	Дължина на звуковата вълна — X. Разстоянието между две точки
от звуковата вълна с еднакви амплитуди и фази се нарича дължина на
звуковата вълна, означава се с Z и се измерва в метр и (т) (фиг. 3.1 б).
Между трите параметъра на звука: честота, скорост и дължина,
сыцествува зависимостта
X = -£- = сТ [т].
3.3.	Сложим звукови трептения, тембър на звука, тон и шум
При разгледаното на фиг. 3.1 звуково колебание налягането се измепя
по синусоидален закон и се нарича «чисто». На практика обаче рядко
се борави с такива «чисти» звукове. Те се произвеждат и използуват
главно за измервателни цели.
t
Фиг. 3.2
В действителност всички звукове, конто се възприемат от човека,
предсгавляват трептения, при конто звуковото налягане се измени
периодично по несинусоидален закон. Такива трептения се наричат
сложней. Графиката на едно такова трептение е показана на фиг. 3.2.
По математически път се доказва, че всяко сложно трептение може
да се представи като сума от едно основио синусоидално трептение с
150
честота, равна на основната, и редица допълниТелни синусоидалнп
трептения с честоти,кратки на основната честота (хармонични). Основно-
го трептение определя височината на звука (тона), а допълнителните '
Фиг. 3.3
На фиг. 3.3 е показано нагледно излъчването на хармонични треп
тения от струнен инструмент.
Различии инструмент!!, излъчващи един и същ тон, произвеждат
различии по брой и амплитуди хармонични трептения. Затова те имат
различии тембри. Колкото по-сложно е трептението, т. е. съдържа по-
вече обертонове, толкова тембърът на звука е по богат. Ако в структу-
рата на сложного трептение преобладават хармонични с по-висока
честота, те придават на тембъра «блясък», «яркост», «металичност».
Преобладават ли пък хармонични с ло-ниска честота, тембърът е по-
плътен, «лиричен», «сочен».
На фиг. 3.4 а е показан честотният обхват на основните тонове на
някои типични музикални инструменти и човешки гласове (бас, баритон,
тенор и др.) без хармоничните. Вижда се,че честотният обхват, с който
се работи на практика, се заключава между 30 и 4000 Hz. Като се взе-
мат пред вид хармоничните, честотният обхват се разширява доста,
напр. до 15 000, даже и до 20 000 Hz.
Според съвременните изследвания и изисквания за вярно звукопроиз-
веждане е необходимо да се осигури «присъствието» на хармоничните с
честота до 16 000 Hz, тъй като останалите (от по-висш ред) имат много
малки амплитуди.
Сложните звукови трептения, конто могат да се възприемат от чо-
века, се разделят на тонове и шумове.
Музикалните тонове лредставляват периодически повтарягци се
трептения с определен спектър. Те се характеризират със: 1) спектър на
честотите, 2) разпределение на амплитудите на отделяйте честоти в
спектъра и 3) форма на трептенето.
Шумовете са безпорядъчни звукови трептения, образувани при
събиране на голям брой чисти тонове. Те имат сложна форма на спектъ-
ра, в конто не може да се забележи никаква закономерност.
151
щщшш
3.4.	Разпространение и свойства на звука
При реални условия звукът се разпространява във въздуха във
всички посоки около звучащия източник (освен ако той не е със силно насо-
чено излъчваие) подобно на вълните по повърхността на водата.в която е
хвърлен предмет. Звуковите вълни, в центъра на конто се намира
източникът, се наричат сферични. Ясно е, че при отдалечаване от зву-
ковия източник радиусът на сферичните вълни нараства. С това се уве-
личава и повърхността на сферата, поради което намалява плътността
на звука, т. е. той се разсейва. Заедно с това може да се счита, че се раз-
152
колебава по-голям брой частици от средата. Поради това звуковата въл-
па постепенно затихва.
Върху разпространението на звуковите вълни оказват влияние
както средата, така и предметите, намиращи се в нея.
Във въздушната среда скоростта на звука зависи от температурата:
с = 330 + 0,61 [m/s],
като 330 m/s е скорост при температура на въздуха 0сС.
При своето разпространение звуковите вълни изпитват известно
съпротивление на средата, наречено акустично съпротивление.
Вследствие на акустичното съпротивление, разсейването и триенето
на частиците при трептението звуковото колебание губи от своята енер-
гия и постепенно затихва.
Отразяване на звуковите вълни
В дейетвителност звуковите вълни много рядко се разпространяват
в'еднородна среда. Често пъти при своето разпространение тепреми-
нават от една среда с определена гъстота в друга -— с по-голяма или
по-малка гъстота (с друго акустично съпротивление). При това една част
от звуковата енергия се отразява, а друга прониква във втората среда,
като лъчът се пречупва.
За обяснение на тези явления при разпространението на звуковата
вълна посоката на разпространението може условно да се означи с пра-
ва, наречена звуков лъч.
На фиг. 3.4 б с лъча 1 е означена посоката на падагцата вълна.
Тя достига границата между двете различии среди, означени с XX'
в точка О, при ъгъл на падането сн - С лъча 2 е означена посоката на
отразената вълна, а Са2 — ъгълът на отражението.С лъча Г е означена
посоката на пречупената вълна под ъгъл на пречупването а^.
В двете среди звуковата вълна има скорости съответно сг и с2. От
теорията на отражението на вълните е известно, че:
1.	Ъгълът на падането и отражението са равни, т. е. а1=а2.
2.	Падащият, отразеният и пречупеният лъч лежат в една равнина
с перпендикуляра (УУ'), издигнат в точката на отражението (пречуп-
ването).
3.	Отношението на синусите от ъгъла на падането и пречупването
е право пропорционално на отношението на звуковите скорости в двете-
среди:
smut _	_ п .
sin а2 с2 ’
при c2>Ci п<1, а при
С-2<С1 и>1.
Това отношение (и) се нарича отношение на пречупването
Ако силата на ладащия звуков лъч е /зв , а на отразения 1зв1 и пре-
чупения /зв2, то /ЗЕ| + /зв2 -- Ав •
153
Ако целим диете страни на равенство™ с /зв, получаваме отно-
шения га .
а ---------нарича се коефициент на отражение™, и
'зв
b =	----нарича се коефициент на пречупването.
'зв
Сумата от двата коефициента
=	при а =0 цялата звукова енергия се отразява и се получава
пълно отражение. При Ь=0 цялата звукова енергия преминава във
втората среда и се получава пълно проникване.
При отражение на звуковата вълна от твърда преграда енергията
на отразената вълна е по-малка от падащата енергия, защото част от
нея се поглъща от преградата. Причини за това поглъщане могат
да бъдат:
—	малки отвори (шупли) в структурата на преградата, в която
прониква част от енергията,
—	загуби на звукова енергия за привеждане в трептение на части-
ците или на цялата преграда.
Количество™ на погълнатата енергия се определя с коефициента на
поглъщане а, равен на отношение™ на погълнатата енергия (Епогълк)
към падащата енергия (Епад):
£
__ погълн
^пад
Въздухът също поглъща до известна степей звуковите трептения.
Земята, водата, металите и дървото поглъщат звуковата енергия по-
слабо, поради което те са добри проводници на звука.
Меките тъкани (особено плюшът, кадифето), коркът, каучукът,
ватата са лоши проводници на звука (силно го поглъщат), затова се из-
ползуват за изолатори против шума и за звукопоглъщатели.
Коефициентът на отражението е равен на отношение™ на отразената
енергия (Еотр) към падащата (Епад):
£
отр
£
пад
Коефициентите а и р са аналоги,чяи на коефициснтите а и Ь. При
а=0р=1 — преградата отразява напълно падащата звукова вълна,
а прир =0ц =1 — звуковата енергия напълно се поглъща. Практически
такива идеални случаи не съществуват, а тези коефициенти имат стой-
кости между 0 и 1. Тук същоа+р =1 и сумата на погълнатата и отразе-
ната енергия е равна на падащата енергия:
Апогълн Ч - Еотр = А'пад .
Ако звуковите вълни се отразяват от неравна (грапава) повърхност,
звукът се разсейва (фиг. 3.5 а). Ако грапавините имат височина h,
много по-малка от дължината на звуковата вълна, отражението е по-
равномерно. При значително по-голяма височина h, но все още по-малка
154
от дължината на звуковата вълна Z, отражението на звуковите вьлнн
е неравномерно и се нарича дифузно (разсеяно) — фиг. 3.5 б.
Подобно на светлинните вълни, ако звуковите вълни се отразяват
от вдлъбната повърхност, те се фокусират в една точка (фиг. 3.5 в).
Обратно, ако звуковият източник се постави във фокуса на такава
преграда, отразените вълни ще бъдат успоредни (фиг. 3.5 г).
Тези особености при отражението на звука се използуват в акусти-
ката при конструирането на звукоизлъчватели, при акустическата об-
работка на залите и т. н.
При своето разпространение звуковите вълни имат свойството да
заобикалят малките прегради (фиг. 3.6 а, б, в, г). Такова заобикаляне на
прегради се нарича дифракция.
Дифракцията се обяснява чрез принципа на Хюйгенс, според който
всяка точка, приведена в трептение при разпространението на звуковите
вълни, може да се разглежда като нов точков източник на елементарни
сферични вълни. Въз основа на този принцип заобикалянето на дадена
преграда от звуковата вълна (напр. около ъгъла на страда) се дължи на
това, че точките на мря ръб етават центрове на нови звукови вълни.
ЗИКАИОТВкЛ
III. <i.iiiii',i 11.1Ч1111 ie обяснява npi-Miiiiaii.niero па звука през отвори
11рн кип случаи отворите ставят цситрове па нови (елемептарпп!
и!..чип, коню се ра.чпросграпяват зад тях.
3.5.	Особености при разпространението
на звуковите вълни
Звукова интерференция
При одновременного звучене на два еднакви звукоизточника или при
срещане на отразените звукови вълни с директните се наблюдава на
слагване (взаимодействие) между двете вълни.Това явление се нарича
интерференция. При интерферирането между две звукови вълни с че-
стотн /1 и /2 и фазови разликифх Иф2 се наблюдават следиите явления,
показани на фиг. 3.7 а, б, в, г:
1.	Усилване на звука —• когато двете звукови трептения имат
еднакви честоти (/1=/2) и фази (фт=ф2) — фиг. 3.7 а.
Фиг. 3.7
2.	Отслабване на звука — ако /1=/2, афХ = ф2 (противоположив
фази, фиг. 3.7 б); ако амплитудите са еднакви, трептенията напълно
ще се унищожават.
3.	Биене на звука — периодично усилване и отслабване при различ-
ии, но близки по стойност честоти (напр. /i = 50 Hz и /2 = 60 Hz
фиг. 3.7 в).
Полученото ново трептение с двойно по-голяма амплитуда (сила)
се слуша през равни интервали от време (в случая 0,1s), опреде-
лени от разликата между двете честоти. Честотата на това трептение
също е равна на разликата между двете честоти — 10 Hz.
4.	Стоящи вълни — получават се при наслагване на две звукови
трептения с еднакви честоти и фази, но с противоположи и посоки на
разпространение. При този случай на интерференция се наблюдават
точки без звучене (възли) и точки с максимална звукова сила (върхове) —
фиг. 3.7 г.
156
Изменение на звуковите честоти при движение
Ако звуков източник излъчва звук с честота (Д) и е неподвижен и ако
ириемникът на звука е неподвижен, ще приема зв^ка със същата често
га. Ако обаче звуковият източник и приемникът се движат един елрямо
(руг, честотата на звукового трептение се измени. Това явление се на-
рича Доплеров ефект.
Изменението на честотата на покой при движение се дава с форму-
лата
h (1 + 7) IHz],
където
v е скоростта на движещия се източник или приемник;
с — скоростта на звука.
Знакът (±) означава съответно приближаване (повишаване на Д)
или отдалечаване (намаляване на /J.
Звуков резонанс
Както в механиката, така и тук всички звучащи тела, напр. струните
на струнните инструмента, камертоните, мембраните на микрофоните,
телсфоните или високоговорителите и др., имат свойство™ да излъч
ват звукови трептения с най-голяма амплитуда при определена честота,
наречена собствена или резонансна честота. Известно е, че всяко тяло
може да бъде приведено в трептение, ако се възбуди с външна сила (удар
на камертон, опъвапе на струната и т. н.). Освен този начин то може да
бъде приведено в трептение и от достигащи до него звукови вълни с че-
стота, равна на неговата резонансна честота. Опитно това може да се
демонстрира с два съвсем еднакви камертона «ла»,поставени на известно
разстояние един от друг (напр. на 50—60 ст). Ако единият камертон се
приведе в трептения от външна сила, той започва да трети и възбужда
звукови вълни. Щом тези звукови вълни достигнет до втория камертон,
той започва също да трепти, защото честотата му е равна на собствената
честота на първия камертон, т. е. вторият камертон влиза в резонанс
с първия. Това явление се нарича звуков резонанс. Резонансните треп-
тения в никои случаи са нежелателни — напр. при микрофоните,
високоговорителите, при строителните конструкции на сгради, мострве
и др. Благодарение на резонансните явления при струните инструмента
се получава значително усилване на звука, причинено от резониращите
им кутии. На резонансен принцип се основава направата на различните
въздушни свирки, на много музикални инструмента и пр.
Всяко затворено помещение има също резонансна честота. Ако в
такова помещение се прави запис, всички звукови трептения с честота,
равна на собствената (резонансната) честота на залата, ще се открояват
най-силно, т. е. помещението ще резонира. Това не е желателно, затова
в студията се вземат предваригелни мерки—с подбор на формата и аку-
стическата обработка да бъде «угасен» този резонанс. Резонансните явле-
ния в звуковъзпроизвеждането с а също нежелателни.
157
Знуково exo
При разпространение на звуковите вълни в открито пространство,
в коего ге срещат много големи прегради, в зависимост от дължината на
иьлпата им при определени условия се появява ехо. Ехото е повтаряне
па нзлъчен звуков сигнал. То се дължи на отражението на звуковите
пълпи, падащи почти перпендикулярно към повърхността на преграда
(екала, стръмен бряг, сграда, гора и др.), и връщането им обратно при
звукоизточника.
Като се има пред вид, че и след изключването на звукоизточника
слухового усещане продължава до 1/10 s, най-малкото разстояние I
от преградата до служащий, при което ще се получи ехо, звукът трябва
2 I
да измине също за време t = ’/10 s- Следователно — - == t г/ 0 s.
Понеже при обикновени условия скоростта на звука е 340 ~. ехо ще
се получи, ако 17 га.
3.6.	Разпространение на звуковите вълни
на открито и закрито
Разпространение на открито
Известно е, че температурните разлики, влажността, вятърът и други
фактори оказват влияние на въздушните маси. Най-податлива на това
влияние е тяхната гъстота.Ако звукови вълни се разпространяват във
въздушна среда с различна гъстота, те променят своята посока — пре-
чупват се. Пречупването е по-голямо при вълни с по-висока честота.
Когато въздушните маси са раздвижени от вятър вследствие на трие-
нето им по повърхността на земята, скоростта на ниските слоеве е
значително по-малка от скоростта на по-високите. От това звуковите
вълни се отклоняват надолу, акр посоката на разпространението им
съвпада с посоката -на вятъра. При разпространение срещу вятъра
звуковите вълни се отклоняват нагоре. Освен това в първия случай
при нормална скорост на вятъра звукът се разпространява на по-голямо
разстояние, отколкото при липса на вятър.
Тези особености на звуковото разпространение трябва да се отчитат
при озвучаването на откритите пространства. В този случай звуковите
вълни се разпространяват свободно, без отражения. Ако в такава об-
становка човек слуша, полученото възприятие се нарича натурално.
То се определи от директните звукови вълни, идващи направо от зву-
ковия източник до слушателя.
Разпространение на закрито
Реверберация. Ако звуковият източник се намира в закрито помещение
и излъчва звукови вълни, при своето разпространение те ще се отразя-
ват от стените, вода, тавана или от налипните предмета. Това отражение
158
е многократно и продължава, докато звуковите вълни затихнат, понеже
енергията им се поглъща. Следователно при звучение на източник в
закрито помещение освен директни в помещението има и отразени
звукови вълни.
Ако слушател (или друг приемник на звука) се намира в такава
обстановка, той ще възприеме както директните, така и отразените
звукови вълни. Последните ще идват до него с известно закъснение„
понеже изминават по-дълъг път (фиг. 3.8). Ако до слушателя достигнет
само директни вълни, той ще възприема звука с постоянна сила J(,
(ако източникът не я променя). Тъй като обаче съществуват и отразени
вълни, конто след кратко време ще достигнет до слушателя, силата
на слушане ще се увеличи от тях до стойност Jt. След време /2 Ще до-
стигнет отраженията от по-далечните прегради или вторите отражения.
От това сила га на звука ще се увеличи още до стойност J2. Този процес
на нарастване на J ще продължи, докато пристигнат всички отражения,
и ще се установи на стационарна стойност Тс, при което нараствансто
се изравнява с поглъщането.
При изключване на звукоизточника вследствие на отразените звуко-
ви вълни снлата на звука не спада изведнъж, а отразените вълни
отзвучават. Аналогично, както в първия случай, след време tx идват
пай-близките, първи отражения, след — вторите и по-далечни, докато
отзвучаването заглъхне. Този процес е представен графически на фиг.
3.9. Ухото възприема процеса по кривата поради инертността му
В зависимост от обема на помещението и звукопоглъщането на сте-
ките отзвучаването може да продължи до 3—4 и повече секунди.Такова
отзвучаване се възприема като ечене и се нарича реверберация. Тъй като
отзвучаването (реверберацията) се характеризира с времето, през
което източникът продължава да звучи след изключването му, нарича се
н времереверберация, бележи се с Т и се мери в секунди.
Времето, за което установената постоянна сила на звука Jc (фиг. 3.9)
намалява около един милион пъти (JCX IO*"®) след изключването на
звукоизточника, се нарича стандартно време на реверберация или
стандартна реверберация.
Реверберацията е един от основните параметри за оценка аку
159
стическите качества на помещенията. Всяко помещение в зависимост
от обема си има определена реверберация, при която звучността е най-
добра (разбираема, ясна и т. н.). Тази стойност на реверберацията се
нарича оптимална.Тя се дава за средните честоти(напр. за 500 и 1000Hz).
Това не означава, че реверберацията за ниските и високите честоти е без
значение, напротив,реверберация-
та за ниските и високите честоти
може да бъде в много случаи кри-
тична за добрата звучност на по-
мещение™.
Понеже реверберацията се дъл-
жи на отразените звукови вълни
в помещение™, а отражението за-
виси от поглъщането на отразя-
ващите прегради, потърсена е за-
висимое!' между тези параметри
Тъй като загубата на звуковата
енергия осповно се определя от от-
ражението, може да се направи изводът, че при големи размери на по-
мещенията отраженията ще идват по-късно и процесът на затихване на
звука ще продължи по-дълго. Следователно при по-голям обем на поме-
щение™ по-голямо ще бъде времето на реверберацията.
Процесът на затихване зависи от поглъщането на звуковата енергия
при всяко отражение. Ясно е, че колкото по-голямо е поглъщането от
повърхността на помещение™, толкова по-малко ще бъде времето на
реверберацията. На практика при определен обем на помещение™
оптималната реверберация се постига чрез поставяне на подходящи
поглъщащи материали по повърхността на помещение™ с различен
коефициент на поглъщане а 
Този коефициент зависи от структурата на отразяващите повърхпо-
сти и от честотата на поглъщания звук.Звук с по-висока честота се по-
глъща по-лесно. Различии™ материали различно поглъщат звуковите
вълни. Тъканите поглъщат подчертано високите честоти, а дървените
плоскости — ниските.
Коефициентът а зависи и от ъгъла на падане на звуковата вълна.
По-силно е поглъщането при перпендикулярно™ падане.
Ако в помещение™ има различии повърхности515253 ... с различии
коефициента на поглъщане на звука, общият коефициент ще се определи с
формулата
__ щ-|- и2. -S2 -|- ctg.Sg
Si + s2 + S3 + • • 
но Зг -|- 32 -|- З3 -|- • •  = 3 общо за помещение™, тогава
Побщ. 30бщ =	. 3* а2 S2 -|- а3.33 + - • • А (сабина)
и се нарича поглъщане.
Зависимостта на реверберацията от горните основни акустически
свойства на дадено помещение е определена от Сабин. В иегова чест
единицата мярка за измерване на коефициента а се нарича сабин.
160
Това е звукопоглъщането, което има отворен прозорец с 1 ш2 отвор,
т. е.. поглъщане 100%.
Зависимостта между обема, звукопоглъщането и реверберацията
на едно помещение е
°общ
„	0.164	,
А=—-— е коефициентът, конто е .установеп експериментално от
Сабин и се отчита по криви, представляващи зависимости K=F (а);
тогава
7	0,164-q * — — — . но	- Л .
°общ ’ иобщ
И така Т = 0,164^- [S],
Чрез много експериментални проверки било установено, че:
— продължителността на слушането на отзвучаването (т. е. ревербе-
рацията) не зависи от положението на звукоизточника;
отзвучаването е почти еднакво за всички точки от помещението,
— ефективността на звукопоглъщането за намаляване продължи-
телността на отзвучаването почти не зависи от положението на звукоиз-
точника.
Фиг. 3.10
Дадената формула за реверберацията и направените изводи важат
при условие, че звукопоглъщането и звуковата енергия са равномерно
разпределени в залата.
Помещенията, предназначени за говор или музика, имат различно
врете на реверберация. За говор винаги се препоръчва по-малко време
па реверберация, отколкото за музика.
На фиг. 3.10 са дадени две графики за оптималното значение на
реверберацията за говор и музика в зависимост от обема на поме-
щението.
II Нискочестотни усилватели
161
Опитът е показал, че не е без значение,, каква е реверберацията на
помещението за различимте по честота звукови сигнали. Зависимостта на
реверберацията на дадено помещение от честотата на звуковия сигнал
се нарича честотна характеристика на реверберацията. Тя е един обоб-
щен показател за оценка акустичните качества на залите.
Дифузност
В закрито помещение звукового поле, което представлява целият обелг
въздух, разколебан от директните и отразените звукови вълни, трябва
да бъде равномерно по интензитет.
Такова звуково поле с еднакъв интензитет във всички точки на
залата се нарича дифузно.
За получаване на добра звучност в помещенията (залите) спомага
и дпфузността..
Звучността в закрито помещение се характеризира и с още една
особеност. Излъчените директни и отразени звукови вълни разколебават
затворения в помещението обем въздух, т. е той и звукоизточникът
образуват свързана акустична система.
Тази колебателна система влияе на структурата на излъчвания от
звуковия източник сигнал. Една от причините за това са собствените
резонансни честоти на помещението.
Собствените честоти на едно помещение (зала) трябва да бъдат
разпределени равномерно по целия звуков обхват. Това зависи от фор-
мата и размерите на залата. Тези честоти се появяват между двойката
стени и между пода и тавана.
Освен тях, както при всяка друга колебателна система, съществуват
множество други собствени честоти (наричани модуси), конто могат да
образуват стоящи вълни, «опиращи се» на повече от две ограничителни
повърхнини.
Акустика на залите
В практиката звукът се слуша, записва и възпройзвежда по-често в.
закрито помещение. На открито звучността е без ечене и е разлята, глу-
ха, безцветна.
В затворено помещение при предварително осигурени оптимални
акустически условия звучността е по-яспа, по-богата и по-приятна
При лоши, неподходящи акустически условия звучността в поме-
щението може да бъде влошена до такава стелен, че възприемането на
звука да стане неразбираемо. Причини за това могат да бъдат непод-
ходящата реверберация, лошата дифузност, образуването на стоящи
вълни, наличието на ехо и проникване на шумове в залата.
Например голямата реверберация причинява «кънтене» на помеще-
нието. Ако се слуша говор в такова помещение, той е неразбираем,
а музиката е без релефност и неясна.
Малката реверберация пък прави звучността глуха и безцветна
162
Ако реверберацията не е еднаква за различимте по честота звукови
сигнали, получава се неравномерна времечестотна характеристика.
Причина за това е неравномерного звукопоглъщане в залата. Звучно
стта в този случай е също неподходяща.
При подчертано поглъщане на ниските честоти звучността е «остра»,
а при поглъщане на високите — «глуха».
За най-благоприятната звучност в една зала трябва да се осигурят
съответните оптимални акустически условия и параметри. Те зависят
от:
	— обема на залата, който се определя в зависимост от предназна-
чението й, броя на изпълнителите и слушателите;
	—• формата на залата, която се определя от изискванията за разпре-
делението на собствените честоти. Теорията и опитът потвърждават,
че зали с неправилни форми и неуспоредни стени са акустически не-
благоприятен;
—	- размерите на залата при определен обем се определят от редица
изисквания, най-важно от конто е равномерного разпределение на зву-
кового поле.
Макар и не абсолютно достаточно условие, отношението на разме-
рите 2:3:5, наречено златно сечение, има значение за подходящего аку-
стическо оформление на залата.
Акустическите условия в една зала се определят от:
1)	Подходяща реверберация и дифузност. Големите зали имат
по-голяма реверберация (до 2,2 s) от малките, при конто тя може да
бъде до 0,3 s. Реверберацията зависи и от предназначението на залата;
за музика реверберацията е по-голяма, отколкото за говор. Ревербе-
рацията трябва да бъде еднаква за всички честоти, т. е. времечестотната
характеристика (T=F(f)) трябва да бъде равномерна (в залите за му-
зика се допуска повишаване на реверберацията за ниски честоти).
За постигане на подходяща реверберация помещението трябва да
бъде обработено акустически със съответни звукопог лъщащи и отразяващи
материали. Тъй като реверберацията трябва да бъде равномерна за вси-
чки честоти (ниски, средни и високи), то и звукопоглъщащите материали
се разделят на нискочестотни звукопоглъщатели (това са мембранните
или резонансни поглъщатели), средночестотни (перфорирани плоскости)
и високочестотни (перфорирани плоскости със силно поглъщащ зад
тях материал—-вата и др.).
Звукопоглъщащите материали се разпределят равномерно по сте-
ките и тавана, което спомага за получаване на по-равномерно отразя-
ване и поглъщане — по-равномерна дифузност, за постигането на която
може да се наложи употреба на начупена облицовка по таваните или
специални по форма отражатели (полуцилиндри, полусфери и т. н.).
2)	Интензивност и разпределение на първите звукови отражения.
Установено е, че за да има добра звучност в една зала, трябва първите
звукови отражения да идват в точката на слушането (приемането) на
звука за време, по-малко от 25—30 ms. Това важи както за говор, така
и за музика.
163
3.	Добра звукоизолация — за да не проникват вредни шумове в
залата.
Шумовете могат да проникват по два пътя: по въздуха — въздушен
шум, проникващ през отвори, и по корпуса па сградата — корпусен
или ударен шум.
За различните зали се изисква (според предназначение™ им) ни-
вото на проникващия въздушен шум да не е по-голямо от 20—25 dB.
Звукоизолацията от корпусния шум е по-сложна задача.
В противоположност на затихването на въздушния шум при една
еднородна строителна конструкция, колкото и тежка да е тя, затих-
ването на корпусния шум е много голямо. Това е така, понеже звуковите
вълни се разпространяват в твърдите тела с малки загуби. Такъв е
случаят при конструкции от стомана, железобетон, до известна степей
тухлена зидария и дърво. Корпусният шум е значителен при сгради с
железобетонен скелет, понеже се разпространява с малко затихв'ане
и на много места в сградата се излъчва като паразитен, въздушен шум.
Корпусният шум се създава от преминаващи близо до сградата
моторни превозни средства, трамваи и др. или инсталирани в нея дви-
гателни машини (електродвигатели, двигатели с вътрешно горене и др.).
Звукоизолацията от корпусния шум се постига чрез прекъсване на
неговия път, с отделяне на строителните конструкции. Това се прави
още при строителството на сградите.
При специалии сгради, предиазначени за студийни, концертни и
други професионални цели, залите се изграждат с двойни основи и зи-
дове, т. е. получава се зала в зала. Подсвете се правят плаващи на корк,
стоманени пружини или нестареещи каучукови подложки. По такъв
йачин се изолират залите и от ударния корпусен шум, предизвикван
от ходене или механически удари.
Съоръженията, инсталирани в такива сгради (мотори, апарати,
трансформатори и др.), се поставят на спецални фундаменти, отделени
от корпуса на сградата. Често пъти самите фундаменти се поставят
на специални стоманени пружини.
Тъй като строителството на по-големите зали е скъпо, днес се при-
лага методът на тяхното моделно изследване още при проектирането.
За тази цел се прави модел на сградата в мащаб 1:10.или 1:20, който по
форма и начин на акустическа обработка напълно наподобява действи-
телната зала. Този модел се изследва с измервателните акустически
методи предварително и се отстраняват грубите недостатъци чрез про-
мяна на формата му, акустическите материали и т. н.
За проверка и оценка на акустическите качества на залите днес са
създадени прецизни уреди и методи за измерване на реверберацията,
дифузността, първите звукови отражения, звукоизолация и т. н.
Високите и разнообразии изисквапия към акустическите качества
на залите днес се постигат посредством корекция на звучността им с
технически средства. Например изискваиията към реверберацията на
залите за различните по жанрове музика може да се поститнат с помощ-
та на изкуствени ревербератор и: Магнитки, листови и exo-зали. С тях се
164
коригира реверберацията на получавания от залата сигнал за запис
или предавания.
Освен това чрез прилагане на специална вътрешна електроакустич-
на озвучнтелна система може да се изменя процесът на отзвучаването
по доста оперативен начин. Такава система се нарича амбиофонична.
Принципната й схема е показана на фиг. 3.11. Амбиофоничната си-
стема представлява акустическа обратна връзка, затова в нея се изпол-
зуват силно насочени микрофони Мг и М2, конто приемат само директ-
ните звукови вълни от звукоизточника. След усилване (в сигна-
лът от микрофоните се подава на магнитен рейербератор МР, който има
четири звуковъзпроизвеждащи канала (глава и усилвател), даващи ехо-
сигнали с едно или друго време на закъснение. От последний канал
(IV) се подава обратно сигнал в усилвателя на запис. Регулирането
на времето на реверберацията става с механически свързани потенцио-
метри, конто намаляват нивото на сигнала във възпроизвеждащите
канали, съгласувано с времето на закъснение в каналите.
Закъсняващите ехо-сигнали се разпределят на четири групп високо-
говорители в залата, конто излъчват сигнали, конто създават ефект
на реверберация в залата. Разпределената система от високоговорители
повишава и степента на дифузност на звуковото поле в залата, в зоната
на която се намира слушателят или микрофонът за приемане Мп-
•
3.7. Звукови източници и приемници
От общата теория вече е известно, че звуковите източници са причината
за възникване на звуковите трептения във въздуха. Между многоброй-
ните звукоизточници за електроакустиката имат значение музикалните
165
инструмента, човешкият говорен апарат и електроакустическите звуко
източници и преобразуватели.
Общи свойства. Според начина на произвеждане на звуковпте трепте-
ния звукоизточниците биват с трептящи еластични системи: говорният
апарат, струната и пластина на музикалния инструмент, и с трептящ
въздушен стълб: духови музикални инструмента, в конто се използува
свойство™ резонанс на звука
Звуковите източници с трептящи еластични системи излъчват ди-
ректив звуковите вълни, т. е. трептящата система разколебава направо
околната среда — въздуха. Звуковите източници с резонансни системи
излъчват звука индиректно, т. е. те разколебават определено количество
затворен въздух, който от своя страна разколебава околното простран-
ство.
Във връзка с излъчването на звука източниците се разделят на на-
сочени и ненасочени.
Насочбни звукоизточници са тези, конто в определена посока имат
най-силно звучене — напр. напред, а встрани и назад почти не излъчват.
Насочеността на излъчване на звукоизточника се определя от т. нар.
характеристика на насочепост В пространство™ тя може да бъде като
конус или друга по-сложна форма. Обикновено нейната форма се дава
в равнина.
За оценка на насочеността на насочените излъчватели е прието да се
използуват три характеристики. Те имат форма на «осмица», характе-
ризираща двустранно насочено излъчване, и остра листовидна форма,
характеризираща едностранно насочени излъчвания.
Насочеността при излъчването на звука зависи от честотата му.
Тя е по-силно подчертана при излъчването на звукови сигнали с по-
висока честота.
По-голяма част от музикалните инструмента имат насочено излъч-
ване на звука
Ненасочените звукоизточници излъчват звука във всички посоки с
еднаква сила. Пространствената им характеристика е сфера, а равнин-
ната е кръг.
Гласовият орган (говорният апарат) у човека като източник на звук
е устроен като тръба. В областта на ларинкса от двете страни обтегнати
се намират т. нар. гласни връзки. В системата на говорния апарат
може да им се измени дължината, обтегнатостта и разстояние™ между
тях. Въздушната струя при издишване (говорене или пеене) разколебава
тези гласни връзки. Полученият звук чрез резониращите въздушни обе-
ми на гръдната.устната и носната кухина сеусилва или отслабва и полу
чава своя тембър.
Структурата на звуковия сигнал при пеенето е по-определена и no-
равномерна, отколкото говоренето.
Говорът, който е съчетание на звуковите буквени белези (гласни и
съгласни), има импулсен характер и е доста неравномерен.
Говорът заедно с хармоничните съдържа съставни честоти от 60—
8000 Hz за мъжките и от 150 до 10 000 Hz за женските гласове
Разбираемостта на говорния сигнал се определя от хармоничните
166
-съставни на съгласните и гласните 'звукови белези. За съгласните,
като. «ф», «с», «ш», «т», «з» и т. и., те лежат в обхвата между 1800—
4300 Hz и от 4500 до 8500 Hz, а за гласните «и»,«е»,«а», «о»,«у» и др. —•
в обхвата между 1800—2500 Hz и от 2800 до 4200 Hz.
1 Ако се изрежат хармоничните на гласните или съгласните, те за-
почват да звучат като други звукове или въобще изчезват, което е при-
чината за влошаване разбираемостта на говора.
Опитно е установено, че изрязването на ниските съставни на го-
вора до 500 Hz влошава до 10% разбираемостта му. Същият ефект
се получава и ако се изрежат високите над 4000 Hz. Смята се, че за до-
бро разбираемо предаване на говора е достатъчна честотна лента от
300-^-5000 Hz.
За задоволяване строгите професионални изисквания за предаване
на говор е нужна честотна лента от 40 Hz-=-12 000 Hz.
Музикалните инструменты излъчват по-плътен и по-равномерен
звуков сигнал в сравнение с говорния. За звуковия сигнал на музикал-
ния инструмент е важен и неговият тембър. Ако се изрежат високите
честоти (обертоновете), се получава глуха звучност и се влошава ясно-
тата. При този случай се измени тембърът. При изрязване на ниско-
честотните съставни от структурата на музикалния сигнал той звучи
остро, метално.
Много музикални инструмента имат звуков обхват в нискочестотната
облает от 80 Hz или от 60 Hz. Една малка част от тях излъчват ниско-
честотни звукови сигнали от 30 Hz (напр. бас и контрабас).
В областта на високите честоти музикалните инструмента имат хар-
монични, конто са с честоти до и над 15 000 Hz. Ето защо за вярното
предаване на музикалната звукова картина е необходима честотна лента
от 304-16 000 Hz.
Приемници на звука
Механичните трептения на звуковите вълни, чиито особености бяха раз-
гледани, са предмет на редица изеледвания, измервания, възприемане
от човека или преобразуване за запис (препредаване).За изпълнение на
тези задачи са създадени устройства за приемане на звука. Те почиват
на един и съгц принцип — превръщане на механичните звукови трепте-
ния в друг вид трептения, след което се анализират пли препредават.
Основен приемник на звука е микрофонът. Като разновидности
на микрофона има създадени редица други приемници на звука за спе-
циални цели, като ехолоти за ултразвук, за медицински и други цели.
Към приемниците на звука спада и човешкият слухов орган — ухото.
Ухото служи за получаване на слухово усегцане от дразнителя.
За изпълнение на това си предназначение то има подходяще акустическо
оформление за насочено възприемане (външното ухо) и съответно фи-
зиологично устройство. Ухото се състои от три части, евързани в едно
цяло: външно, средне и вътрешно ухо.
Външното ухо е разширена част, която се стеснява постепенно в
слуховия канал, завършващ с «тъпанче». То представлява тънка мем-
167
брана, която се разтрептява от достигналите до канала звукови вълни.
Гези трептения се предават чрез костната система чукче, наковалня
и стреме на средното ухо. Чрез еластичната мембрана на овалното
нрозорче трептенията се препредават в охлювообразния канал, изпъл-
пен с течност на вътрешното ухо. По протежение на този канал са раз-
иоложени 20 000 броя кортиеви нервни влакна, конто реагират на
различните по честота звукови колебания, дразнят главния мозък и
се нолучава слухово възприемане. По обяснението иа механизма на
възприемането на звука има още спорове. Знае се обаче, че ухото реа-
гира на звуковото налягане.
Човешкото ухо е сложен и ненадминат апарат за приемане и анали-
зираие на звука, както по сила, така и по честота. То има и селективна
способност да отдели определени полезни звукове от съзвучия или
шумове.
Възприемане на звука от ухото, особености
Възприемането на звука от човешкото ухо и неговите особености опре-
делят насоките (изискванията) на развитие на акустиката и електро-
акустиката. Това е така, защото ухото е крайният консуматор на зву-
ковия сигнал, при това с всичките си субективни особености, конто то
проявява. Поради това се разви и обособи физиологичната акустика,
която се занимава с изучаването на всички тези проблеми.
Честотният обхват на звуковите трептения, конто ухото възприема,
е от 16—16 000 Hz (за никои хора до 20 000 Hz). Възприемането на гор-
ната и долната граница на този обхват зависи много от възрастта на
човека.
Ухото възприема ограничен по сила обхват на звукови трептения —
наричан още динамичен обхват. То можё да възприема звукови трепте-
ния, на конто звуковото налягане, респ. силата, лежи над долния праг
на чуване. Горната граница на динамичния обхват — горен праг на
чуването, лежи между 200—500р. bar. Следователно ухото може да въз-
приема звукови трептения, конто се изменят по сила, т. е. с динамичен
обхват -210— = 106 или 1 : 1 000 000 пъти.
2. КГ4
При възприемане изменението на силата на звука ухото проявява
следната особеност: ако увеличаваме силата на един звуков източник
100, 1000 или 10 000 пъти, ухото получава усещане за 2, 3 и 4 пъти из-
менения на силата. Както е известно, това са логаритмите на горните
числа. Тази особеност на ухото е изследвана от Вебер и Фехнер, конто са
установили логарптмичната зависимост на ухото при възприемане
изменението на силата на звука и са формулирали техния психофи-
зичен закон. Според него възприемането на изменението на силата на
звука от ухото е пропорционално на логаритъма на това изменение.
Логаритмични измервателни единици. Горният пример за динамич-
ния обхват на ухото, както и много други в акустиката и електроаку-
стиката, при конто се борави с големи отношения и числа, са наложили
да се въведе логаритмичната единица децибел, която намалява тези
16К
големи числа и отношения, а при измервателните инструмента се полу-
чават по-малки и линейни скали. Освен това логаритмичната единица
съответствува и на логаритмичната зависимост на чувствителността на
ухото към изменението на силата на звуковите трептения.
Децибелът представлява десетичен логаритъм на отношение™ на две
еднородни величини, от конто едната е приета за основна (нулева).
За различните измервания на силата на звука, звуковото налягане,
нивото на шума и т. н. в акустиката е приета за основна (нулева) стой-
ност звуковото налягане на долния праг на чуването —р0 =2.10-4р. bar.
Спрямо това ниво се изразяват в децибели всички други изменения на
палягането, като се използува формулата
.2
или
1 бел = 1g т- • ако се замести звуковото налягане с интензив.
'о
ността, понеже р2 = 1.
Приетата в практиката по-малка единица децибел представлява
част от бела, следователно формулата ще придобие вида
(\2
_Р = 201g В [dBl.
Ро /	Ро
В електроакустиката, където звуковото трептение се превръща в
електрическо за определяне усилването му или при други измервания на
мощност , затихване и шум, е прието нулево ниво на електрическото
напрежение Uo =0,775 V, измерено върху съпротивление Д=600 Q,
през което протича ток 1,22 mA с мощност 1 mW.
Възприеманият от ухото динамичен обхват (D) на звуковите трепте-
пия може да бъде изразен в децибели:
£) = 201g—= 20 lg 106 = 120 dB;
Ро
р = 2 X Ю2 p,bar;
р0 = 2 х Ю-4 р.Ьаг.
На фиг. 3.12 е изразена връзката между звуковото налягане в
pbar и нивото на звуковото налягане, изразено в dB. Този начин се
нарича изразяване по децибелна скала. Тази и други зависимости могат
да се изразят и графично. Скалите и графиките се съставят за бързи
начисления в практиката и се наричат номограми.
Друга относителна логаритмична единица е неперът (Np). Тя се де-
финира с натуралния логаритъм на отношение™ на две еднородни вели-
чпни, например за звукова интензивност (/) или налягане (р).
z	/ V2
Np = lny- = ln -И = 2 In — •
4	\Ро/	Ро
Измервания в децибели могат да се приведат в непери и обратно,
като се използуват следните соотношения:
= 0,115 или ldB = 0,115Np,
= 8,69 или 1 Np = 8,69 dB.
1 dB	г >
tubar da
ds
2.10*- -SO
W -1 - 55
\г30
510'3-\
2.W
-3
20J ,г JU
i
100 b/?5
-110
50
5.10^
105
Фиг. 3.12
Единицата мярка непер се използува предимно в съобщителната
техника за измерване и контрол на нивото на сигнала в уредбите п
линиите, затихването и прослушване в линиите и т. н. Скалите на измер-
вателните уреди, използувани за тази цел, са награфени в непери.
По отношение възприемането на звукови трептения с различна че-
стота ухото проявява също особеност. Това се изразява в нееднаквата
му чувствителност към звукове, еднакви по сила, но различии по че-
стота. С помощта на изследвания е установено, ’че ухото е най-чув-
ствително при възприемане на звукови трептения с честота от 1000 до
4000 Hz, т. е. към средните честоти. Това означава, че слаби сигналя,
намиращи се на долния праг на чуването, в този обхват ухото може да
възприеме добре. Ако се намали или повишр честотата, ухото възприема
по-слабо сигнала. Например, за да се чуват еднакво, сигналът с честота
100 Hz трябва да бъде с 30 dB по-силен от сигнала с честота 1000 Н/,
а с честота 10 000 Hz — с 20 dB.
На фиг. 3.13 е показана зависимостта на чувствителността на ухото
при долния и горния праг на чуването. Вижда се, че чувствителността
при горния праг е по-равномерна. Тези две криви представляват също
зависимостта на възприеманата сила на звука от ухото в dB от звуки
вата честота. Те заключават т. нар. зона на чуването, която почти се
затваря при 20 Hz и 20 000 Hz. Динамиката при 1000 Hz, както вече
170
се установи, е 120 dB. Характерно е, че при ниските честоти под 30 Hz
след съвсем малко увеличение на силата на звука настъпва болезненото
усещане.
На същата фигура са показани и зоните на слушане на музика и
говор. Вижда се, че възможностите на ухото са по-големи от обикновено
най-често слушани звукови картини.
Гръмкост. Изтъкнато беше, че реалното изменение на силата на звука
не се възприема от ухото. Затова, когато се говори за субективното въз-
приемане (усещане) на силата на звука, се въвежда понятието гръмкоСт.
Малки изменения на звуковата сила под 12% не се възприемат от ухото,
т. е. гръмкостта остава постоянна. Установено е, че едва когато звуково-
то налягане измени своята относителна стойност -- с 0,12, тогава
р
ухото усеща изменение™ на гръмкостта. Този праг почти е постоянен
за честотния обхват от 100 до 4000 Hz. Тази малка промяна на силата на
звука, изразена в децибели, която може да се почувствува от ухото, е
един децибел.
Тъй като нивото на звуковото налягане, изразено в децибели спрямо
р0=2.10~* pbar, не съответствува на полученото субективно усещане,
затова при измерване нивото на последнего се въвежда единицата фон,
която също може да се дефинира като логаритъм на отношението на
възприеманото ефективно звуково налягане към р0(долния праг на слу-
шане).
Както чувствителността на ухото така и гръмкостта не е еднаква за
звукове с еднакви нива, но с различии честоти.
Зависимостта на гръмкостта и силата на звука от честотата му е
изеледвана от Флетчър и Мънсон. Те са провели много опити с различии
слушатели, като са подавали звукове, честотата на конто се изменя
постепенно от 20—20 000 Hz, а силата се изменя така, че ухото ги въз-
171
приема с еднаква гръмкост. На основание на тези опити са засвети
криви на еднаква гръмкост — изофони, паречени криви на Флетчер и
Мънсон, показани на фиг. 3.14.
Внжда се, че за да се получи еднаква гръмкост (сила на слушане),
действителната сила на звука е изменяна за различните честоти, по-
неже чувствителността на ухото е по-малка за звукове с ниски и високи
честоти.
Различните криви са засвети за различна гръмкост от 0,10 до 120
фона. Силата на звука за различните честоти е мерена в децибели.
Вижда се, че при 1000 Hz нивото на силата на звука в децибели е еднак-
во или почти еднакво с нивото на гръмкост във фонове за всички криви
Друг важен извод е, че колкото по-голяма е гръмкостта, толкова по-
равномерни са кривите, т. е. с еднаква гръмкост се слушат различните
честоти. При 80 фона и нагоре те почти са прави. Всичко това означава,
че за да може ухото да слуша с еднаква гръмкост звуковите съставни с
различии честоти на една сложна звукова картина, тя трябва да. се
слуша с 80—90 фона, а нивото на силата на звуковия сигнал да бъде
80—90 dB.
Слуховото възприятие за изменение честотата на звука също не е
пропорционално на действителното изменение. Например, ако често-
тата на звука от 1000 Hz се увеличи с 1 или 2 Hz, това няма да се забе-
лежи отухото. Едва когато честотатанатози тон се изменив отношение
8Р80, се получава слухово възприятие за по-висок тон.
Човешкото ухо възприема като еднакви степени на увеличение
височината на звука,когато се удвой честотатаму.Този интервал на удво-
яване честотата на тона играе важна роля в музиката 1: се нарича ок-
тава; За да се чуе тон с честота Д, с една степен по-високо от тон с често-
та f0,трябва /1=2/о или друг тон f2 да се чуе с една степен по-високо от
flt е необходимо
/2 = 2Д = 2.2/0 = 22/0 .
172
Оттук, за да се чуе тон с честота f0 п степени (октави) по-високо, трябва
та е изпълнено условието: /И=2'7П, или
ако се логаритмува равенството
1g ф- 1g 2" или nig 2= lg-^>
/о	/о
от където
' п -- 3.3igA
/о
Тази формула дава възможност да се направи аналогичен извод,
че възприятието за височина на тона (звука) е пропорционално на ло-
гаритъма от изменението на честотата му, подобно на възприятието за
звуковата сила.
При едновременно слушане на два звука, различии по сила, се на-
блюДава заглушаване или маскиране на по-слабия сигнал от по-силния.
В зависимост от разликата в силата им слабият сигнал въобще може
да изчезне. Маскирането е по-силно, ако двата сигнала имат близки
честоти и ако /у (маскираща) е по-голяма от fz (маскирана).
Тази особеност на слухового възприятие е равностойна на намаля-
ванё чувствителността на ухото към честотата fz.
При разглеждане възприемането на звука досега ухото се приемаше
като безинертеи приемник. В действителност ухото изисква време за
задействуване (реагиране). Установено е, че бързината на възникване
на слухового усещане е пропорционална на звукового налягане.
Свързано с инертността на ухото, от значение е какво времетраене
трябва да има звуковият сигнал (импулс), за да получи то слухово
дразнение (възприятие). Счита се, че това времетраене не трябва да
бъде по-малко от 10 ms. За да разграничи ухото два редуващи се
сигнала един от друг, времето между тях трябва да бъде по-голямо от
23 ms.
Това са най-съществените особености на слуховия орган при въз-
приемане на звука, евързани с изграждането на акустическите системи
и правилното възприемане, записване и възпроизвеждане на звука.
Стереофонично възприемане (слушане)
При разглеждането на възприемането на звука дотук не се споменаваше,
че фактически човек слуша с две уши. Благодарение на това той полу-
чава впечатление за посоката на звукоизточника, за локализиране на
мястото му в пространството и впечатление за обемно (пространствепо)
шучене. Такова възприятие се нарича стереофонично (пластично).
Човек, възприемащ звука само с едно ухо, трудно се ориентира за
посоката на звукоизточника и локализирането му. Такова слушане
се нарича монОурално.
173
5 - c.t
a)
5Я ,Hi i
Фиг. 3.15
Стереофоничного възприемане на звука се основава на слушанего
с две уши, наречено бинаурално.
Досега не е изградена строга научна геория, кояго да обяснява
механизма на човешкия слух, свързан с локализиранего на звуковия
източник (ЗИ) в хоризонтална и вертикална равнина в пространството
и разстоянието до него. С помощта на многобройни опити е установено,
че благодарение на бинауралното слу-
шане ухото с достатъчна точност (от 3°-^-
15°) определя посоката на звуковия из-
точник в хоризонтална равнина. Във вер-
тикална равнина тази способност е мно-
го по-слаба. Трудно са забележими от-
клонения даже от 45°.
На фиг. 3.15п е показана обстапов-
ката на такова възприемане. Понеже от-
стоянието на едното ухо 1 е по-близо
до ЗИ, лъчът Лг ще дойде по-рано до не-
го, отколкото до ухо 2. Разликата в раз-
стоянието е S =ct, а времето на закъсне-
на Л2—12. Като се завърти главата, докато г1=г2	двата

ние
лъча се пресичат в точката, където се намира ЗЙ.
Стереофоничного възприемане на различните честоти от звуковия
спектър е различно:
При ниските (Д) и средните (fcp) честоти посоката на ЗИ се определя
от фазовата разлика на звуковите вълни, конто достигат до двете уши
(фиг. 3.15п). Звуковите вълни достигат до второго ухо 2 по-късно
(t=t2-tr).
За ниските и средните честоти на звука главата не е препятствие,
понеже дължината на вълните им е по-голяма от нея. Затова определя-
ща посока на ЗИ е фазовата разлика и дифракцията.
За средните честоти разликата между г2 и гг е няколко дължини на
вълните, при което за различно положение на главата се получават
различии фазови разлики. Това води до известна несигурност при опре-
деляне посоката на ЗИ.
При високите честоти дължината на вълната е малка и съизмерима
с размерите на главата. Звукът се разпространява линейно, като лъч и
не заобикаля главата. От това се получава известно засенчване на
ухо 2 (фиг. 3.15 б), поради което ухо 1 приема звука по-силно от ухо 2
(J1>J2). При завъртане на главата, докато се изравнят звуковите ин-
тензивности (J1=J2), аналогично се определя посоката на ЗИ.
В закрито помещение възприятието за разстояние до ЗИ се определя
с изменение отношението на директните и отразените вълни и от гръм-
костта. Всяко изменение на разстоянието до ЗИ води до изменение на
силата на директната вълна; силата на отразената остава приблизително
постоянна. Това впечатление се запазва и при монофоничното слушане
и предаване на звука.
Примерът, разгледан по-горе (фиг. 3.15 б), обяснява и определянето
174
на разстоянието, където решаващ фактор, е разликата между интензив'
ността на звуковите сигнали, идващи до двете уши.
Степента (остротата) на локализирането на звуковия източник от
ухото зависи:
—	от характера на звуковата вълна (плоска и сферична);
—	от характера на звука — дали е чист тон или шум;
—	от времетраенето на сигнала — дълготраен или импулс.
Ухото по-лесно локализира кратковременните импулси, имащи
шумов характер. Освен това по-лесно се локализират звуковите източ-
ници, намиращи се пред слушателя, и то в хоризонтална равнина
Познати звукоизточници, чу-
вани много пъти, също се ло-	2
кализират по-лесно.	й---q ZZj	--^^слуш.алка
ЗИ М у
слушател
Видове звуковъзпроизвеждащи	f
елекгроакустични системи	а )
Направеният кратък анализ на
по-долу изброените системи, спо-
мага за обосноваването принципа
на стереосистемите.
В зависимост от начина, по
който ухото реагира на звуков
сигнал, излъчван от един из-
точник, системите за предаването
(възпроизвеждането) на звука мо-
гат да се разделят на: моноурал-
на, монофопична, бинаурална,
псевдостереофонична и стереофо-
нична (показана на фиг. 3.16 а,
б, в, г, д').
При моиоуралната възпроиз-
веждаща система (фиг. 3.16с) из-
лъченият от звукоизточника сиг-
нал чрез микрофона и усилвателя
се довежда до едното ухо на слу-
шателя посредством слушалка.
При един импулс от звукоизточ-
ника се получава един импулс в
слушалката, респ. в ухото.
При монофоничната система
(фиг. 3.16 б) за един сигнал от
звукоизточника се получава един
сигнал от високоговорителя и отта
2
g—С—гдз—ЕЗ-—слуиштпел
3W м У Ё 'f
61
------слуша л на
<© слушател
3W	/ слушалка
’ 6)
У, Ег_____t
ЗЯ М У——Цф-г-------
ВГг, 2
г)
по един сигнал за всяко ухо. Тези
два сигнала се различават както по интензитет, така и по времето на-
пристигане до ушите. В зависимост от разположението на главата
спрямо излъчващия високоговорител разликата във времето на при-
стигане на импулса до двете уши може да се изменя от 0 до 0,6 ms.
175
При монофоничната система може да се определи мястото на излъчва-
щия високоговорител, но не и мястото на звукоизточника в пър-
внчпото звуково поле.
При бинауралната електроакустична система (фиг. 3.16 в) излъченият
сигнал от звукоизточника се приема от два микрофона. Чрез отделяй
усилвателни канали двата сигнала се довеждат до двете уши посред-
ством слушалки. При тази постановка до всяко ухо достига по един
сигнал. Обработени от слуховия апарат, те дават информация за лока-
лизирането на звукоизточника в първичното звуково поле.
Бинауралната система фактически дублира в ушите на слушателя
звуковото поле, което той би възприел в натура (ако не се вземат под
внимание характеристиките на използуваните микрофони). Характер-
ната особеност на бинауралната система е следната: понеже микрофо-
ните са поставени неподвижно спрямо звукоизточниците, слушателят
не може чрез обръщане на главата си да предпочете известна посока на
слушане. Това ограничение в полето на възпроизвеждането, а също и
неудобството всеки слушател да слуша през отделки слушалки, са
причината за изоставянето на тази система.
При псевдостереофоничните системи (фиг. 3.16 г) се използува но-
гореописаният ефект. Посредством промяната на нивото на усилване
на двата канала се получава ефект на движение на дадения звукоизточ-
н нк.
При стереофоничната възпроизвеждаща система, показана на
фиг. 3.165, се използуват същите съоръжения, както при бинауралната,
само че слушалките са заменени с високоговорители. Тази промяна
довежда до следното: до всяко ухо пристига по един сигнал от всеки
високоговорител. Идеална стереофонична система се състои от много
микрофони, свързани чрез много самостоятелни канали към много
високоговорители. По този начин се създава едно хомогенно вторично
звуково поле и възпроизведеиата звукова картина ще бъде точно копие
на оригиналата.Такава система е много скъпа.Освен това е установено,
че три, а при известии условия и два канала биха създали една напълно
добра звукова перспектива.
При слушане от два високоговорителя механизмът на слушане се
промепя по следния начин. Всеки високоговорител ще изпрати по един
сигнал към слушателя, следователно ще се получат по два последова-
телни звукови образа непосредствено един след друг във всяко ухо.
При подходяще отстояние между високоговорителите, което е от Зч-5 т,
разликата във времето на пристигането на двата сигнала до едно и също
ухо може да сенаправитакава, че нашият слухов апарат да обедини тези
два сигнала в един и да се създаде представата за един единствен сигнал,
пристигащ от един фиктивен звукоизточник, намиращ се в средата меж-
ду двата високоговорителя.
Освен разликата във времето на пристигане на звуковите вълни от два-
та високоговорителя до двете уши от съществено значение за лока-
лизиранетона звукоизточника, е разликата в пнтензитета на излъчвани-
те от двата високоговорителя сигнали. Ако се фиксира положение™ на
звукоизточника и на слушателя, чрез промяна на усилването на отдел-
176
ните канали звукоизточникът може да << hi i...|himiibiio във всяка
желала посока. Установено е, че за един <	гдпал на симе-
тралата между двата високоговорителя (нъ|>\ i hi р nui > цыипня триъ-
гълник), зависимостта между относителпок» цини и н inane между
двата усилвателни канала, дадепо в децибели, п и ни и и inane па
фиктивния звукоизточник, дадено в градуси, е г.и 1 ч i i mi 2 (IB
разлика в нивата на двата канала съответствупя < ню н|..in ин* па
фиктивния източник с.около 4°.
Зона на стереофонично слушане
Както вече е известно, за осигуряване на условия за CTepeoiipi । и ин
(дълбочина и ширина на звуковата картина, локалпзиране па тумиши
източник) се изграждат двуканални стереосистеми за предаване на
звука. '
Изходните пунктове — високоговорителите и слушателят, трябва да
образуват един равностранен триъгълник. Разстоянието между двата
високоговорителя се нарича база иа стереовъзпронзвеждането (варира от
3—5 ш). Във върха на този триъгълник (фиг. 3.16 д) е мястото па най-
доброто стереослушане. Тъй като в практиката трябва да се осигури
не едно място, а цяла площ за повече слушатели, наречена зона на
стереослушане, се вземат мерки за неговото разширение. На фиг. 3.16 е
е показана зоната за два високоговорителя. Ако се включи още един ви-
сокоговорител в средата, захранван от двата канала, зоната се разши-
рява (фиг 3.16 ж). Друг вариант е да се удвоят високоговорителите
на двата канала.
При стереофоничните системи на предаване на звука от съществено
значение за постигане на по-добър стереоефект на звуковата картина
са: броят на каналите; броят, видът и поставянето на микрофоните;
броят, видът и поставянето на високоговорителите; мястото, при което
се слуша, и акустиката на помещението при запис и възпроизвеждане.
Всички тези фактори обуславят в по-малка или по-голяма степей из-
кривяванията на звуковата картина, присъщи на стереофоничного
предаване.
3.8.	Ултразвук
Извън честотния обхват на звуковите трептения, конто човешкото ухо
възприема (16 16 000 Hz), се намират инфразвукът и ултразвукът.
Инфразвукът има малко приложение. Той се намира в обхвата
под 16 Hz.
Ултразвукът намира широко приложение в металургията, медици-
ната, биологията, химията, физиката и др. Той се намира в обхвата
над 20 000 Hz и е също механическо трептение на пъргава среда, но с
много голяма честота, с малка дължина на вълната.
Особеност на ултразвука е, че той се разпространява в известна
посока, насочено под форма на лъч или сноп, както светлината.
12 Нискочесготпи усмлвф&ш Д ИЧНА
.КИБЛИОТ?
'	Л
177
и ,...... y.n ipa.my ка спада много бьрзо, когато се разпространява
	и in. |Духа. Той въобще силно се поглъща от газове и те могат да
iVH.ii като негов изолатор. Водата и твърдите тела са по-добър про-
водник на ултразвука.
Ултразвук може да се получи по много начини. Най-известни от
тях са:
—	чрез свирки и сирени;
—	 пиезоелектричен начин;
—	магнитострикционен начин.
Получаването на ултразвук чрез епециални свирки сё основава
на разколебаването на въздушен стълб в много къса тръбичка — резо-
натор. Сигналът е доста слаб и бързо заглъхва. С тези свирки се по-
викват или командуват животни (напр. кучета).
От сирена също може да се получи ултразвук, когато нейният диск
има много отвори и се върти с голям брой обороти.
Пиезоелектричен източник на ултразвук
Пиезоелектричните източници използуват обратния пиезоелектричен
ефект на кристалите на кварца, сегнетовата сол, амониевия сулфат
и други кристали. За излъчване на ултразвукови механически трептения
на Кристала трябва да бъдат приложени високочестотни (също и ул-
тразвукови) електрически трептения. Тези високочестотни електрически
трептения могат да се получат от един автогенератор (фиг. 3.17). Па-
54 генератор
Фиг. 3.18
ралелно на променливия кондензатор С е включен пиезоелектричният
кристал Д’. Под въздействие на високочестотни електрически трепте-
ния, произвеждани от автогенератора, в трептящия кръг на който е
включен кристалът, той започва механически да трепти и да излъчва
ултразвукови трептения. Честотата на тези трептения е еднаква с
честотата на електрическите трептения. Ако с променливия кондензатор
С се измени честотата на генерираните електрически трептения, ще се
мени и честотата на ултразвуковите. Когато честотата на електрическите
трептения съвпадне със собствената честота на Кристала, т. е. настъпи
резонанс, амплитудата на ултразвука рязко се увеличава и настъпва
най-силното ултразвуково излъчване.
Съвременните ултразвукови генератори, построени на този принцип,
могат да излъчват ултразвукови сигнали с честота до Ю9 Hz.
178
Магнитострикционен източник па ултразвук
Действието на магнитострикционния ултразвуков излъчвател се осно-
вава на магнитострикционния ефект. Ако променливи електрически
трептения създават магнитно поле Н при протичането си през бобината Б,
магнитният материал М — пръчка, поставена в това поле, ще се свива
и разпуска, т. е. ще трепти със същата честота на полето Н — фиг. 3.18.
При тези механически трептения пръчката излъчва ултразвукови
трептения. Оказва се по-подходящо, ако пръчката е направена катотръ-
ба от следиите материали: желязо, никел, кобалт или техни сплави..
Тук също, когато честотата на магнитното поле е равна на собствената
честота на тръбата, настъпва резонанс, при който амплитудата на из-
лъченото ултразвуково трептение е най-голяма. Резонансната честота
на тръбата е обратно пропорционална на теглото и дължината й.
При по-къса тръба тя е по-висока. Например тръбичка с дължина
1 ст излъчва ултразвук с честота 250 kHz.
Ултразвукови приемници
Основно изискване към приемниците на ултразвуковите колебания е
те да са с малки размери, леки (с малка маса).
Приемниците на ултразвука се основават на обратния принцип на
улатразвуковите излъчватели.
М а г н и т о с т р и к ц и о н е н приемник (микрофон)
Той има същото устройство, само че неговата бобинка е с много повече
намотки. Принципът на приемането е следният: ултразвуковите треп-
тения, достигащи до магнитната система (тръбичката), я разколебават
и тя от своя страна индуктира е. д. н. в бобинката. Последната е свър-
зана с чувствителен предусилвател, за усилване на слабите електри-
чески трептения, след което те се подават на регистриращо устройство.
Пиезоелектричен приемник на ултразвук
Този приемник се използува най-много в практиката. Както е известно,
той почива на принципа на правия пиезоелектричен ефект — чрез ме-
ханическо налягане на пиезокристал се получава наелектризиране.
По-нататък по същия начин получените електрически трептения от
преобразувания ултразвук се усилват и подават на анализатор или ре-
гистратор.
Като приемник на ултразвук може да се използува и кондензатор-
пият микрофон, изпълнен по специална схема за преобразуване на
ултразвуковите трептения в електрически.
♦
179
Приложение на ултразвука
Ултразвукът предизвиква механическо, хпмическо, биологическо дей-
ствие и се използува за най-различни цели.
3.9.	Условия за естествено преобразуване
и предаване на звука
Под предаване на звука се разбира възпроизвеждане с помощта на елек-
троакустически канал на вторично звуково поле. В този процес може да
влезе и записването на звука.
За да се изпълни условието за естествено предаване на звука, трябва
вторичного (възпроизведеното) звуково поле да бъде напълно еднакво
с първичното (оригиналното) За целта трябва да се залазят основните
характеристики на първичното поле, а именно:
—	пространствено разпределенне на полето;
—	динамичен обхват;
—	честотен спектър и амплитудно разпределенне на съставните
звукове;
—	форма на звуковите трептения.
На практика се борави със сложните звукови картини на говора н
музиката.
Както е известно, пълното запазване па основните характеристики
на първичните звукови картини е технически много трудно изпълнимо,
пъкинее необходимо. В зависимост от класата на електроакустическите
уредби това изискване се изпълнява с приближение. В частност при едно-
каналното (монофоничното) предаване на звуковата картина е невъзможно
да се запази пространственото разпределеиие на звуковото поле. При
този случай задачата е вярно да се отразят другите показатели. Разбира
се, днес със стереофоничпите уредби е възможно предаване и на про-
странствената перспектива на звуковите картини.
При предаването (записването) звукът е необходимо да се преобра-
зува от механически в друг вид енергия (електрическа, електромагнитна
и др.). При това преобразуване на първичното звуково поле трябва да се
изпълни условието за запазване на основните характеристики(параметри)
на звуковата картина. Изменението на тези параметри се нарича из-
кривяване.
Границите на допустимте им изменения се определят от физиологич-
ната «точност» на слуховия орган. Необходимо е запазването на звуко-
вите съставни с различии честоти при предаването на звуковата картина,
за да не се изменят тембърът на звуковата картина, нейната яснота и
пълнота.
Ако картината се предава неравномерно, по честота настъпват
т. нар. линейни (честотни) изкривявания.
Чрез изследвания е установено, че ако отклоненията са по-Малки
от 4 dB за високи и от 8 dB за ниски честоти, ухото почти не ги забе-
180
лязва. За различните професпонални електроакустически съоръжения
днес те са много по-малки (±14-2 dB).
Също е установено, че ако одновременно се «отрежат» ниските до
50 Hz и високите над 12 000 Hz честоти, ухото не забелязва промени в
звучиостта.
Най-забележими и неприятии са изкривяванията на формата на
звуковите трептения — наречени нелинейни. Тези изкривявания са
свързани с появяване на хармонични, несъществуващи в оригиналната
структура на сигнала. Те изменят звучиостта му, която се възприема
от ухото като дрезгава, с хриптене. При това изкривяване, щом се до-
бавят хармонични, се измени и тембърът. Особено неприятии са възник-
налите нечетни хармонични, конто нарушават хармоничната структура
на музикалните съзвучия.
Чрез редица изследвания е установено, че ухото забелязва нелиней
ни изкривявания при 7<>4%. То е най-чувствително към изкривяваиия-
та на средните честоти. Установено е още, че нелинейните изкривявания
са по-осезателни при звукови картини с по-голям честотен обхват,
и то в областта на високите честоти. Затова при по-тесен обхват се до-
пускат но-големи нелинейни изкривявания.
Към този вид изкривявания спадат и интермодулационните. При
предаване (запис) на сложни звукови картини или на много звукови
източници с различии честоти на произведените звукови сигнали по-
ради нелинейните характеристики на електроакустическия канал се
получават т. нар. комбинационни тонове с честоти (2/г—/2), (2/2—fi),
%fi) и т- и. или разликата (/г—/2) и сумата /j+/2 между честотите на
два сигнала. Често пъти комбинационните тонове имат и по-големи
амплитуди от първичните сигнали.
Нелинейните изкривявания са по-забележими при музика, откол-
кото при говор.
При преобразуването и усилването на звуковите картини в елек-
троакустическия канал се изменят фазите на различните съставни сиг-
нали. Това води до фазови изкривявания. Тъй като ухото е нечувстви-
телно към този вид изкривявания, често пъти те не се разглеждат.
Груби нарушения при свързването на различните звукови източници
(микрофоци и др.) могат да доведат до противофазно подаване (сумиране)
на сигнали, при което те намаляват или въобще изчезват. В съвремен-
ната звукотехника, особено при стереотехниката, тези изкривявания
имат значение и се анализират и отчитат.
За вярното предаване на звуковата картина се изисква отразяване
на динамичния й обхват като цяло.
Динамичният обхват се определя от максималното и минималното
звуково ниво. Измерва се в децибели. В музиката той се дефинира като
разлика между фортисимото и пианисимото.
При музикални изпълнения на голям симфоничен оркестър дина
мичният обхват достига до 75—80 dB. Преобразуването в електрически
сигнали и предаването на такъв обхват от електроакустичния канал е
ограничено от появяване на недопустими нелинейни изкривявания.
Долната граница се ограничава от нивото на шума в помещението и
181
собствения шум на апаратурите в електроакустическия канал. По този
начин се определят границите на т. нар. технически динамичен обхват.
Това налага при предаването на първичната звукова картина ръчно или
автоматично да се регулира динамиката, да се «свие» обхватът. Устано-
вено е, че средне тренирано ухо не забелязва стесняването на динацичния
обхват от 70-dB до 40 dB. Отчитайки тази способност на ухото, е'прието
за музиката да се осигурява динамичен обхват от 40—45 dB, а за говор —
15—25 dB.
3.10.	Електроакустични преобразователи
За предаването,записването и възпроизвеждането на звука е необходимо
преобразуване на механичните му трептения в електрични и обратно.
Това се извършва от електромеханичните преобразователи. Тези оттях,
конто преобразуват механичните трептения в електрически, се наричат
преобразователи-генератори. Това са микрофоните и звукоотнемате-
лите. Микрофоните приемат звука и се наричат още звукоприемници.
Преобразователите, конто превръщат електрическпте трептения в
механични, се наричат двигатели. Такива са телефонните слушалки,
рекордерите за звукозапис и високоговорителите. Високоговорителите
излъчват механични звукови трептения, поради което се наричат зву-
коизлъчватели.
Тъй като звуковите (акустичните) трептения са частей случай на ме-
ханичните трептения, преобразователите на звуковите механични треп-
тения се наричат електроакустични преобразователи.
Процесът преобразуване на механичните трептения в електрически
е обратим. Затова и електроакустичните преобразователи са обратими:
например електродинамичиият високоговорител може да се използува
и като микрофон. Следователно те имат обратими електромеханични
връзки.
Видове електроакустични преобразователи
В зависимост от принципа, по който се получава блектрическата енер-
гия, преобразователите биват: електродинамични, електромагнитни,
електростатични, пиезоелектрични и др.
1.	Електромагнитни преобразователи. Електромагнитните преоб-
разователи на механичната (звуковата) енергия в електрическа и об-
ратно се основават на получаване на електрически трептения (е. д. н.)
от изменения на Магнитки потоци — приемници на звук; или на полу-
чаване на механични трептения вследствие взаимодействие на магни-
тен поток, създаван от протичане на електрически ток през навивките
на възбуждащата бобина с подвижно феромагнитно ядро, намиращо се
в това магнитно поле.
Принципната схема на този вид преобразователи е дадена на фиг.3.19.
Той се състои от постоянния магнит NS, полюсна наставка и подвижна
котва К, от феромагнитен материал. На едното рамо на полюсната на-
182
ставка има панны бпбип.1 />	•	> <ч
съответствуващ на ibskohiii i|>
2.	Електродина1ии'111и iiproop.i ш | р	< in ни
звуковите трептения вынырн и, н и i	i nuin ihhh <>i
електротехниката слекгро:1нп.1М1."1'н прнннчп  m < h.i iipiiniiiiii.'i <
взаимодействие на магнитно iki.'k . к tpii’i и к .»in> iiponi'i.i ирг i
проводник, намиращ се в това но н
Фиг. 3.19
Ако проводник с дължина I, през който протича ток i, се намира
в магнитно поле, създадено от постоянен магнит NS (фиг. 3.20) върху
проводника, ще действува сила
F = B.U[N],
където В е магнитна индукция между полюсите.
Силата F е променлива, както токът i, който има звукова честота.
Или ако проводникът е подходяще оформен и закрепен на лека подвижна
мембрана, тя ще трепти с него и ще излъчва звукови трептения. По такъв
начин електрическите трептения се превръщат в звукови.
Ако проводникът се задвижи под въздействието на външна сила,
той ще пресича силовите линии на магнитного поле между NS и в него
ще се индуктира електродвижеща сила, която се определи от формулата
e=B.l.v[V].
Тук v е скорост, с която се движи проводникът при трептенето.
Ако проводникът е подходяще навит като бобинка и закрепен на
лека мембрана, която може да трепти под действие™ на звуковите
трептения, преобразователят ще бъде приемник на звука. По този начин
звуковите трептения ще се превърнат в електрически трептения със съ-
щата форма и честота.
От горните две уравнения за силата F и е. д. н. е на електродина-
мичния преобразовател се вижда, че той е линейно обратим и може да се
използува за преобразуване на електрическите трептения в звукови
и обратно.
183
ЗВ.Р
Фиг. 3.21
От двете равенства лесно може да се съставят отношенията
4 = - = В . е = М.
I V
Коефициентът М е еднакъв за двата вида преобразователи и се нарича
коефициент на електромеханичната връзка. На този принцип се произ-
веждат всички съвременни динамични микрофони и високоговорители,
конто намират широко приложение в звукотехниката.
3.	Електростатични преобразователи. Принципът на действие на
този вид преобразователи сеосновава на промяната на капацитета на кон-
дензатор под въздействието на звукового наля-
гане или под действие на електростатични си-
ли на отблъскване и привличане на плочите,
когато на тях е приложено променливо елек-
трическо напрежение.
Конструктивно системата на кондензатора
е изпълнена така, че едната плоча е непод-
вижна и по-масивна, а другата лека, еластич-
на и служи за мембрана М.
На фиг. 3.21 е показана принципната схе-
ма на електростатичния преобразовател. Тя
представлява последователно евързани конден-
затор С, батерия Б и резистор R. Батерпята
зарежда кондензатора с определено количе-
Q. Ако върху подвижната плоча (мембрана) на
ство електричество
кондензатора действува променливо звуково налягане р, както е по-
казано на фигурата, тя ще трепти в такт със звука. От това ще
се измени отстоянието от двете плочи d на X, вследствие на това се
измени и капацитетът С на кондензатора, понеже
C =	[F],
където
К е коефициент, зависещ от измервателната единица;
е — диелектрична константа на изолацията между плочите
(в случая въздух).
С изменението на капацитета се измени и потенциалната разлика U
на плочите, понеже U = ~. Следователно във веригата на схемата
действуват две електродвижещи сили: на батерията — Е, и породената
от промяната на капацитета — е. Последната се определя с формулата
e = ^M-[vj.
Тя причинява протичане на променлив електрически ток със звукова
честота, вследствие на който върху резистора R ще се получи променливо
напрежение и~, което според закона на Ом ще бъде
U.=^-R,
където Z е импедансът на веригата..
/
184

Разбира се, този вад преобразователи могат да бт.да! ihihi.i lynaiiii и
за излъчватели, ако на плочите ее приложи променливо слекгричи i о
напрежение със звукова честота. Тогава плочпге щ< ее ирнплич
и отблъскват със сила F, която се определя с формула га
F = —_______. =_	| VI
2erE0S 2errn.S ,V|’
където
Q e количество™ електричество върху плочите — Q;
и — приложено™ променливо напрежение — V;
С — капацитет на кондензатора — F;
S — площ на плочите — т2;
е,- — диелектрична константа на изолацията;
е0 — на въздуха.
4.	Пиезоелектрични преобразователи. Действие™ на този вид
преобразователи се основава на пиезоелектричния ефект, който прите
жават кристалите на никои соли, като кварц, сегнетова сол, амониев и
калиев фосфат, бариев титанит и др.
Същността на ефекта се състои в наелектризиране на подходящи
изрязан кристал от горните соли, когато върху него действува външна
сила. На фиг. 3.22 а е показана плочка от кварцов кристал, върху коя го
действува сила на натиск F. На повърхността на кристала се появява!
положителни електрически заряди, пропорционални на силата. Ако
силата е обратна, т. е. разтегляме кристала, електрическите заряди
променят характера си — стават отрицателни.
Получаването на електрически заряди върху кристали под въздей
ствие на сила се нарича прав пиезоелектрически ефект. Този ефект е
Фиг. 3.22
обратим, т. е. ако на кристала се въздействува с външно електрическо
поле, той се деформира от появилите се вътрешни механични сили —
обратен пиезоелектричен ефект.
Ако външната сила F е променлива, например звуково налягане,.
то и върху електродите а, б на кристала (фиг. 3.22 а) ще се получи про-
менливо електрическо напрежение или той превръща звуковите трепте-
ния в електрически. Обратно, ако приложено™ външно напрежениее
променливо, със звукова честота, то и кристалът ще трепти и излъчва
звукови трептения със същата честота.
185
Пиезоефект се появява и при огъване, срязване и усукване на кри-
стала.
На фиг. 3 22 б е показана плочка, подложена на огъване. Както се
вижда, тя се наелектризирва едноименно отгоре и отделу. За избягване
па това плочката се разрязва на две по оста х—х' и между двете части се
поставя медиа или сребърна пластинка, която служи за единия електрод
(—), а горната и долната страна заедно — за другия (Ч ).
Така оформен, кристалинът се нарича двуслоен или биморфен
елемент.
Преобразователите на пиезоелектричен принцип се използуват
повече за приемници на звука — кристални микрофони. Използуват се
и като излъчватели, но за ултразвук.
3.11.	Микрофони
Микрофонът като приемник на звука е и първият елемент на електро
акустичния канал за предаване и заиисване на звука. Към него се
поставят разгледанпте изисквания за вярно (естествено) преобразуване
на звука.
Днес микрофоните имат широка облает на приложение: в елек-
троакустиката като приемници на музика и говор; в акустиката за из-
мерване на шум, звуково налягане и др.; в медицината за различии
физиологични изеледвания; в навигацията, хидротехниката и др.
Оценката и подборът на микрофоните става по следните основнн
характеристики и параметри.
Чувствителност
Чувствителността на микрофона е отношение™ на полученото напре-
жение (е. д. н.)от микрофона към звуковото налягане. Чувствителност-
та може да се дефинира още като отношение на електрическата мощ-
ност на получения сигнал към акустическата мощност на звука. Прието
е чувствителността на микрофоните да се определя по първата форму-
лировка. Практически тя се определя от отношение™ на изходното на-
прежение към звуковото налягане и се измерва в миливолти на микро-
бари (mV/pbar) или чувствителността показва колко миливолта изхо-
дящо напрежение се получава при един микробар звуково налягане
върху микрофона. В новата измервателна система СИ чувствителност-
та ще бъде (rnV7N10~1/rn2), понеже налягането се мери в Нютон на ква-
дратен метър.
В зависимост от това, дали микрофонът е натоварен на изхода или е
на «празен ход», чувствителността А ще се определя като отношение на
напрежението U върху товарного съпротивление или на електродвиже-
щата сила Е на клемите към звуковото налягане р, т. е.
А = "' = Ер [mV/jibar],
186
Тъй като микрофонът има значителни размери и деформира звуко
вото поле, то при измерване на чувствителността му би се допуснала
значителна грешка, понеже налягането в мястото на микрофона е по-
високо. При това положение се мери относителната му чувствителност.
Абсолютната чувствителност се определя, като се мери звуковото на-
лягане на полето без микрофон.
Честотна характеристика
Чувствителността на микрофона за различните честоти на звука не
винаги е еднаква. Зависимостта на чувствителността от честотата на
приемания звук се нарича честотна характеристика на микрофона.
Тя е най-важният показател на микрофона и по нея може да се съди за
качеството му. За съвременните микрофони се изисква тази характе-
ристика да бъде равномерна в обхвата от 30-=-15 000 Hz.
f(Hz)
Фиг. 3.23
На фиг. 3.23 е показана честотната характеристика на електроди
намичен микрофон. По абсцисната ос се нанася честота (в логаритмичен
мащаб), а по ординатната — отклонението (в децибели) на чувствител-
ността спрямо 1000 Hz. Максималното отклонение е мярка за честотните
изкривявания на микрофона. За професионалните студийни микрофони
това отклонение е +1 dB
Честотната характеристика на микрофона може да се дефинира
и като зависимост на напрежението (тока) на изхода му от честотата на
приемания звуков сигнал.
Равномерността на честотната характеристика зависи от посо-
ката на звука. При отклонение на микрофона или падащия звук на
известен ъгъл чувствителността за високите честоти намалява. За някои
системи микрофони равномерността на честотната характеристика за-
виси и от разстоянието между звуковия източник и микрофона.
187
X.ip.iKicpiici ика на насоченост
180°
Фиг. 3.24
, *
Характеристиката на насоченост, наричана още полярна диаграма или
пространствена характеристика, показва изменението на чувствител-
ността на микрофона при определена честота в зависимост от посоката
на падане на звуковите вълни върху мембраната му.
Характеристиката на насоченост се снема, като се измерва чувстви-
телността на микрофона при различии ъгли от 0° до 360° и се нанася на
кръгова диаграма (фиг. 3.24).
В зависимост от конструк-
цията си при приемане на зву-
ка микрофоните реагират на
налягането или на скоростта
на трептение на въздушните ча-
стици. Първите се наричат ми-
крофони на налягане, а вто-
рите — на скорост или гради-
ент на налягане — на разлика
от налягането на двете страны
на мембраната.
Когато се комбинират два
микрофона от гор ните два ти-
па, разположени близо един до
друг, се получава приемник
на звук с насочена характери-
стика, т. е. той приема само
комбинирани и силно насочени
микрофони могат да се създадат и чрез конструиране на специални
механични и акустични системи.
Микрофоните, работещи като приемници на звуково налягане,
имат кръгова характеристика (фиг. 3.24 б). Те не са насочени. Л1икро-
фоните, приемници на скорост (градиент на налягане), имат характе-
ристика осморка и кардиодида (фиг. 3.24 в) и са повече или по-малко
насочени.
Характеристиката на насоченост на микрофона’определи в значи-
телна степей неговите експлоатационни качества.
от една посока (Фиг. 3.24 а). Такива
Нелинейни изкривявания
При силно «претоварване» на микрофона, когато му въздействува звук
с голямо звуково налягане, настъпват нелинейни изкривявания. Съв-
ременните микрофони се конструират така, че да имат малки изкривя-
вания (Л^1%)- При проверката те се изследват на звукови нива до
200 pbar — по метода на двата тона и се отчитат появилите се комбина-
цнонни честоти, за да се проверят различните възможни нелинейни
изкривявания.
При всички видове микрофони нелинейността се повишава с уве-
личаване на звуковото налягане. Но тъй като те са в състояние да поне-
188
сат налягане от 200 pbar, т. е. 120 dB, ясно е, че те могат вярно да прпе-
чат една динамика на симфоничен оркестър от 85 dB.
Собствен шум и ниво на шум
Собственият шум на микрофона се определи чрез измерване напреже-
нието на изхода на микрофона в акустическа камера при отсъствие
на звуков сигнал,
Напрежението на шума в електрическата верига на микрофона,
измерено по горния начин, се нарича абсолютен шум. Този шум зависи
от устройството на микрофона, няма определена честота и при възпро-
извеждането се чува като свистене. Причина за появяването на шум
е хаотичното движение на свободни електрони в електрическата верига
на микрофона, породено от термично действие. Той се нарича още тер-
мичен шум. Този вид шум не зависи от чувствителността на микрофона.
По-съществено за качествената работа на микрофона е да се опре-
дели относителното ниво на шума. Това е отношението на напрежението
на шума към напрежението на полезния звуков сигнал, получен от
микрофон, върху който действува звуково налягане 1 pbar (ниво на
силата на звука 74 dB).
Относителното ниво на шума се мери в децибели и се дава с фор-
мулата
LL,
Nm 201g—-[dB],
°ЗВ
Вижда се, че колкото по-чувствителен е микрофонът (по-голямо е
£/зв), толкова по-малко е относителното ниво на шума.
Относителното ниво на шума и нелинейните изкривявания определят
границите на динамичния обхват на микрофона.
Изходен импеданс
За правилното нагаждане на микрофона към следващото го звено
(предусилвателя) трябва да е известен и нормиран изходният му им-
педанс. Както е известно, това е привидното съпротивление, измерено
на изхода му, което трябва да бъде постоянно в предавания честотен
обхват,
Изходният импеданс е нормиран за съвременните висококачествени
динамични микрофони на 200 й - За любителските уредбн се произвеж-
дат и по-високоомни микрофони (напр. 10 000Q).
За пълнотб характеризиране на микрофоните в каталозите се.дават
и данни за устойчивост срещу магнитни полета, механични и атмос-
ферни влияния и др.
Приемане на звука от микрофона
Приеманите от микрофона звукови трептения шмат дължина на вълната,
изменяща се в доста широки граннци (от А Ют — за честота 30 Hz
до 2„=2 cm при 15 000 Hz). За нискочестотните звукови сигналя разме-
189
рите на микрофона са много по-малки от Мембраната трепти като
цяло за тези честоти и се изисква да бъде колкото може с по-голяма
маса и повърхност. За високочестотните звукови трептения обаче ми-
крофонът е съизмерим даже с по-големи размери от дължината на
звуковата им вълна. Това деформира звукового поле, изменя звуковото
налягане, а мембраната му не трепти като едно цяло. Затова при прие-
ма пето на високочестотните звукови трептения се изисква мембраната
да бъде по-малка и по-лека.
Очевидно е противоречието на изискванпята за правилното приемане
на нискочестотните и високочестотните звукови трептения. През по-
следите години този проблем е решен чрез конструиране на двуканал-
ни, наречени още двупътни микрофони. Те съдържат две системи за
приемане на ниско- и високочестотните звукови трептения.
3. 12. Видове микрофони
Съвременните видове микрофони се конструират на основата на раз-
гледаните видове електроакустични преобразователи.
Въгленовнят микрофон, който е първият конструиран приемник на
звук (1876 г. от Бел), е извън разгледаните преобразователи и се из-
ползува широко в съвременната съобщителна техника.
Въгленов микрофон
Построен е на принципа на промяната на контактного съпротивление
между две твърди проводими тела при приложено върху тях налягане.
Ако налягането се мени по определен закон с времето, то и съпротив-
лението ще се изменя по същия закон.
М
а)
1зв
Метал, мембрана
\ Въгленоби зрънца
неподВ. електрод
към усилВ.
1б
Б
Фиг. 3.25
Схемата на въгленов микрофон
е показана на фиг. 3.25 а. Промен-
ливото звуково налягане (~р)
действува на металната пъргава
мембрана М,. под която в един
капсул е поставеп графит на мал-
ки зрънца. От трептенето на мем-
браната въгленовите зрънца се
разместват и променят контакт-
ного си съпротивление. От това се
променя и силата на електриче-
ския ток във веригата на батерия-
та Б в такт със звуковитетрепте-
ния (фиг. 3.25 б) и токът /Б до-
бива вида t3B. Тази променлнва
съставна се предава от трансфор-
матора към усилвател или линия.
Чувствителността на въглено-
впя микрофон едоста голяма (10—
190
40 rnV/pbar) в сравнение с другите видове. Той даже «усилва» звуковите
трептения при превръщането им в електрически, понеже от искренето
на графита в капсула се йонизира въздухът, което увеличава променли-
вата съставна на тока /Б. За слабите звукови сигнали обаче въгленовият
микрофон е с малка чувствителност, т. е. той има долей праг на приемане.
Честотната характеристика е доста ограничена и неравномерна
(до 104-15 dB отклонения в обхват от 504-10 000 Hz). При високите че-
стоти чувствителността на въгленовия микрофон спада рязко.
Въгленовият микрофон има големи нелинейни изкривявания.
При по-силни звукови сигнали той дотолкова ги изкривява, че се вло-
шават разбираемостта итембърът на говора (за музика той е непригоден).
Собственият шум на въгленовия микрофон е голям, понеже графпт-
ните зрънца не могат да осигурят постоянно съпротивление в паузите,
а при трептене на мембраната те искрят и създават допълнителен шум
(пукания).
Диферснциален въгленов микрофон
Диференциалният въгленов микрофон е подобрей обикновен въгленов.
микрофон. Схемата му е дадена на фиг. 3.26. Този вид микрофон има два
капсула от двете страни на мембраната, конто действуват противополож-
но. На свиването на единия съответ-
ствува отпускането на другия.
Микрофонът е включен в симе-
трична верига на диференциален по-
вишаващ трансформатор, в средния из-
вод на който е включена багерията.
По такъв начин се получава схема от
вида на противотактните. При липса
на звуков сигнал в първичната дифе-
ренциална намотка на трансформатора
токовете /1 и /2 текат в противни по-
соки и не преднамагнитват магнито-
провода му.
При звуков сигнал се пораждат токо-
вете ц и i2, конто са в противофаза, поне-
же на увеличение на съпротивлението
на едната половина от микрофона и на-
маление на тока съответствува намале-
ПоСВКа. на Отклонение
ние на съпротивлението на другата половина и увеличаване на тока
При тази схема клирфакторът значително се намалява, понеже се
унищожават четните хармонични: честотната характерисгика е почти
праволинейна както при слаби, така и при силни звукови сигнали.
Диференциалният въгленов микрофон има голяма чувствителност
(от 50 mV4-800 mV) и не се нуждае от предусилвател.
Въгленовият микрофон има все още широко приложение поради
простоте си устройство.
191
Пиезоелектрични (кристални) микрофони
При кристалните микрофони се използува принцнпът на пиезоелектрич-
пите преобразователи, по-специално правият пиезоефект.
Принципната схема на този вид микрофони е показана на фиг.
3.27 а. Обикновено при кристалните микрофони се използуват биморфни
пластинки К, свързани с лост
към мебраната М. Звуковата въл-
на въздействува на мембраната,
като я разтрептява. Последната
предава това променливо наляга-
не върху кристала, от което той
се наелектризирва. Появилите се
електрически заряди се отвеждат
с два проводника а и б за усилва-
не и предаване. Вижда се, че кон-
струкцията на този вид мембранен
микрофон е доста проста и при
експлоатацията му не са необхо-
дими особени грижи. Честотната
конструкция на микрофона е много нерав-
Р
п
Фиг. 3.27
'ё
характеристика на тази
номерна, като отклоненията спрямо 1000 Hz достигат 15—20 dB.
За избягване на този недостатък се комбинират два биморфни еле-
мента. Получената конструкция се нарича клетъчна. На фиг. 3.27 б
е показан капсулът на микрофон от този вид. Двата елемента Е са вгра-
дени в текстолптна рамка Р и са изолирани един от друг с материал П.
Електрически двата биморфни кристала могат да се свържат после-
дователно или паралелно. При последователно евързване общото напре-
жепие, получено от двата елемента, се увеличава, но се увеличава и
вътрешпият импеданс на микрофона.
Честотната характеристика на кристалния (клетъчния) микрофон е
много по-равномерна. Най-големите отклонения достигат до 6 dB (при
резоиансните) за честоти от 30—10 000 Hz.
Чувствителността на кристалния микрофон е 0,14-0,5 при
1000 Hz.
За професионалнн нуждн тези микрофона не се използуват, но за
любителски цели са намерили широко приложение, понеже са евтини,
с проста конструкция, леки и доста чувствителии.
Недостатък на тези микрофони е голямото вътрешно съпротивление,
което има капацитпвен характер. Честотната им характеристика също
е доста неравномерна над 4000 Hz. Освен това кристалът на елемента е
хигроскопичен и променя параметрите си при промяната на темпера-
турата. Той може да се повреди и при силни сътресения.
192
Кондензаторни микрофони
Кондензаторният микрофон е построен на принципа на електростатпч-
ните (кондензаторните) преобразователи.
На фиг. 3.28 а е показана схемата му. Микрофонът се състои от кап-
сул-кондензатор К, захранвап ог източник Б с напрежение 100—
400 V. Върху резистора R се получава напрежение U, което се подава на
предусилвателя, вграден в корпуса на микрофона. Тази конструктивна
Фиг. 3.28
електрическа особеност е наложена от обстоятелството, че капсулът е
малък (с малък капацитет) и полученото полезно напрежение е много
писко. Това налага с най-къси проводки връзки сигналите да се подадат
ia предварително усилване.
За да се повиши чувствителността на кондензаторния микрофон,
13 11искочестотни усилватели
193
iii и iu> iini/KiiiiH cJieKipo'i ее правят малки дупчици. Те увсличав.к
hCk'm.i н iii.praniiii.iia па въздуха под мембраната, без много да изменят
T.HI.1IIH icia па капсула. С помощта на дупчиците се изменя резонансы
и । микрофона и се регулира затихването на трептенето на мембраната
Гозн вид кондензаторен микрофон работи на налягане. Неговата
хар (ктеристика на насочване е кръг до 4000 Hz, над която честота тя
става по-насочена, колкото по-висока е звуковата честота.
Честотната характеристика на съвременните висококачествени кон
дензаторни микрофони е почти линейна — + 2 dB от 30 до 20 000 Hz,
а клирфакторът е по-малък от 0,5%. Основният шум е —50 dB спрямо
нивото 0,775 V, а чувствителността — над 0,8 mV/pbar. Изходното съ-
противление след предусилвателя е 200Q — при симетричен изход
Насочен кондензаторен микрофон може да се получи, когато кап-
сулът му има устройство, показано на фиг. 3.28 б. При тази система
микрофонът действува на разликата в наляганията от двете страни на
мембраната. В този случай характеристиката е двустранно насочена
«осмица».
Както се вижда от схемата, мембраната трепти под действието на
разликата от звуковите налягания, проннкващи върху нея през отворите
на масивния електрод. Най-голяма чувствителност в двете страни се
получава, когато звуковите вълни падат перпендикулярно на мембра-
ната.
Друг вариант на капсули с две мембрани, от конто едната е активна,
е показан на фиг. 3.28 в. Масивният електрод се намира между двете
мембрани. Той има два вида дупки — напълно отворени и затворени.
В механично отношение двете мембрани са симетрични и те едиакво се
задействуват. Електрически обаче действува само едната мембрана,
която е СВързана със захранващото (поляризационно) напрежение Ео.
При подходяща конструкция па микрофона може да се осигури ля-
вата мембрана да трепти с удвоена амплитуда, а дясната да остане не-
подвижна. Следователно микрофонът ще приема звук само от означената
посока — отляво, или той е едностранно насочен. Характеристиката на
насоченост има форма на кардиоида (фиг. 3.24 а).
На базата на този капсул може да се получи комбиниран конденза-
торен микрофон. При него характеристиката на насоченост може по
желание да се постига чрез превключване на поляризационного напре-
жение на едната мембрана. Схемата на този микрофон е показана на
фиг. 3.28 в. Едната мембрана получава постоянно по поляритет напре-
жение. На другата мембрана се подават напрежения с различен поля-
ритет.
Когато мембраните имат еднакъв поляритет, двете характеристики
се сумират така, че се получава една обща кръгова характеристика,
а в пространството сфера. Ако едната мембрана получи поляритет,
обратен на другата, двете характеристики се изваждат и се получава
двустранно насочената характеристика «осмица».
При положението, когато едната мембрана не получава никакво-
поляризационно напрежение, микрофонът ще има кардиоидна насо-
чена характеристика
194
Следователно при комбинирания кондензаторен микрофон само
чрез едно превключване, което може да става с далечно управление,
може да се избира една от трите вида характеристики на насоченост.
Кондензаторните микрофони са едни от най-качествените микрофони
и се използуват в професионалната звукотехника (за .нуждите на радио-
то, телевизията, киното, производство на грамофонни плочи и т. и.).
За нуждите на стереозвукозаписването и предаването се произвеж-
дат и стереокондензаторни микрофони, конто имат два «спрегнати»
капсула, разположени под ъгъл 45° или 90’ в зависимост от избраната
стереосистема. За измервателни цели също се произвеждат специални
кондензаторни микрофони.
Електродинаминни микрофони
Електродинамичните микрофони в практиката се наричат динамични
или микрофони с трептяща бобина.
Действието на динамичния микрофон се основава на принципа на
електромагнитната индукция — индуктиране на електродвижеща сила
в проводник или в намотка, движещи се в
Устройство™ на динамичния микрофон
Мембраната М е лека, от дуралуминий,
полистирол или друга материя. Тя еофор-
мена със специален профил, който в сре-
дата е като купол, след което е нагънат
(за получаване на еластичност при окач-
ването). От долната страна езалепена бо-
бинка Б оттънък проводник, коятотрепти
заедно с мембраната в постоянного маг-
нитно поле на магнита Мн.
Подвижната система (мембраната с
бобинката) въпреки подбрания лек мате-
постоянно магнитно поле,
е показано на фиг. 3.29.
риал е с доста голяма маса от електромеханична гледна точка и
има резонансна честота от 400-?-800 Hz. За затихване (потискане) на
този нежелателен резонанс механичного съпротивление на трептящата
система трябва да бъде еднакво за всички честоти. Това се постига, като
се демпфа трептящата система с въздушната възглавница под мембраната
За изменение на резонанса и на еластичпостта на тази възглавница са
направени двата отвора а, конто я свързват с обема въздух в магнито-
провода. С това се подобрява предаването на ниските честоти. Трябва да
се има пред вид, че тези конструктивни изменения водят до намаляване
чувствителността на микрофона, но разширяват честотната характе-
ристика от 50 до 12 000 Hz с неравномерност, не по-голяма от +3 dB.
Чувствителността на динамичния микрофон е от 0,12—0,22 mV/pbar.
Характеристиката на насоченост на тези микрофони е окръжност, т. е.
те са ненасочени, понеже върху тях действува звуковото налягане само
от лицевата страна (към мембраната).
Динамичните микрофони с подвижна бобина могат да се копструи-
I п । .1 ki комбипирани с полунасочено действие. За тази цел, без да се
пргчп и.। изравпяваието на честотната характеристика, през ядрото на
п<>| гонннпя магнит отделу се правят отвори. През тях се осигурява до-
< । । н на пьрвичното звуков© налягане до задната страна на мембраната
ни I, че тя отчасти действува на разликата на налягането. Понеже сече
и пето па тези малки отвори е винаги по-малко от площта на мембраната,
характеристиката на насбченост най-много може да се измени от окръж-
ност до кардиоида.
Нелинейните изкривявания при динамичния микрофон са незначи-
гелни даже и при звукови нива над 100 dB. Нивото на собствения шум
също е малко. То се движи от —60-е- — 80 dB.
Съвременните динамични микрофони се използуват широко в про-
фесионалната звукотехника с еднакъв успех както за предаване на
говор, така и на музика.
Те се произвеждат и в по-леки конструкции за любителски и други
нужди.
Като техни недостатъци могат да се посочат значптелното тегло и
относително големи размерн, конто деформпрат звуковото поле.
Динамичен лентов микрофон
Лентовият микрофон е разновидност на електродинамичния микрофон.
При него ролята на мембраната с подвижна бобинка се изпълпява от
една проводима лента, която се намира между полюсите на постоянен
магнит. Звуковите вълни разтрептяват тази лента и в нея се индуктира
електродвижещата сила:
е Kv К [V],
където
v е скоростта на трептение на лентата;
S — площта й;
р — звуковото налягане;
Z — механичного съпротивление на трептящата система,
К — коефициентът, характеризиращ конструкцията и магнит-
ните качества на лентата.
Принципното устройство на лентовпя микрофон е показано на
фиг. 3.30. Поради относително голямата ширина на процепа между по-
люсите на магнитната система, където е разположена лентата, тя се
прави с по-голям магнит за създаване на необходимого поле. Това увет
личава теглото и обема на микрофона.
Лентата на микрофона се прави от леко дуралуминиево фолио.
Лентата е специално нагъната като хармоника, което я прави еластич-
на за напречни трептения и твърда срещу усукване.
Лентата има много ниско съпротивление (0,1—0,3Q), което е и из-
ходното съпротивление на микрофона. Това налага в конструкцията на
микрофона да се постави трансформатор с голямо преводно отношение
за нагаждане на лентовия микрофон към предусилвателя, т. е. за полу-
чаване изходното съпротивление 200 или 600 Q .
196
Конструктивно леи । они я t Min |и"|иш .......... ",|"'P	m 1 "
звуковото налягане да има дос н.п но дш н> ।iрннн и   iimnn i i Mi xHip.iii.i
В този случай се получава приемник на pa i.jihigi hi hi miiiiih hi nit .iiiiih,
който има двустранно насочена характеристика ни aopi 1
За да се получи едностранно насочеп ленгоп мп к |>« м|» »п. копорук
цията му се изпълнява така, че звуковото налягане д.т ui. I'leiivinyiia
само върху едната страна на лентата.
Така се получава приемник на наляга-
не, който има ненасочена характеристи-
ка — кръг.
Акустически комбикИран лентов ми-
крофон може да се получи, като зад
една част от задната страна на лентата
има лабиринт, а другата част се остави
свободна за въздействие на звуковите
вълни.По този начин откритата част ще
действува на разлика (градиента) на
звуковите налягапия, а закритата само
«Фиг. 3.30
на налягане.
При акустически комбинираните лентови микрофони индуктираните
напрежения в двете части на комбинацията могат да се изменят в по-
широки граници за разлика от динамичния микрофон с подвижна бо-
бинка.
Съответно и характеристиките на насоченост могат да се изменят
не само от окръжност до кардиоида, но и от кардиоида до осмица със
значителен брой междинни характеристики.
Поради силните магнити и голямото преводно отношение на изходния
трансформатор чувствителността на лентовия микрофон (измерена по
оста) е доста голяма — 0,15—0,30 mV/pbar (на празен ход). Нивото на
шума е —60 dB при честотна лента от 50—10 000 Hz.
Честотната характеристика на съвремённите лентови микрофони
е от 40 -г-12 000 Hz и е много по-равномерна в сравнение с динамичните
микрофони. Нелинейните изкривявания са също малки.
Недостатък на този вид микрофон е чувствителността му към въз-
душни течения (при ползуването на открито). Паразитните външни Маг-
нитки полета му оказват по-голямо влияние, отколкото на динамичния,
а големите му размери и тегло го правят чувствителен към сътресения.
3.13. Високоговорители
Високоговорителят е електроакустически преобразовател-излъчвател,
който превръща електрическите трептения със звукова честота в зву-
кови. Той е крайното звено от електроакустическия канал и служи да
възпроизведе електрическите трептения, получени от преобразуването
на първичното звуково поле във вторично.
Принципът на действие на високоговорителя като излъчвател е
разгледан в общата теория на електроакустическите преобразователи,
19
Глектроакустически показатели на високоговорителите
Юикчтвата и ефективността на високоговорителя се преценяват със
следиите по-важни показатели:
Номинална електрическа мощност е тази мощност, която високогово-
рнтелят преобразува в звукова (акустична), при това изкривяванията,
конто той внася, не трябва да бъдат по-големи от допустимите.
Върхова мощност е мощността, при която високоговорителят може
да работи дълго време, без да настъпят електрически или механични
повреди.
Нелинейни изкривявания, причинени от високо-
говорителя, са в тясна зависимост с мощността, която се подава
за възпроизвеждане. Както е известно, те се пораждат от нели-
нейността на системите при преобразуването на електрическите
трептения в звукови, при конто се появяват хармонични. Оцен-
ката на този вид изкривявания става по големината на клир-
фактора. Измерванията на този показател се извършват в аку-
стически камера със синусоидален сигнал в целия честотен обхват
при номинална мощност. Снема се характеристиката =£(/).Изслед-
ванията на тази характеристика показват, че при намаляване на мощ-
ността клирфакторът значително намалява. Затова в практиката за
качествено звукопроизвеждане на високоговорителите се подава мощ-
ност, по-малка от номиналната.
Характеристиката K(%)=F(/) също показва, че нелинейните изкривя-
вания зависят от честотата. Това се обяснява с многото резонансни че-
стоти, конто има трептящата система. Тя може да се разглежда като
съставена от много малки системи. Когато настъпи резонанс, при опре-
делена честота на никоя подсистема клирфакторът нараства.
Допустимите нелинейни изкривявания се определят в зависимост
от ширината на възпроизвежданата честотна лента. При по-голям че-
стотен обхват допустимите изкривявания трябва да бъдат по-малки.
Така при обхват (300—2500 Hz) Ks8%, при обхват 150-4-5000 Hz —
К=4-н5%, при висококачествено възпроизвеждане (30-М5 000 Hz)
клирфакторът трябва да бъде %, защото над тази стойност той се
долавя от ухото. Понеже това трудно се постига, допустимата стойност
за високоговорители е К<2-нЗ%.
198
Друг вид специални изкривявания на мебранните високоговорител;!
са свързани с това, че всички сигнали, подадени одновременно, се изльч
ват от една мембрана. Така при едновременното възпроизвеждане па
два звукови сигнала — единият с ниска честота и по-голяма амплитуда,
а другият с висока честота, мембраната ще излъчва сложно трептение,
показано на фиг. 3.31. Поради Доплеровия ефект през единия полупе-
риод на сложного трептение високата честота е се възприема като по-
висока, а през другая — като по-ниска, отколкото е в действителност.
Това явление е равностойно на честотна модулация на високата честота
с ниската. Намаляването на тези изкривявания става, като ниските и
високите честоти се възпроизвеждат от две различии системи.
Коефициент на полезно действие
и чувствителност
Ефективността на високоговорителя при преобразуването на електри-
ческата мощност Ре в акустически Ра се определя с коефициента на
полезно действие (к. п. д.). Следователно той седефинира като отношение
на получената акустически мощност от високоговорителя към подаде-
ната му електрическа мощпост, т. е.
т] %= Рр 100.
1е
Коефициентът на полезно действие на високоговорителя е доста
нисък — от 5 до 10% за малките конусни високоговорители и 20—40%
за големите рупорни високоговорители.
Вижда се, че особено малките високоговорители излъчват много
малка звукова енергия. Така например един високоговорител, захрап-
ван с 4W електрическа мощност, какъвто е случаят при един радиоприем-
ник, излъчва акустична мощност от 40 до 160 mW.
За измерването на коефициента на полезно действие е нужна много
сложна измервателна апаратура, затова ефективността на високогово-
рителя се оценява с чувствителността му.
Чувствителността Е на един високоговорител е отношение™ на но-
лученото звуково налягане р на разстояние 1 метър по оста му към
подаваното на клемите му електрическо напрежение U, т. е.
р _ Р [N/m2]
V J*
Тази чувствителност определя ефективността на електромеханичното
преобразуване и се нарича стандартна осова чувствителност. Едиак-
внте по чувствителност високоговорители трябва да имат и еднакви
импеданси, за да имат еднаква ефикасност на електромеханичното
преобразуване. Ако се сравнят обаче два високоговорителя по чувстви-
телност, не може да се получи вярна представа кой е по-ефективен
Например два високоговорителя с еднаква чувствителност, на конто се
подава еднакво напрежение, не са еднакво ефективни; ако единият ни
сокоговорител има импеданс, по-голям от другая Zr>Z2, той ще пзра i
fЛИЧ^'а \	ИЮ
< биклиот;. КА I
||rqtt„en J
• uni ш, малка електрическа мощност 1 [W]j , следователно
/», />. Пли въпреки че двата високоговорителя имат еднаква чувстви-
ic.iiiocT, първият е по-ефикасен от втория, понеже той с по-малка
електрическа мощност създава същото звуково налягане.
Честотна характеристика
Чувствителността и коефициентът на полезно действие на високого-
ворителите зависят от честотата на преобразувания сигнал. За правил-
ната преценка на високоговорителите е необходимо да се познава че-
стотната им характеристика.
На фиг. 3.32 е показана честотната характеристика на един електро-
динамичен високоговорител. При снемането й чувствителността спрямо.
Фиг. 3.32
1000 Hz се нанася по ординатната ос. Затова може направо от честот-
ната характеристика да се определят внасяните от високоговорителите
линейни изкривявания.
За качествено звуковъзпроизвеждане от високоговорителите че-
стотната характеристика трябва да бъде от 30 до 15 000 Hz с линейни
изкривявания •< 12 dB. За масово произвежданите високоговорители
кормите са: честотна лепта от 80 до 10 000 Hz при неравномерност
до 18 dB.
От честотната характеристика на един високоговорител могат да се
определят три от основпите му показателя: честотните изкривявания,
честотната лента на възпроизвежданите звукови сигнали и ефектив-
постта.
Характеристика на насоченост
Ако един високоговорител излъчва звук с дадена честота, забелязва се,,
че във всички посоки звуковото налягане не е еднакво поради насочено-
то му излъчване.
По оста на високоговорителя то е най-голямо, а при отклонение
00
вляво или вдясно намалява. Ако се снеме зависимостта на звуковото
налягане от ъгъла на отклоненного и се нанесе на една полярна диаграма,
получава се характеристика га на насоченост на високоговорителя
(фиг. 3.33).
Установено е, че насочеността на излъчване на високоговорите-
лнте зависи от честотата па звуковия сигнал. При ниски честоти се
Фиг. 3.33
наблюдава по-малка насоченост (почти окръжност), докато при високи
честоти се получава силно насочена характеристика (фиг. 3.33). Тази
особеност на високоговорителите има голямо значение при озвучаване
на открити пространства, където се разчита само на директно излъчения
звук от високоговорителя.
Силната насоченост па излъчване от високоговорителя може да се
коригира чрез специално конструктивно оформление на излъчвателя
му.
Входен импеданс
Входният импеданс на високоговорителя представлява измереното
пълно съпротивление на клемите му при сигнал с честота 800 Hz.
Входният импеданс може да седефинира и като отношение на подаваното
Фиг. 3.34
електрическо напрежение към протичащия през високоговорителя
ток Zri~ U~. В зависимост от принципа на действие на високого-
1вх
201
ворителя реактивната съставна на ZBX може да бъде с индуктивен или
каиацитивен характер. Явно е, че ZBX ще бъде зависим от честотата на
преобразувания електрически сигнал. Тази зависимост се нарича
импедансна характеристика и е показана на фиг. 3.34. Тя характеризира
електродикамичен излъчвател. При 90 Hz ZBK има изразен максимум,
който се дължи на резонанса на подвижната система. Обикновено той
лежи под 100 Hz. В областта на високите честоти ZBX нараства, понеже се
увеличава индуктивната му ко мпонента: ZBX = ]/(№ 4- o>L)2.
Входният импеданс на високоговорителя е необходим за правилиото
му нагаждане към крайните усилвателни стъпала.
Преходни режими (процеси)
Излъчването на звука от високоговорителя се извършва чрез неговата
механична трептяща система, която се характеризира с определена маса
и еластичност.
Масата на системата определя нейната инертност, поради която тя
не може моментално да затрепти при възпроизвеждането на електри-
чески сигнал от високоговорителя. Същото е и при прекъсването на
сигнала — системата продължава да трепти, вместо да спре изведнъж.
Тези трептения след прекъсването на сигнала и закъсняването им при
включването му се наричат преходни процеси (режими)*. Те причиняват
изкривяване на предавания звук и определят един специфичен оттенък
в звучността на високоговорителя. Ясно е, че колкото по-кратки са
преходните процеси на един високоговорител, толкова по-вярно той
ще възпроизвежда звука. Опитно е установено, че при продължителност,
пснголяма от 7 ms за честоти около 100 Hz и 0,2 ms за по-високи честоти,
тези преходни процеси се долавят от ухото.
Изброените качествени показатели за оценка на високоговорителите
трябва да се проверят чрез измерване. Това е т. нар. обективна оценка.
За тази оценка са нужни доста скъпи и сложни измервателни апаратури
н акустически камери. Затова често в практиката преценяването на
даден високоговорител става чрез сравняванетому с друг, приет за еталон.
Тази оценка се извършва чрез прослушване на двата високоговорителя
от трупа специалисти.
3.14. Видове високоговорители
В зависимост от това на какъв принцип са конструирани, високого-
ворителите биват електромагнитни, електродинамични, електроста-
тични, кристални, йонни и др.
От тези видове най-широко се използува в практиката електродина-
мичният, затова той ще бъде разгледан по-подробно.
* В стандартите за високоговорителите преходните процеси още не са нормирани
202
Електродинамичен високоговорител
Електродинамичният високоговорител е звуков излъчвател, построен на
електродинамичния принцип. Устройството му е показано на фиг. 3.35.
Излъчвател на звуковите колебания е конусната мембрана М.
Тя трепти под действие™ на бобинката б,през която протича ток със зву-
кова честота. Бобинката се на-
мира между полюсите на по-
стоянния магнит NS (или елек-
тромагнит, възбуден с постоя-
нен ток, протичащ през навив-
ките на голямата бобина Б).
От взаимодействие™ на тока гзв,
протичащ през бобинката б и по-
стоянния магнит, мембраната
М трепти заедно с бобинката с
честота, равна на звуковата че-
стота на тока.
За осигуряване свободного
трептене на мембраната тя е
прикрепена в горната си част
към корпуса К на високогово-
рителя чрез еластичните връз-
ки ег, а в основата си чрез е2,
която служи и за центрова-
нето й.
От голямо значение за качественото звуковъзпроизвеждане е кон-
структивного оформление на излъчвателната система. Това включва
мембраната, центровката и еластичната връзка. Най-важен елемент
от тях е мембраната.
Първоначално мембраната е имала кръгла форма и е представлявал i
плоскост, която трепти като бутало. В този вид излъчвателят е неустон
чив, има ng-малка повърхност и разтрептява по-малко въздух, което е от
значение за големината на излъчената акустическа мощност. По-къспо
се е утвърдила конусна форма на мембраната, която се използува и в
съвременните високоговорители като най-подходяЩа поради следното
а) по-голяма повърхност на излъчване;
б) по-голяма устойчивост при трептенето — не се деформира, коего
качество дава възможност тя да се прави по-лека;
в) излъчва (възпроизвежда) едновременно добре ниските и внсо
ките честоти.
Изработването и оформление™ на мембраната се диктува от уело
вията: да бъде лека, яка, устойчива на деформации, добре да излъчва
ниските и високи честоти.
От теорията и практиката е доказано, че мембраните във форма па
конус с ъгъл на отвора от 90—130° са най-подходящи.
Мембраните се изработват от пресована хартиена каша. След гова
допълнително се обработва: шлайфва се еластичната връзка и се па поя
ва с различии лакове.
203
Конусната мембрана може да има формата, показана на фиг. 3.36 а,
б, в. На фиг. 3.36 а е показана мембрана с праволинейни образувателна
на конуса. Тази. конструкция има недостатък, че мембраната трепти
освен като цяло, но и около образуващата. Това нежелателно трепте-
Фиг. 3.36
ние довежда до нелинейни изкривявания. То се избягва, като мембра-
ната се прави с крива образувателна на конуса (фиг. 3.36 б). Такава
мембрана почти не трепти около образувателната, защото се изисква мно-
го по-голяма напречна сила за преодолявапе якостта на кривата.
Изследванията върху трептенията на конусната мембрана са пока-
зали, че когато възпроизвежда ниски честоти, тя трепти с цялата си маса.
Фиг. 3.37
При възпроизвеждане на високите честоти се
забелязва, че мембраната започва да трепти с
върха на конуса. За подобряване на този жела-
телен . ефект конструкторите правят мембра-
ната около средата нагъната, т. е. прави се
еластична връзка, за да се улесни трептенето на
мембраната на части (фиг. 3.36 в).
За подобряване възпроизвеждането на ви-
соките честоти към по-голямата мембрана М,
която добре възпроизвежда ниските честоти,
понякога се поставя прилепена здраво към вър-
ха на конуса една по-малка мембрана Л1г
(фиг. 3.37).
Тази мембрана има свойство да трепти като
цяло за ниските честоти, а за високите—треп-
ти само малката мембрана Мг. Така честот-
Нежелателната
ната характеристика на високоговорителя се
разширява до 12 000 Hz.
силна насоченост при възпроизвеждане на високите
честоти може да се коригира, като се постави в основата на магнита
закрепено неподвижно дифузорче — фуния. То разсепва насоченото
излъчване на високите честоти по оста на високоговорителя и характе-
ристиката на насоченост на високите честоти значително се разширява.
201
Рупорни високоговорители
Както е известно, силата на излъчвания звук зависи от звуковото нала
гане, което мембраната създава при треитенето си. За да упражни мем
браната по-голямо налягане, т. е. да излъчи по-силен звук, е нужна по-
голяма сила за нейното разколебаване. Но това все пак е ограничено
от възможностите на електромагнит-
ната система.
Получаването на голямо звуково
налягане при една и съща сила
може да се постигне при намалява-
не на мембраната, с което тя става
по-лека и по-яка. Такава мембрана
имат т. нар. рупорни електродина-
мични високоговорители. Тя се на-
мира в началото на една акустическа
тръба (рупор) — фиг. 3.38. Когато
мембраната трепти, раздвижва въз-
духа в рупора с голямо налягане. Те-
зи въздушни трептения преминават
през тесния отвор на акустическата тръба и се разпространяват във въ<
решността й, като раздвижват все повече и повече въздух, понеже се-
чението й се увеличава. Това е именно ефектът от рупорния високого-
ворител. Вместо с голяма мембрана да се раздвижва голям обем въздух.
за което е нужна голяма мощност, въздухът се раздвижва в рупора от
малка мембрана, след което навън се раздвижва другият обем. Тези
високоговорители имат много по-голям коефициент на полезно дей
ствие — от 20—30%.
Рупорните високоговорители се употребяват за озвучаване на или
щади, улици, стадиони.
Качествени показатели иа електродинамичните високоговорители
Чрез усъвършенствуване конструкцията, по-специално на излъчвателя
магнитната система и комбиниране на мембраните съвременните високо'
говорители притежават качествени показатели, конто задоволянги
изискванията за вярно възпроизвеждане на звука. Честотната хар п<
теристика на широколеитовите високоговорители вече достига от 50
до 15 000 Hz при неравномерност <;8 dB; клирфакторът К<5% (за
високи честоти К<3%); входният импеданс е от 3—16Q.
Други видове високоговорители
Електромагнитният високоговорител е конструиран преди електроди
намичния. Негов4 предшественик е телефонната слущалка, изобретена
от Бел в 1876 г.
Принципы' на задвижване на излъчвателя (мембран.па) при еле1
громагпитния високоговорител е показан па фиг 3.19. Мембраната Ч
20. >
< । p.i ii penbih.i or електромагнитна система, на която променливата сила
се полхч.та or ток със звукова честота, протичащ през бобината Б на
полки nine наставки ПН.
Високоговорители от тази система възпроизвеждат една тясна лента
г сретпочестотния обхват, която е доста неравномерна поради подчер-
Фиг. 3.39
тани резонанси. Те имат и голе,ми нели-
нейни изкривявания..Следователно не мо-
гат да задоволят изискванията за високо-
качествено звуковъзпроизвеждане.
Кондензаторен (електростатичен) ви-
сокоговорител е изграден на принципа,
привличане и отблъекване на плочите
на кондензатор, от конто едната е метално-
масивна и неподвижна, а другата е лека
Фиг. 3.40
еластична (мембрана). Плочите на кондензатора са под напрежение от
200—2000 V, което служи за предварително напрягане на мембраната,
за да не удвоява честотата на възпроизвеждания звук. Ако чрез трансфор-
матор се приложи на плочите променливо напрежение със звукова
честота, то ще предизвика промяна на електростатичните товари върху
металната неподвижна плоча (фиг. 3.39). От това тя ще започне да въз-
действува с електростатични сили върху подвижната плоча-мембрана,
като я привлича и отпуска, т. е. последната започва да трепти.
Поради малкото разстояние между плочите на кондензатора ампли-
тудата на трептение на подвижната плоча (мембраната) е ограничена,
затова този високоговорител възпроизвежда добре високите честоти.
Коефициентът му на полезно действие е доста нисък.
Кристалните високоговорители са конструирани така, че мембраната
им се задвижва от трептенето на биморфен пиезоелектричен елемент Е.
На този елемент се подават променливи електрически трептения със
звукова честота и поради обратния пиезоефект той започва да трепти.
Конструктивно системата е показана на фиг. 3.40. Единият край на
елемента е стабилно закрепен, а другият — свободен. Той е евързан
директно с мембраната (излъчвател) и предава трептението си направо
на нея. Размерите на биморфните пластинки са 50x40x2 mm или
30x30x2 mm. Даже и при тази дебелина (2 mm) елементът не може
206
да трепти с голяма амплитуда. (,л< ioh.ik пп> и >•• и iw ш<> ••pin
не може да възпроизвежда ниските чети и
Разновидност на кристалния високоговчрпн	гри< ы шин
слушалки, използувани към съвременнитг ipamm lopini нрш-мннни. в
други електроакустически апарати.
3.15. Акустично оформление на високоговорителя
При разглеждане теорията на преобразуване на електрическите ipen
тения от високоговорителя в звукови беше констатирано, че изисква
нията за добро възпроизвеждане на ниските и високи честоти са про
тиворечиви. За излъчване на ниските честоти от високоговорителя г
нужна по-голяма и по-тежка мем-
брана, а за високите — по-лека и
по-пъргава. За изпълнение на те-
зи изисквания се конструират ви-
сокоговорителии системи с две
мембрани или с два отделни висо-
коговорителя.
За подобряване на звукопро-
извеждането високоговорителите
имат специално оформление.
Така от практиката е извест-
но, че високоговорителите вина-
ги се поставят на акустична ре-
зонансна дъска или в кутия. То-
ва се прави, за да се избегне
акустичното късо съединение при
излъчването. То се състои в
в
Фиг. 3.41
следпото. Когато конусът започне да трепти, той сгъстява и раз
режда въздуха. В момента, когато въздухът отпред е сгъстен, зал
конуса е разреден. Следователно създават се две звукови вълни с про
тивни посоки, конто точно на равнината 00' на отвора на конуса ci
унищожават (фиг. 3.41). Това особено силно се проявява при възпрот
веждане на ниските честоти, затова такъв високоговорител свири с
метална (остра) звучност. За да се избегне това явление, се слага аку
стичен екран (дъска или кутия — фиг. 3.41 а). С това пътят на предната
(задната) звукова вълна се увеличава и се намалява акустичното късо
съединение. Размерит на акустичния екран трябва да бъде >л/2
половин дължина на вълната за най-ниската честота.
Същата роля играе и акустичната кутия, в която се поставя високо-
говорителят (фиг. 3.41 б). Тя също удължава пътя на едната вълна
Кутията може да бъде затворена, при което се повишава резонансната
честота, но силно намаляват изкривяванията.
Както се вижда, задното излъчване на високоговорителя е вредно
Друг начин да се премахне или оползотвори акустичното късо съеди
некие е поставянето на високоговорителя в специален затворен
207
>«> । (шкаф) с опи>р под пего (фиг.3.41 в). Както се вижда, долният отвор
" с ((размерен така, че да излъчва в околното пространство задната въл-
п.I, обърната на 180", и тя се събира с директната (вредна) вълна.
11онеже тази система обръща задната вълна, нарича се фазоинвертор
или басрефлектор,, понеже действува при ниските честоти. Горното
услозие се постига, като се изчисли пътят на задната вълна и се отчете
еластичността на затворения въздух. Както се вижда, с басрефлектора
се оползотворява и задната звукова вълна, като се насочва и излъчва
напред в полезната зона на слушане.
С басрефлектора се намаляват и нелинейните изкривявания на нис-
ките честоти.
Високоговорителни агрегати
Акустичното оформление на високоговорителите, описано по-горе,
представлява метод за подобряване характеристиката на просвирване
на ниските честоти.
Цялостното подобрение на честотната характеристика на високо-
говорителите се постига чрез употреба на мембрана с голяма повърх-
ностна маса и обем за възпроизвеждане на ниските честоти, а за висо-
ките — на малка, лека и пъргава мембрана. Това налага употреба на
голям високоговорител за добро възпроизвеждане на ниските че-
стоти и на малък високоговорител за високите честоти. При употребата
на трупа от два или повече високоговорители във високоговорителния
шкаф се получава високоговорител — агрегат (фиг. 3.42 а).
Фиг. 3.42
Разпределенуето на електрическата енергия в областта на ниските
честоти, конто трябва да възпроизведе големият високоговорител,
става с електрически филтър, който е голямо съпротивление за елек-
трически трептения с висока честота. Прави се филтър и за внеокйте
честоти, който ги пропуска към малкия високоговорител (фиг. 3.42 б).
Филтрите могат да имат и друга схема. Техните характеристики, пока-
208
зани на фиг. 3.42 в, се подбират така, че да се припокриват при честота
околр 4000 Hz (6000 Hz). Двата високоговорителя се поставят в шкафа
един над друг (фиг. 3.42 а). За повишаване на излъчената енергия на
високите честоти може да се употребят и повече високоговори-
тели.
Освен този начин на подобряване на честотната характеристика се
използуват комбинирани високоговорители, при конто високочестотният
се намира вътре в нискочестотния високоговорител (фиг. 3.37).
Така се получават т. нар. коаксиални високоговорителни системи.
Системата за възпроизвеждане на високите честоти често се оформя
като един отделен високоговорител, имат конструкция като глава.
Комбинирани звукови излъчватели
Днес при озвучаване на зали или открити пространства вече не се изпол-
зуват единични конусни високоговорители, с изключение на рупорните
(конто все по-рядко се употребяват).
Фиг 3.43
За горните цели се използуват най-разнообразни конструкции
от групирани високоговорители. Тези конструкции се правят обикпо-
вено за ненасочено излъчване. За специални нужди се коиструнрат и
насочени.
14 I [иекочсг io ши усилил гли
209
Комбпп.шиите от високоговорители се правят във вид на колони
с (''uioct|>;>iiiio излъчване (фиг. 3.43 а) или за многостранно излъчване
(фиг. 3.43 б). При първата конструкция високоговорителите не лежат
в една равнина, а са отклонени един спрямо друг на 10—12°, за да се
разшири характеристиката на излъчване.
Вместо колона озвучителното тяло може да има форма на сфера,
полусфера или полилеи.
Всички тези групп високоговорители се наричат комбинирани зву-
кови излъчватели. В зависимост от конструкцията и комбинацията на
високоговорителите се получават най-различни зони на излъчване в
хоризонтална или във вертикална равнина.. Тези комбинации се под-
бпрат, за да се' намери най-благоприятно озвучаване на дадено про-
странство. С комбинираните звукови излъчватели се постига:
—	по-добро насочване на звука към слушателите и избягване на
вредните отражения от таван или стени;
—	получават се мъртви.неозвучени зони за поставяне на микрофони
и избягване на акустическа обратна връзка между високоговорителите
и микрофона;
—	по-равномерно разпределенне на звука;
—	повишава се коефициентът на полезно действие в сравнение с
единичните високоговорители, т. е. те са по-ефективни;
—	подтиска се обратного излъчване и се избягва неговото вредно
отражение.
Комбинираните звукови излъчватели са винаги за предпочитане,
когато се налага употреба на голям брой високоговорители от акусти-
чески съоръжения.
3.16.Общи сведения за звукозаписването
Разгледаните проблеми за правилното и вярно преобразуване и преда-
ване на звука важат и при неговото записване.
Проблемы за предаването на звука е възникнал във връзка с раз-
виване на съобщителните средства.
Допълнение към този проблем е и записването на звука. Звукозапис-
ването се е развивало за задоволявапе на културните нужди на човека.
Още в древни времена са правенй опити за звукозаписванс. Тези
опити са се основавали на чисто механично регистриране на звуковите
трептения. Те са послужили за създаването на механичного звукоза-
писване.
Кратки исторически сведения за механичното звукозаписване
Първото сполучливо устройство за механично звукозаписване е било
т. нар. фонограф. Той е представлявал цилиндър с восъчна или оловна
повърхност. Този цилиндър се привежда Къв въртеливо и постъпателно
движение (фиг. 3.44). Срещу цилиндъра е прикрепена фуния, в основата
на която е била поставена откачало кожена, по-късно метална мембрана.
210
Ч л**-* :
В центъра на тази мембрана е прикрепен писец (игла), върхът на коят<
опира на повърхността на цилиндъра. Ако звукови трептения попадпат
във фуннята, те разтрептяват мембраната и писеца, който издълбавг!
следа върху въртящия се цилиндър. Дълбочината на тази звукова следа
е пропорционална на звуковото налягане.Тази звукова следа е записът.
Ако се постави иглата в нача-
лото на браздата и се завърти
цилиндъра със същата скорост,
тя ще започне да трепти наго-
ре-надолу заедно с мембрана-
та. Трептенето на мембраната
ще предизвика излъчване на
същия записан звук, който се
«усилва» от фунията и се чува
навън. Такъв е бил предшестве-
никът на грамофона.
Записването върху цилин-
дър не е могло да намери при-
ложение, защото е невъзможно
да се вадят копия.
Механичнияг запис е станал масов, когато е била въведена грамо
фонната плоча. Така през 1888 г. Берлинер предложил начин за запис
ване върху плоча с основа цинк, покрит с восък. Записващото острие
отнема восъка от цинковата плоча, и образува бразда. След това плочата
се поставя в разтвор от киселина, която разяжда повърхността на цинка,
и образува бразда (както върху восъка).По галваиичен път от тази плоча
са се правели матрици за пресоване на грамофонни плочи.
Берлинер също е конструктор на грамофонния апарат, в който плочата
се върти от стоманена пружина и прост механизъм със зъбни предавки.
Мембраната е закрепена на голяма фуния, а стоманената игла, твърдо
прикрепена към нея, я привежда в трептение.
През 1897 г. е било предложено записът да се прави върху восъчна
плоча без цинкова основа. Восъчната повърхност (набраздена от запис
вача— се метализира и по галваиичен път се вадят .матрици.
По-нататъшпото развитие на механичного звукозаписване до 1924 г
се състои в усъвършенствуване на начините за вадене на матрици.
До 1924 г. механичного звукозаписване се извъошва по чисто аку
стичен път, понеже звукът (уловен от рупор) въздействува направо
върху мембраната на записващата система. Качеството на този начни
на записване се характеризира с много големи нелинейни изкривявания,
тясна честотна лента (150—3200 Hz) с големи неравномерности от р(
зонансни явления на трептящите системи.
Механичного възпроизвеждане носи също недостатъците па записи.
Лошокачественият запис, инертната система на възпроизвежда не,
ограничената честотна характеристика определят качеството па меха
ничното звуковъзпроизвеждане.
211
3.17. Електромеханично записване и възпроизвеждане на звука
С pa uni лето на електрониката п електроакустиката на основата на
мсхапнчния запис беше създаден електромеханичният. Въвеждането на
(лектромеханичния запис значително повинУи качество? о както на звуко-
заиисването, така и на възпроизвеждането. При този начин на запис-
ване звуковите трептения се преобразуват от един или трупа микрофони
в електрически. Последимте се усилват от усилвателно устройство
и се подавят на звукозаписващата уредба. Звукозаписващата уредба
чрез своя електромеханичен записвач, наречен рекордер, превръща
електрическите трептения в механични колебания на резеца, който
набраздява восъчен, лаков или пластмасов диск. От дотук казаното
става ясно, че ако при извършването на записа се допусне грешка от из-
пълнителите/дискът се шлифова, ако е восъчен, или се сменя, ако е ла-
ково или пластмасово фолио. Това беше голямо неудобство до въвеж-
дането на магнитния запис, при който вместо направо записване от ми-
крофона,се презаписва върху диска готово записана магнитофонна лента.
След записва него на диска следва също електрохимичен (галваничен)
път на обработка и изготвяне на матрица,с която се пресоват (отпечатват)
грамофонните плочи.
Звуковъзпроизвеждането на електромеханичния запис се състои в
превръщане трептенията на иглата, следваща браздата по грамофонната
плоча, в електрически трептения. Последните се усилват и възпроиз-
веждат от високоговорителя.
С въвеждането на електромеханичния запис и възпроизвеждане
качеството значително се повиши в сравнение с механичная начин.
Честотният обхват на записваните звукови трептения се разшири
от 50 до 10 000 Hz при доста малки нелинейни изкривявания.
При съвременните усъвършенствувани звукозаписващи електроме-
ханични системи и материали тези показатели се повишиха още повече.
Теория иа електромеханичния запис и възпроизвеждане
При електромеханичното записване дискът, на който се записва, се
върти с постоянна ъглова скорост, а на записвача (рекордера) се при-
дана постъпателно движение от периферията по радиуса към центъра на
диска. В резултат на това върху диска (също и на грамофонната плоча)
се получава едва спиралевидна бразда. Тази бразда се изписва от ре-
зеца на рекордера, който трябва да преодолява съпротивлението на
материала на диска. Затова той се задействува от мощно усилвателно
устройство.
Модулираната тонова бразда (канал) върху повърхността на диска
се нарича фонограма. Възможни са два начина на модулиране (изряз-
ване) на бразда.
Когато резецът трепти перпендикулярно на повърхността на диска,
се получава изменение (модулиране) на дълбочината’и ширината на
тоновата бразда (фиг. 3.45 а) и се нарича записване в дълбочина — дъл-
бок шрифт. Такъв беше случаят при фонографа.
212
При този начин на запис резецът е трапецевиден. Колкою е по
стрен, по-тясна е браздата.Преимутествата на записи дьлбок inpn<|>i
са ловече канали на диска, без опасност да ее слоят при големпте ам
плитуди. Това води до по-дългосппрещи плочи. При възпроизвеждането
на този начин иглата по-леспо следи релефа на браздата и просвирвапето
е по-вярно. При това двнжеппето на иглата е по-просто п по-леспо се
анализира.
Когато резецът трепти успоредно до повърхността на диска, получе-
ната тонова бразда е вълнообразна и се модулира странично, а дълбочи-
ната й остава постоянна (фиг. 3.45 б). Този начин се нарича напрсчен
шрифт.
Немодулиран канал
Запис в
дьлбочина
Запас- на,-
пречен.
Фиг. 3.45
в
Смесен
запис
При напречното звукозапневане плътността на каналите е по-малка
Въпреки това през последните 20 г. този начин се наложи поради по-
високите си качества.
Съществува и напречно-дълбочинен запис, при който резецът се
характеризира с отклонение наляво и надясно, а в сыцото време нагорс
и надолу (фиг. 3.45 в). Линията на дъното на канала при такъв запис
е пространствепа крива, а каналът е с променлива ширина и дълбочина,
при това несиметричен. Такова модулиране на канала се използува при
стереофоничния двуканален запис. Резултантното движение на резеца.
описващ този канал, е следствие на две взаимно перпендикулярна
колебания.
Времетраеие на записа
Винаги проблемът за времетраенето на записа е съпътствувал разви
тието и усъвършенствуването на електромеханичното звукозаписвапе
Например, за да може да се запише една ария от опера, са били нужнп
10—15 минута.
Отначало при запис с «широка бразда» до 1948 г. оборотите са били
78 об/мин — стандартни за всички страни. Те са били определени or
техническите възможности на електромеханичния звукозапис. След това
редицата технически подобрения на съоръженията позволиха да се
премине към рязко намаляване на оборотите и въвеждане на плътеп
213,
фиг. 3.46
запис с тясна бразда, наречен «микрозапис». Така бяха въведени стан-
дартен скорости 45 об/мин, 33 V3 об/мин и 16 2/3 об/мин. При тези обо-
роти при намалената ширина на браздата времетраенето на записи се
повиши 6 пъти спрямо 78 об/мин при
един и същ диаметър на плочите.
Днес плочите на микрозаписа се
произвеждат с диаметър от 17,5 ст до
30 ст. Една плоча с 30 ст диаметър
при запис на 16 % об/мин има време-
траене 1 час.Следователно проблемът
да бъде записана даже цяла опера е
решен.
По-нататъшното намаление на обо-
ротите, за да се увеличи времетраенето
на записа, е ограничено от липейната
скорост на движение на резеца. Тази
скорост характеризира относителното
движение на резеца спрямо плочата.
То е резултат от нейното движение с
постоянна ъглова скорост и премества-
нето на резеца към'центъра.
Трептение на резеца и честотна характеристика
на електромеханичнип запис
Протичащият ток гзв през рекордера привежда в трептение неговия ре-
зец. Ако записваният ток има синусоидален характер, т. е.
Ав — tn sin со t,
трептенето на върха на резеца, (с премествапе х паляво и надясно) ще
бъде
х = Лт sin со/.	(1)
Тъй като преместването х има характер на изминат път, то скоростта v
на това движение (трептение) ще бъде неговата първа производна, т. е.
v = Ат со cos о) t ,	(2)
където Ат со е амплитудата Vm на скоростта на трептенето, т. е.
Vm = Ат со = 2 л fAm,	(3)
понеже со =2л/. Или трептенето, което извъ шза върхът на резеца на
рекордера,- се определя от амплитудата на трептенето и амплитудата
на скоростта па трептенето.
Горните три зависимости (1, 2 и 3) са основпи за теорията на електро-
.механичния запис.
От зависимостта 3 се вижда, че максималната скорост е пропорцио-
нална на амплитудата на трептенето и неговата честота. Тази именно
зависимост е най-важната за електромеханичния запис. Тя определя
честотната характеристика на звуко-записа, честотната характеристика
на мембраната и необходимите корекции на грамофонния усилвател за
514
просвирване. От зависимост 3 се вижда, че са възможни дна метода пл
запис:
а)	с постоянна амплитуда на трептене, когато се поддьрж.1
Дга = const и Vm = Ат2 . nf = Кц- Графически тази зависимост е да
дена на фиг. 3,47а;
б)	с постоянна амплитуда на скоростта, когато Vm е константна, а
Ат= = ЦХ Тази зависимост е изобразена на фиг. 3.476.
За чисто механичния запис се е прилагал вторият метод (б), понеже
е от значение кинетичната енергия	на механичната треп-
тяща система да бъде постоянна за всички честоти, тъй като е липсвал
усилвател. Постоянната амплитуда на скоростта при записа е благо-
приятна и за просвирването, понеже осигурява еднаквото възпроиз-
веждане на всички честоти.
При въвеждането на електромеханичния запис, особено при елек-
тромагнитните рекордери и мембрани, методът на запис с постоянна
амплитуда на скоростта се е оказал също подходящ, понеже индукти-
раната електродвижеща сила в електромагнитната мембрана (а същото
важи и за електродинамичната мембрана) е пропорционална на скоростта
на изменение на магнитния поток Това изменение се причннява от
подвижната система на мембраната, когато иглата следва записаната
бразда. Ако браздата е записана с постоянна амплитуда на скоростта
на трептене на резеца за всички честоти, от мембраната ще се осигури
и постоянно изходно напрежение за всички честоти.
За електромеханичния звукозапис е важно не само да се постигни
линейна честотна характеристика, а и да са в допустимте граници,
нелинейните изкривявания, плътността на записа и динамиката.
215
Постигането иа линейна честотна характеристика при
амплитуда иа скорост на резеда при записи става обаче за
гореизброеппге качествени показатели.
Така например анализът на зависимостта Ат
2nf ПРИ
постоянна
сметка на
Vm const
показва, че за високите честоти ще се получават много големи ампли-
туд! । (Ат), което води до
— увеличаване на нелинейните изкривявания при записа и про-
свирването;
— при големи амплитуди на записа се предизвиква и увеличение на
стъпката на записа. Това води до нерационално използуване на полез-
ната повърхност на плочата при записа.
По тези причини се налага да се направи корекция на характеристи-
ката на записа в областта на ниските честоти, като амплитудата на
трептене на резеда (според съвременните норми) се ограничава до
50-ъ60 pm. При това положение вместо с постоянна/амплитуда на ско-
ростта Vm от определена преходна честота fnp надолу записът се прави
с постоянна амплитуда на трептенето на резеда Xm=coDst. Така честот-
ната характеристика на скоростта на трептене, която е основната опре-
деляща метода на записа, спада под /. с 6 dB/okt (фиг. 3.48, отсечка
7-/').
Също в областта на високите честоти се е наложила корекция над
една преходна честота f3. Тази корекция се налага за подобряване на
отношението на записания сигнал към собствения шум на плочата,
понеже последният дразни много слушателя при просвирването. Затова
корекцията над /2 за високите честоти в съвременния запис е повдигане,
означено с отсечка 2—2' (фиг.
3.48), и се постига с изменение ме-
тода на записа. Тези корекции за
ниските и високите честоти се пра-
вят в усилвателя за запис.
Така при съвременния електро-
механичен начин на запис се пол-
зува смесен метод между метода
с постоянната амплитуда на ско-
ростта и постоянна амплитуда на
отклонението на резеда.
Изведената характеристика 1 на фиг. 3.48 е теоретична. Тъй като с
обикновените 7?С-коректори в усилвателите не може да се постигне
такова рязко линейно спадане под fx и повдигане над f2, получава се по-
плавната крива 11 — наречена действителна или още стандартна ха-
рактеристика. Тя е съставена от три криви, получени с три различии
7?С-звена.
Действителната характеристика още повече приближава този начин
на електромеханично звукозаписване до метода с постоянна амплитуда
на трептене на резеда.
216
Електромехан ично звуковъзпроизвеждане
Разгледаните честотни корекции в канала на записа трябва да бъдат
компенсирани в канала за възпроизвеждане.
Затова характеристиката на възпроизвеждане се извежда по същия
начин и е обратна на записването, т. е. тя е нейният огледален образ
спрямо правата 0 dB (фиг. 3.49). Тя също е стандартизирана.
Процесът на възпроизвеждането протича по обратна последовател-
ност на записването. В отпечатаната върху повърхността на грамофон-
ната плоча звукова бразда се движи иглата на звуковия отнематсл.
наричан още грамофонна мембрана.
Грамофонната плоча. наричана още звуконорител, се привежда във
въртеливо движение със същата постоянна ъглова скорост, както при
записа.
При стария акустически начин на възпроизвеждане иглата следи
модулираната бразда и трепти със записаната звукова честота. Тъй като
тя е евързана направо с мембраната, последната трепти също и излъчва
директив звуковите трептения. За доброто слушане на запис се изисква
иглата да трепти с големи амплитуди. Тази система е вече изоставепа
поради ниските си качествени показатели на възпроизвеждане.
Много по-качествени са електромеханичните звукостнематели. Те m
излъчват директив записаните на плочата звукови трептения, а ги нре
връщат в електрически. Тъй като последните могат да се усилят донья
нително за добро възпроизвеждане по сила,’ не се изисква иглата да
трепти с големи амплитуди. За вярпото възпроизвеждане на записи се
изисква иглата на звукоотнемателя да следи точно браздата, а трентс
нията й да отговарят на трептенията на резеца. Това може да се поспи щ
само ако центърът (върхът) на иглата се движи по следата, описана ог
върха на резеца. Тъй като формите и направлепията па трептенияга
на резеца и иглата са различии, неизбежно е и отклоненного от точного
възпроизвеждане на звуковата следа. Следователпо възпиква! донья
иителпи изкривявания на звука и от самого възпроизвеждане.
217
Друга особепост при възпроизвеждането на електромеханичния
шукозапис е «воденето» на мембраната по канала. То трябва да бъде
гакова, че тя да трепти перпендикулярно на тапгентата към всяка точка
от браздата (както резецът), а постъпателното движение към центъра
да е по радиуса на плочата. За да се осигурп горпото изискване, има
разработени много системи за строго тангенциалпо положение на мем-
браната, но те са сложни и се използуват само в професионалните
грамофони.
Изкривяванията на възпроизвеждания сигнал са: нелинейни от не-
тангенциалното водене на иглата и от слабия натиск на мембраната;
интермодулационни — от еластичните нелинейни връзки на трептящата
игла, която възпроизвежда одновременно два и повече сигнала с раз-
личии честоти; директни акустично излъчване, дължащо се също на
трептящата система, което се чува и смущава сигнала от високогово-
рителя.
Към смущението и изкривяванията на електромеханнчното ‘ въз-
произвеждане трябва да се прибави и т. нар. шум иа плочите. При новия
модерен микрозапис този шум е сведен до възможиия минимум, но въ-
преки това съществува. Характерът му е хаотично следващи сигнали
с висока честота. Причини за появяването на този шум са: неравномер-
ности по дъното и страните на каналите, лошият гланц и структурни
неравномерности на плочата.
Шумът на плочата определи долната граница на динамичния обхват
на електромеханичния запис и възпроизвеждане, а горната граница
се определи от стъпката и нелинейните изкривявания.
Видове звукоотнематели
В зависимост от това, как преобразяват звуковата следа, записана върху
грамофонната плоча в електрически трептения, звукоотнемателите биват
електромагнитни, електродинамични и кристални.
Електромагнитни звукоотнематели
I
Действието на тези звукоотнематели почива на принципа индуктиране
на е. д. н. в проводника Б, който се намира в магнитно поле на постоянен
магнит /VS. Причината за индуктирането на е. д. н. е изменепието на
потока Фона това магнитно поле в зависимост от изменението на маг-
нитното съпротивление в магнитопровода на постоянния магнит.
Изменението на потока се предизвиква от евързаната с иглата И
на звукоотнемателя — част К от магнитната верига, наречена котва.
На фиг. 3.50 а е показано устройство™ на така описания звукоотне-
мател. Трептящата система се допълва от еластичностите Е, поставени
между полюсните наставки П. Изменящият се поток Ф ще индуктира
' ДФ| 2
е. д. н. Е = — w -	 Ако иглата (котвата) има отклонение A Xk, може
да се получи формулата
218
АФ[ 2 Д xk
Е-- -- М A t ~
Д i Д Xk
ЬХк
Но д- = Vk е скорост на трептенията, тогава
ДФ[ 2
E = -W^xkv^
Или Е зависи от скоростта на трептение, а представлява чув-
ствителността на звукоотнематели и зависи от магнитната система.
Напрежението, получено от електромагнитния звукоотнемател, е
Е -0,1 V.
Електромагнитните звукоотнематели имат подчертан резонанс при
ниските честоти 50—70 Hz. Също такъв резонанс се наблюдава и при
високи честоти към 4000—5000 Hz. Този вид звукоотнематели са тежкп
поради устройството си (постоянен магнит, който дълбае плочите).
За професионални иужди те вече не се използуват.
Електродинамичен звукоотнемател
Устройството на този звукоотнемател е почти същото, както на електро-
магнитния, показан на фиг. 3.50 а. Разликата е в принципа на индукги-
рането на е. д. н. в бобината. Докато при магнитния звукоотнемател
Фиг. 3.50
тя е неподвижна (изменя се магнитният поток), тук бобината получава
трептенията на иглата (фиг. 3.50 б). Съгласно закона на Максвел по
лучената е. д. н. Е от пресичаието на силовите линии на постоянния
магнит от бобинката ще бъде Е=—Bwlv, където В е магнитната пндук
ция между полюсите на постоянния магнит, / — дължппата па бобп
ната (макарата); w — броят на навивките; v — скоростта на преместнапс
(трептене) на проводника.
Честотната характеристика на този вид звукоотнемател е доста по
равномерна. Чувствителността им обаче е по-малка, понеже бобинкам
21'1
участвува в трептенето и трябва да бъде лека, т. е. с по-малък брой
навивки. Това обстоятелство не позволява звукоотнемателят да се
вклгочва направо към грамофонните входове на радиоприемниците.
Поради високите си качествени показатели този тип звукоотнематели
намира широко приложение в студийната и Н(-—Ft- техника.
Кри стал ни звукоотнематели
При този вид звукоотнематели преобразуването на механичното треп-
тение на иглата в електрически сигнал става директно. Използува се
правият пиезоелектрически ефект на кристалите кварц, турмалин,
сегнетова сол и др. Кристалът се оформя като биморфни пластинки
Фиг. 3.51
(елементи). Устройство™ на звукоотнемателя е дадено на фиг. 3.51 а, б.
В първата конструкция кристалът е подложен на огъване, а във втората
на усукване.
При трептенето па иглата, което става със скорост с„, полученото
напрежение от звукоотнемателя ще бъде
U
II
Тук П е константа на кристала, асо -2nf е честотата на трептенето.
Кристалните звукоотнематели имат голяма чувствителност. Напри-
мер при звукоотнематели с кристал от сегнетова сол изходното напре-
жение може да достигнс до 1 V. Друго предимство е, че тези звукоотне-
матели са евтини, леки и лесно се балансират.
Недостатьк е зависимостта на чувствителността им от околната
температура и влажност. Биморфните кристали имат силно изразени
резонанси, конто правят честотната характеристика неравномерна.
Технически показатели на звукоотнсмателите
Качествата на звукоотнемателите като преобразуващи устройства за-
висят от следиите механични и електрични показатели:
а)	механични: тегло,приведено към върха на иглата за микрозаписа,
трябва да бъде не повече от 6 грама; механично съпротивление (също,
220
приведено към върха), което трептящата система оказва па пгл.на при
следене на браздата.
б)	Електрически: чувствителност — това е получсиото полепи»
напрежение от звукоотнемателите, когато просвирваг ецпа и сыци
бразда; честотна характеристика — това е зависимостта па чувствпгел
ността от честотата на записвания звук и нелинейни изкривявания
Грамофопни игли
Качественото възпроизвеждане зависи още от състояниетои правилппя
подбор на иглата на звукоотнемателя, тя е първият елемент, с кон то
звукоотнемателят осъществява контакт със звуковата бразда.
При възпроизвеждане на механичен и електромеханичеп завис
на 78 об/мин се използуваха стоманени игли (даже откачало сне
циално сбработени дървени игли). Изискванията към тези игли бяха
да бъдат заострени под подходящ ъгъл и върхът им да бъде закръглев
с радиус около 25—60 |im.
При микрозаписа се въведоха сапфирени, а за професионалпп
‘нужди диамантени игли. Тези игли имат размери: дължина 0,75 вин.
диаметър 0,3—0,4 mm, закръгление на вьрха от 18—25р,т за моно- н
13-15 ит за стереозвукоотнемател. Ъгълът на конуса е от 40 50
(фиг. 3.52 а). Използуват се и елиптични игли.
Времето на износването на иглата зависи от много фактори.
Никои от тези фактори са: тегло на звукоотнемателя, структура па
материала на плочата, сила на записания сигнал и времетраене на за
писа. На фиг. 3.52 б е дадена графика за износването на иглата в за
висймост от броя на просвирените грамофонни плочи па 33 Ч, об'мпп
с времетраене 20 мин на едната страна.
Износената игла, особено от страничното триене около степи г- и i
221
капал.i влошава възпроизвеждането на високите честоти в записа
(фиг. 3.52 а).
Своевременного замепяне на износената игла е необходимо не само
за качественото просвирване, но и за запазване па плочите.
Норми в електромсханичния звукозапис
и възпроизвеждане
Както вече беше подчертано при теорията на електромеханичния зву-
козапис и възпроизвеждане, честотните характеристики се стандарти-
зират в международен мащаб. Освен тях се нормират и следните пока-
затели, характеризиращи записа и възпроизвеждането:
об/мин;
— размери на браздата и стъпка на записа;
— размери на плочите: външен и вътрешен днаметър на записа;
— размери на иглата и др.
У нас държавният стандарт за грамофонен запнсеБДС 4648—62 г.
Известии международна стандарта са DIN, NAB, CCIRT.
Техника на електромеханичния звукозапис
Днес записването на звуковата картина се извършва,първо,на магнито-
фон, при което може да се направят всички необходим!! корекции, мон-
тажи, обработки на сигнали и готовият запис па магнитофониа лента
се изпраща в завода за грамофонии плочи.	,
Процесът на съвременния електромеханичен звукозапис започва с
подаване на електрическия сигнал от магнитофон към записващата
апаратура. Усилвателят на тази апаратура има честотна характеристика
според изискванията на международните стандарта. Усиленият сигнал
се подава на рекордера, на конто'' резецът ще издълбае звуковата следа
на първичния запис върху звуконосителя — диска.
Звуконосителите за 78 об/мин трябва да отговарят на следните изис-
квания: да имат малко съпротивление на рязане (да са меки) и да могат
да се просвирват няколко пъти. Тези противоречив!!- изисквания при
производство™ са решени чрез изваждане на междинни вторични ко-
пия. Първичният запис се изготвя на восъчен диск, от който по галва-
ничен път се правят междинните копия за обработка и изваждане на
матрици. Восъчният диск като носител на първичния запис беше заменен
с лакови дискове (след внедряване на микрозаписа). Те представляват
метален диск, покрит с тънък хомогенен слой от лак или ацетат, с тем-
пература на втвърдяване малко по-висока от околната. Последното е
необходимо за по-лесното гланциране на звуковата бразда, което се
получава при едно слабо загряване на резеца през време на записа.
Лаковите дискове имат малко по-голямо съпротивление на рязане,
но се получава много по-фина бразда. Това позволява да се разшири
обхватът на записаните високи честоти.
Резците, употребявани по-рано за рекордерите, са били стоманени.
Сега те са заменени със сапфиренн даже и диамантени, конто могат
222
да се заточват на по-малък ъгъл, необходим за по-добро записване па
високите честоти.
Използуваните рекордери при електромеханичните записи са от
електромагниТна и електродинамична система. Последната система се
използува и при съвременния микрозапис. Тъй'като преобразователите
са обратими, електродинамичните рекордери имат сыцото устройство,
както електродинамичния звукоотнемател (фиг. 3.50).
Грамофонии плочи за директно просвирване
Освен пресованите грамофонии плочи в практиката се произвеждат
и употребяват и такива, записът на конто се извършва направо върху
тях. Ясно е, че тук се произвеждат единични екземпляри, конто се пре-
свирват ограничен брой пъти.
Най-използуваните плочи за директно просвирване са лаковите,
целулоидните и децилитнпте.
Лаковите плочи представляват нанесен тънък слой (0,2—0,3 mm)
нитроцелулоиден лак върху алуминиева основа. Тези дискове осигу-
ряват висококачсствепо записване на звука (динамика 50—55 dB и
честотен обхват от 30—15 С00 11з при нисък клирфактор). Износват се
обаче доста бързо — след 25—30 просвирвания. Тези плочи са доста
скъпи и се използуват само за професионални първични записи.
Децилитнпте плочи имат по-малко износване и понасят до 70 про-
свирваиия. Те имат пластмасова основа, покрита също със специален
пластмасов слой (от 0,5—0,6 mm). Качествените показатели па зависания
сигнал върху тези плочи са по-ниски: честотен обхват до 7000 Hz
и динамика до 30 dB.
Целулоидните плочи имат още по-голяма устойчивост на износване
и могат да бъдат просвирени до 200—250 пъти. При тях се използуват
нитроцелулозна основа на кино или рентгенова снимка с дебелина 0,1 —
0,2 mm. Динамиката на записа е 30 dB, а записаните високи честоти
достигат до 5000 Hz. Тези плочи се използуват много в любителската
практика.
3.18. Магнитен запис и възпроизвеждане
Кратки исторически сведения
Въпреки че магнитният запис и възпроизвеждане бяха внедрени в пр;н<
тиката след 1948 г., той има доста дълго историческо развитие. Още пре
1868 г. редица изеледователи са се опитвали да записват звука вър
желязна жица иа магнитен принцип.
Първият апарат, който е записвал звука на магнитен принцип,
е бил конструиран от датския инженер Валдемар Паулсен в 1898 г
Той се е наричал «телеграфов».
Големите нелинейни изкривявания и силния шум са били дългн
годный пречка за широкото внедряване на магнитния запис. Още 1 [аул-
223
сен е предлагал да се въведе преднамагнитване на звуконосителя,
т. е. на металната жица. По-късно с въвеждането на постояннотоко-
вото преднамагнитване са се намалили нелинейните изкривявания, но
шумът е остан ал.
След като обаче са били усъвършенствувани ламповите усилватели
и магнитните материали през периода 1920—1930 г., се създават въз-
можности за построяване на по-съвършени апарати за магнитно запис-
ване на звука. По това време в Германия се появяват звукозаписващи
апарати на стоманена лента, дзажеща се със скорост 2 in s. Те са могли
да записват сигнали с честота до 5000 Hz.
През 1928 г. била патентована магнитна лента, получена от наслоя-
ване на магнитен прах върху хартия или пластмаса. През 1931 г.
фирмата AEG развива и усъвършенствува този тип лента и през 1935 г.,
произвежда първия промишлен апарат за магнитен запис, наречен
магнитофон. Същата година в него се въвежда и тороидалната магни-
тофонна глава.
Важен етап в развитието и усъвършенствуването на магнитния запис
настъпва при въвеждането на високочестотното преднамагнитване.
То е предлагано от много автори. но практически е осъществепо от
Браунмюл и Вебер (1940 г.). След това за коатко време бяха решени
основните проблеми за получаване на качествен запис на принципа на
магнита ото звукозаписване. Такива бяха магнитойюнната лента, главп
и симетриране на преиамагнитването.
Днес магнитният запис е един от най-оператнвните.
Той бързо се наложи като основен метод на звукозаписване главно
поради простата си технология, високи качествени показатели и почти
неограничени възможности за многократно записване върху лентата,
възпроизвеждане на записа,
Принципът на магнитния запис се използува и в много други об-
ласти: медицина, промишленост. изчислителна техника, видеозапис
и т. н.
3.19. Принцип на магнитния запис и възпроизвеждане —
блокова схема
Магнитният запис се извършва с безинертна записваща система.
Звуковите трептения, превърнати от микрофона в електрически,
след усилване се регистрират върху звуконосител по магнитен път,
като се използува способността на никои феромагнитни материали да се
намагнитват и да останат намагнитени дълго време.
Получаването на магнитного поле се постига чрез един електро-
магнит, през навивките на който протича записващият електричес-
ки ток.
Този електромагнит се състои от едно кръгло ядро, което има тесен
процеп, където се съсредоточава записващото магнитно поле.,41 контакт
с това поле се поставя движещият се феромагнитен материал, който се
намагнитва и напуска полето с остатъчна намагнитеност, която пред-
221
захранва от един генератор на променлив
Фиг. 3.53
ставлява записът. Електромагнитът се нарича записваща глава, а
феромагнитният материал — звуконосител или магнитофонна лента.
За да може върху един и същ звуконосител да се правят многократно
записи, е нужно старият запис да се «изтрие». Това става чрез обратния
процес — размагнитване.
То се извършва или преди, или по време на записа. За тази цел към
записващата система трябва да се прибави още един електромагнит —
изтриваща глава, която се
ток с висока честота и
създава изтриващото (раз-
магнитващото) поле.
Възпроизвеждането на
записа е възможно през
време на неговото про-
веждане или след това.
Процесът на възпроиз-
веждането е обратен на
процеса на записването.
Това означава, че ако се
създадат условия магнит-
ното поле, регистрирано
в лентата, да пресича на-
вивките на една бобина, ще се индуктира променливо електродвижещо
напрежение в такт със записаните звукови трептения.
Тези условия са: лентата със записа да се придвижва през една глава
със същата конструкция като записващата, наречена възпроизвеждаща
глава. Индуктираното напрежение в главата е от порядъка на няколко
миливолта, за това е необходимо да се усили от т. нар. възпроизвеждащ
усилвател, след което може да се подаде на мощен усилвател и високо-
говорител за превръщане на усилените електрически трептения отцово
в звукови.
Устройството за магнитно записване и възпроизвеждане, наречено
магнитофон, има показаната на фиг. 3.53 блокова схема.
Магнитофонната лента (мл), поставена на левия диск Дг, се павива
на диска Д2, приведен в движение от електродвигателя. Лентата мииава
първо пред изтриващата глава ИГ, захранвана с изтриващток от високо-
честотен генератор ВЧГ. След това изтритата «чиста» лента минава през
записващата глава ЗГ, която превръща подадення и записващ ток ог
микрофона М. и усилвателя на запис ЗУ в Магнитки трептенря. Леи га га
се намагнитва с тези трептения. Записът може веднага да бъде възпро
изведен чрез възпроизвеждащата глава ВЛ,която превръща магнитните
трептения в електрически. Последните се усилват от възпроизвежда-
щия усилвател ВУ и се подават на високоговорителя ВГ за превръща-
нето им отново в звукови трептения.
15 I Ьк'кочсм* го । пи усилии! г ли
.1.20. Магнитен запис. Физически основи
• < н in няване процеса на магнитного записване, изтриване и въз-
ни ждане е необходимо да бъдат разгледани някои основни поло-
। инн от феромагнетизма, величини, характеризиращи магнитните
и пня, механизма на намагнитването и размагнитването.
Намагнитване
Ако се постави едно феромагнитно тяло в постоянно магнитно поле с
пп гспзивност Н, то ще бъде намагнитено. Това намагнитване се определи
от стойността на магнитната индукция В. Магнитните свойства на това
тяло се определят от неговата проницаемост —р. Между тези три ве-
личини съществува зависимостта В=^Н. Графически тя е изобразена
Неутрално тяло
Намагнитено
Фиг. 3.55
па фиг. 3.54, крива 1. Тази графика се нарича крива на първоначалното
намагнитване. Колкото по-стръмен е намаленият участък а, б, толкова
материалът има по-голяма магнитна проницаемост: р = . Изменение-
то нар е показано на същата фиг. 3.54, крива 2.
От крива 1 се вижда, че отначало намагнитването е слабо (уча-
стъка о, а). След него следва един стръмен начален участък а, б, където
намагнитването бързо расте и след това се стига до т. нар. облает на
насищане. Обяснението на този проще става чрез елементарните есте-
ствени магнити. В нормално състояние те са в безпорядък и тялото е
магнитно неутрално (фиг. 3.55 а). При въздействие на външно магнитно
поле тези елементарни магнити се ориентират в определена посока
(фиг. 3.55 б). Насищанего настъпва, когато всички елементарни магнити
се ориентират по посока на външното поле /7.
Ако след насищането външното поле Н започне да намалява, ще
се намали и индукцията (намагнитването) на тялото, но не по първона-
чална крива на намагнитване, а по участъка бг (фиг. 3.56). Такова изо-
ставане на намагнитването се нарича хистерезис. При намаляване на
иамагнитващото поле Н до нула индукцията не спада също до нула, а
226
до Br, наречена остатъчна магнитна индукция.Тя характеризира способ-
ности на тялото (материала) да остава намагнитено и след прекъсване на
въздействието на външното поле. Ако по-нататък приложим обратного по-
ле на същото тяло, то ще започне да се размагнитва и чак при стойност на
това обратно поле Нс остатъкът от
намагнитването (магнитната ин-
дукция Вг) ще стане равна на пу-
ла. Тази стойност на полето Нс се
нарича коерцитивна сила. При по-
нататъшното абсолютно увелича-
ване на обратного поле индукция-
та се променя до максималната си
отри ателна сгсйнсст—Вы. Ако
след този момент се започне отново
намаляване на полето Н до нула,
индукцията ще намалее по крива-
та вж до остатъчната стойност —
Вг- За да стане индукцията от-
ново нула, трябва да се смени
посоката на полето и нарастване-
то да достигне до +НС. При по-
нататъшно увеличаване на Н ин-
дукцията достига отново своята
максимална стойност +ВЫ в точката на насищане. Получената по то-
зи начин затворена крива (симетрична спрямо началото на координат-
ната система) се нарича хистерезисен цикъл. Понеже при неговото
«изписване» магнитната индукция достига до състояние на насищане, се
нарича гранична хистерезисна крива (цикъл). По него може да се съди за
магнитнитесвойства на материала.
Ако процесът на намагнитване и размагнитване се извършва така,
че получените максимални индукции в точките 7 и 2 са по-малки, от-
колкото при насищането, ще се получат по-малки затворени криви
(хистерезисни цикли), върховете на конто описват крива, много близка
до първоначалното намагнитване,и се нарича основна крива на намагнит-
ване (фиг. 3.56).
Ако полето Н, което намагиитва материала, е синусоидално трепте-
ние, за един период от него ще се опише един хистерезисен цикъл. Ако
постепенно намаляват амплитудитб на синусоидалното колебание,
ще се получи същата картина (фиг. 3.56). На този принцип се извършва
«изтриването» — размагнитването на записаните магнитофонни ленти.
Загуби в магнитните материали
При намагнитването и размагнитването на определен магнитен материал,
от действието на едно променливо магнитно поле, какъвто е случаят
при магнитното звукозаписване, възникват два вида загуби на енергия:
— загуби от хистерезиса — те са пропорцпоиалпи па площга па
227
хистерезиспия цикъл. За намаляването им се подбира материал с по-
тесеп хистерезисен цикъл;
— загуби от вихровите токове на Фуко. Тези загуби зависят от ин-
дукцията, от магнитните и електрическите качества на материала и от
честотата на промените на полете. Намаляването на тези загуби става,
като се прекъсне пътят на вихровите токове. Това става с нарязване на
магиитния материал на листа или на зърна (при феритите).
3.21. Процес на магнитното записване. Записваща глава
Записването на електрическия сигнал, протичащ през намотките на
записващата глава, се осъществява при контакт на магнитната лампа
с магнитното поле, създадено от главата. Записващата глава е един
електромагнит, ядрото на който имало различии форми и конструкции,
но най-подходяща се е оказала тороидалната (фиг. 3.57). За да се получи
концентриращо записващо магнйтно поле, то има тесен процеп i.
Фиг. 3.57
При протичането на записващия ток гзв през намотките на записващата
глава сесъздава магнитен поток ф,който пред процепа добива показаната
форма. За да се получи изнасяне напред на полето, двата края на ядрото
са по-тънки (за увеличаване на магнитното им съпротивление). За добро-
то записване на високите честоти (малка дължина на вълните) е необ-
ходимо двете страни на полето бързо (стръмно) да спадат.
От двете страни на процепа поради разсейване полето се разширява,
сякаш процепът е по-широк. Затова механичната ширина на процепа
е по-малка от ефективната — разширението при записа. Ефективната
ширина зависи от магнитната проводимост на ядрото на главата и на
лентата.
За изясняване механизма на записа ще бъде разгледан първо слу-
чаят с размагнитена лента, когато през навивките на записващата глава
228
протича постоянен записващток. При движепието па лентата пред про
цепа (фиг. 3.57) силовите линии на полето ще се затварят приз псйнпя
активен (магнитен) слой. От това елементарните магпптн ще бьд.п'
ориентирани по посочения начин — по посока на движепието (фиг. 3.57я)
Намагиитената (записаната) лента не може да се разглсжда като един
плосък магнит (примерно от стомана с хомогенна структура), понеже
елементарните Магнитки участъци са размесени с немагнитното свър-
зващо вещество (лак) и може да се счита, че са изолирани помежду си.
Ако през навивките на главата протича променлив ток със звукова
честота, той ще създаде през процепа изменящо се магнитно поле със
същата честота. То ще намагнитизира по-силно или по-слабо елемептар-
ните частици на лентата, и то в различии посоки (фиг. 3.57 б).
Напускайки записващото поле Н3, индукцията на лентата спада
до остатъчна стойност В3 (фиг. 3.58). На тази стойност отговаря точка
б от Н3. Така могат да бъдат нанесени редица точки, конто образуваг
кривата на остатъчната индукция на записа в зависимост от записващото
поле (ток). Тази крива се нарича динамична характеристика на записа.
Поради нелинейността на динамичната характеристика на записа
записаният върху лентата сигнал ще бъде силно изкривен — с големи
Фиг. 3.58	Фиг. 3.59
нелинейни изкривявания (фиг. 3.59). Освен това е невъзможно да се
записват много слаби сигнали, понеже стръмността на кривата в уча-
стъка Г, 0, 1 е малка.
Един от начините за намаляване на тези нелинейни изкривявания с,
като се проведе записът в линейната част на динамичната харакге
ристика (фиг. 3.59), т. е. като се избере работна точка А вместо О.
Това се постига, като се пропуска допълнителен постоянен ток /„,
който създава полето Но, заедно със записващия ток i3, през намотките
на записващата глава. Този допълнителен ток се нарича преднамагнит-
еащ.
Недостатък на този начин е малкият линеен участък на динамичната
характеристика — при по-големи амплитуди на записвания сигнал
настъпват нелинейни изкривявания. Освен този недостатък се наблюдива
22!)
силен шум при просвнрваие.особено в паузите — незаписаните участъци.
Тоил ее дьлжи па обстоятелството, че лентата е намагнитена от ток 10
н поради исравпомерността на магнитния слой се появява нежелателен
шум.
11о подходяще е когато лентата предварително силно се намагнити
с постоянно магнитно поле, напр. от изтриващата глава, с което ще бъде
изтрпт и старият запис. След напускане на изтриващата глава лентата
ще бъде намагнитена с остатъчната
магнитна индукция Вг — фиг. 3.60’
11ри този начин също се подава ед-
но преднамагнитване в записващата
глава — /0, което създава обратно
размагнитващо поле — Но. Когато
Фиг. 3.61
Фиг. 3.60
лентата премине през това поле, тя ще го напусне с остатъчна индукция
В/- Ако се отнесе тази към Но действуваща по-преди, ще получим
точката б, която лежи на нова крива, показваща зависимостта на оста-
тъчната магнитна индукция от — Но. Тази крива има по-голям линеен
участък и записаният сигнал ще бъде с незначителни нелинейни изкри-
вявания (фиг. 3.60). При сравняване с метода на фиг. 3.59 се вижда, че
тук Вг е много по-малък, което води до по-малко намагнитване в паузите
и шумът е по-малък.
Магнитният запис с постояннотоково преднамагнитване се прилага
дълго време, но той не се отличавал много по своите качества от електро-
механичния и оптичния запис.
Високо качество на магнитния запис се постига едва когато беше
въведено преднамагнитване с високочестотен ток от Браунмюл и Вебер.
Този начин на записване е показан на фиг. 3.61. На записващата
глава се подава едновременно със записвания ток i3 и токът iE,4 за
преднамагнитване. От двата тока в процепа на главата се получават
230
две магнитим полета Н3 — Но . sin ю t и Нв.ч = Но. sin Q t, конто се суми-
рат в едно: Н = Но . sin со t Но . sin Q t.
Ако се приеме, че лентата е напълно размагнитена.за разглеждане па
този вид запис може да се използува динамичната характеристика на
остатъчната индукция. При подбора на амплитудата на преднамагнит-
ващия ток се вижда,че нискочестотният сигнал може да се подаде в право-
линейния участък на динамичната характеристика и да бъде записан
без изкривявания. Моментната стойност на записаната остатъчна ин-
дукция на полезния сигнал ще бъде средната стойност на обвивките
I и II, т. е.
Ако, както преди, посредством точките 1, 2, 3 и Г, 2', 3' и 2",
3" се построй динамичната характеристика, ще се получи една права
с голям правэлинеен участък, което показва, че може да бъде записан
нискочестотгн сигнал с доста по-голяма амплитуда. Следователно при
Фиг. 3.63
високочестотното преднамагнитване динамичният обхват на записа
се разширява.
Ако за различии стойкости на преднамагнитването се построят
динамичните характеристики на остатъчната индукция, за различии
стойности на Н се вижда (фиг. 3.62), че при определена стойност /У2(//3)
динамичната характеристика е почти права и се нарича оптимална.
Токът, съответно полете на намагнитване са също оптимални.
При тази оптимална характеристика нелинейните изкривявания са
най-малки. Това се потвърждава също и ако се снеме завИсимостта на
клирфактора К от преднамагнитващия ток (фиг. 3.63, крива 11)
Вижда се, че за определена стойност на тока /вч клирфакторът Д'
е минимален. Тъй като съседните участъци са много стръмни и за малко
изменение на /в.ч клирфакторът ще расте много бързо, затова не се
препоръчва да се работи при тази стойност, а при Д2. Тази работна точка
е по-подходяща и от друго съображение. Ако също се снеме зависимостта
на остатъчната магнитна индукция от тока /в.ч. се вижда (фиг. 3.63,
231
крива /), че при /<пнП тя е много малка и амплитудата на полезния за-
писан сигнал също ще бъде малка.
Прсднмствата на магнитния запис с внсокочестотно пренамагнит-
ване са: по-малък клирфактор, по-голяма динамика на записа, малък
шум, по-добро подаване на лентата.
Преднамагнитващ ток — изисквания
По време на записа стойността на преднамагнитващия ток трябвз да7
бъде постоянна. Освен това неговата форма трябва да бъде строго
синусоидална. Ако тя е изкривена например с Кв.ч = 10 %, в записа въз-
никват изкривявания К3=3%.
Преднамагнктзащият ток трябва да бъде симетричен спрямо нулевата
ос. При несиметрия записът също се изкривява и се появява голяма
постояннотокова съставяща, която намагнитва лентата. От това се уве-
личава шумът в паузите при възпроизвеждане.
Честотата на /в.ч,- се избира да бъде най-малко 3—5 пъти по-висока
от максималната записана честота, за да се избягнат комбинационни
тонове между двете честоти в записа. В практиката се избира ток с че-
стота от 80—100 kHz. При по-високи честоти се появяват големи загуби
в магнитопровода на записващата глава.
Скорост на движение на лентата и записана дължина
на вълната
Дължината на вълната на записвания сигнал с
честота f е А,=у. От
механизма на записа (фиг. 3.57) се вижда, че при двнжението на лентата
даден сигнал се записва на определена дължина от нея. Ясно е, че при
различии скорости на v на движение на лентата една и съща дължина
на вълната Л ще бъде записана на различна дължина на лентата. Или
с други думи казано, при по-висска скорсст записаните дължини Л3,
на сигнала с определена честота ще бъдат по-дълги '(фиг. 3.64). Сле-
232
дователно записаната дължина на вълната ще зависи от линейната
скорост ил на лентата, т. е. 13=^л-
Ясно е, че при високите честоти, където дължината на вълната е по
малка, записването й ще бъде критично, особено при малки скорости.
Откачало при развитието на магнитния запис поради технически
несъвършенства на апаратурите за запис е била нормирана скоростта
Цл=30 инча=76,2 cm/s. Би било по-добре тази скорост да е още по-голяма.
Много високите скорости обаче са неикономични, защото се изразходва
повече лента с по-голяма якост. В този случай конструкцията на апара-
турите е усложнена с устройства за стабилизиране движението на
лентата, сложил спирачни системи и т. н. Експлоатационното неудоб-
ство е, че лентата по-често се разтегля и къса при спиране. При по-
високата скорост по-бързо се износват детайлите на механичната част и
главите.
Стремежът на конструкторнте вннаги е бил да се подобрят качестве-
ните показатели на лентата и снижение скоростта на движение. Днес това
е постигнато и са нормирани следните скорости:
— за професионален запис — 76,2; 38,1; 19,05 cm/s;
— за любителски цели — 9,55; 4,78; 2,39 cm/s.
На фиг. 3.66 е показано как се изменя (спада) записаната дължина на
вълната z.3 за различните скорости при изменение на честотата на сиг-
нала.
При разглеждането на процеса на записа досега се вземаше за пример
надлъжното намагнитване (по дължина на лентата) и по посока на дви-
жението на лентата. Това е така, защото този начин на намагнитване
е най-разпространен.
Лентата е възможно да се намагнити и напречно (перпендикулярно)
по дебелината, и трансверзално по шнрината. Тези два начина на намаг
нирване са възможни, ако полюсите на електромагнита (записващата
глава) са игловидни.
В началото на развитието на магнитния запис при звуконосител
жица са били използувани единият и другият от тези начини,но поради
големите конструктивни неудобства първият е бил нзоставен.
При надлъжното намагнитване лентата не винаги може да се на
магнити в дълбочина: при по-слабн сигнйли или ако е однородна и едно
слойна. Затова активният слой се напася само от едната страна налей
тата, и то с много малка дълбочина — до 20р,т.
Оттук може да се направи изводът, колко критично е отстоянного
на лентата от главата. Неплътният контакт (притискане) между лентата
и главата влошава намагнитването при високите честоти. Ако пък при
движението на лентата през време на записа този контакт ре мели с онре
делена периодичност, записваният сигнал ще получи' нежслателпа
амплитудна модулация.
Изтриване на записа
Записването, както стана известно, е процес на намагнитване па лентата
Изтриването на записа е процес на размагнитване.
За повторно използуване на лентата тя трябва да бъде размагнвтс
на — изтрита.
Физическата същност на размагнитването означава остатъчната
магнитна индукция да бъде намалена и сведена до нулева стойност
(фиг. 3.56). Това може да се постигне пак с магнитно поле, отговарящо
на определени изисквания.
Ако изтриващото поле е създадено от постоянен ток, записът може да
бъде изтрит, но лентата остава намагнитена и шуми в паузите при про-
свирването.
При съвременните магнитофони след
въвеждането на високочестотното предна-
магнитване се създаде много ефикасен на-
чин за изтриване на лентата. От фиг. 3.56
се вижда, че ако се приложи едно по-
степенно спадащэ поле, създадено също
от високочестотен ток (което описва въ-
трешните хистерезиспи цикли) и ако лен-
тата напусне полето, когато остатъчната
индукция стане нула, тя ще бъде папъл-
но размагнитена. Тъй като не е известно
до каква степей лентата е намагнитена (от
която да почне да се размагиитва при
изтриването), първоначално тя се намаг-
нитва до насищане от едно постепенно
фиг 365	нарастващо по амплитуда високочестотно
магнитно поле. Същото поле, но вече спа-
дащо изтрнва лентата (фиг. 3.65).
Изтриващото поле се създава от изтриващата глава, захранвана с
високочестотен ток от същия генератор, който произвежда преднамаг-
нитващия ток. Изискванията към изтриващия ток са същите, както към
преднамагнитващия: симетричност, липса на постояннотокова компо-
нента и т. н.
За добро изтриване лентата трябва да бъде подложена на изтриващо
магнитно поле с честота, осигуряваща най-малко 100 цикъла през време
на преминаването й пред процепа на изтриващата глава.
Изтриващата глава има същата форма и конструкция като записва-
щата, само че има по-широк процеп; 0,2-н0,5 mm. Тъй като изтриващият
ток достига до 200—300 mA и има честота 80—100 kHz,изисква се запис-
ващата глава да бъде с ядро, което ще има малки загуби. За тази цел
освен ламелните ядра от пермалон и други метали най-подходящи са
феритните ядра.
Размагнитването може да стане извън магнитофона с дросел, захран-
ван с променлив ток. С този дросел лентата се намагнитва до насищане
и след това чрез отдалечаването му се размагнитва.
Възпроизвеждане на магнитния запис
Възпроизвеждането на магнитния запис става, като лентата се движи
пред възпроизвеждащата глава сЪс същата скорост, както при записа.
Тази глава има също въздушен процеп и ядро, но бобината му е с повече
234
навивки, отколкото записващата глава. Силовите линии на намагните-
ната лента се затварят през въздуха. Ако лентата се движи пред въз-
произвеждащата глава, те ще се затворят през нейното ядро, което има
многократно по-малко магнитно съпротивление от въздуха (фиг. 3.66).
Така се създават условия навивките на възпроизвеждащата глава да се
пресичат от силовите линии на записаното магнитно поле, oi което в гях
се индуктира е. д. н.:
е = КфТ17/ [V].
От тази формула се вижда, че е. д. н. е в линейна зависимост освен
от потока ф и от честотата f. Графически линейна га зависимою- на
е. д. н. е от честотата трябва да представлява права (фиг. 3.67), сиорс.д
която с увеличавапе на f е расте с 6 dB па октава. Но над 1000 II/
?3.»
тази линейна зависимост се нарушава и графиката започва да спадаг
т. е. е. д. н. да намалява при възпроизвеждане на високите честоти.
Причините за отклонение на линейната характеристика на възпро-
извеждане се дължат на влиянием на няколко фактора:
Влияние на процеса на възпроизвеждащата глава
Влиянием на процепа на възпроизвеждащата глава се изразява в
следното. Ако на лентата е записан сигнал със синусоидална форма при
високите честоти, когато размерът на процепа стане съизмерим с дължи-
ната на вълната на записания сигнал, в главата не се индуктира никак-
ие е. д. н. Нагледно това явление е показано на фиг. 3.68. Когато шири-

Полюси на'
выпр. глава
Фиг. 3.68
ната на процепа d е равна на дължината на вълната Z, пред него ще заста-
ват два последователни елементарни магнита и както се вижда от фиг.
3.68, двата края на процепа контактуват до едноименни полюси. По-
ради това в ядром не се затваря никакъв поток и в навивките на главата
не се индуктира е. д. н. По тази причина честотната характеристика
на възпроизвеждането (фиг. 3.67) ще спадне до нулево е. д. н. (за честота
/х, при която /. — d).
Лошото възпроизвеждане на високите честоти, причинено от процепа
на възпроизвеждащата глава, се представя с израза
d
sin л ,
w = —-А
nd
к
и се нарича функция на процепа. Когато d=n7. (п = 1, 2, 3 и т. н.),тази
функция се анулира, което става при честоти fx, f2, fs, . . . (фиг. 3.69).
На практика ширината на процепа се конструира по възможност така,
че /у да бъде малко по-голяма от максималната записана честота, за
да се осигури в зоната на първото спадане (защрихованата) възпроиз-
веждането на всички честоти. При съвременните глави ширината на
процепа е между 2,5 и 10 pm, което напълно осигурява възпроизвеж-
дането и при ниски скорости на записаните високи честоти.Разбира се,,
това се постига и с честотно компенсиране на спадането на характери-
стиката на главата във възпроизвеждащия усилвател.
236
Влияние на главата
Възпроизвеждащата глава като цяло внася също загуби при пьзпроп i
веждането на високите честоти. Тези загуби са от хистерсзиса п нпхро
вите токове.
Чрез подбора на магнитния материал с тесен хистерезиссп цнкъл се
намаляват първите загуби. Такъв материал е мю-металът.
За намаляване пък на загубите на вихровите токове ядрото се прави
от ламелки, пакетирани и изолирани с лак.
Навивките на главата чрез своя разсеян капацитет също увеличават
загубите при високите честоти. За намаляване на това влияние навпвки-
те се разделят в две бобини.
\
Други фактори, влияещи на загубите
на високите честоти
Процепът на възпроизвеждащата глава трябва да бъде успореден на
процепа на записващата. Съвсем малки отклонения от това положение
водят до значително затихване на високите честоти, което е по-под-
чертано при по-малките скорости.	*
Плътното прилягане на лентата до главата е също доста критично
за доброто възпроизвеждане на високите честоти. Гака малко отделяне
на лентата от главата на разстояние няколко микрона причинява силно
затихване на високите честоти.
Този ефект на лошия контакт на лентата по-силно се проявява при
по-малките скорости. Това налага да се вземат специални мерки за по-
добряване на контакта лента — глава.
Саморазмагнитването, което най-силно се проявява при високите
честоти, също допринася за увеличаване на загубите.
Всички тези влияния причиняват само линейни (честотни) изменения
на магнитно зависания сигнал при неговото възпроизвеждане, а не по-
р аждат нелинейни изкривявания.
3.23.	Честотна характеристика на магнитния запис
и възпроизвеждане, корекция
Разглежданите по-горе честотни загуби, като се сумират, определят
рёзултантната честотна характеристика — запис — възпроизвеждане.
Тъй като решаваща роля играе възпроизвеждащата глава,тази характе-
ристика има вида, показан на фиг. 3.67.
От тази сумарна характеристика се вижда, че трябва да се направи
най-голяма корекция на ниските и високи честоти,“а по-малко на сред-
ните.
За да се получи равномерно възпроизвеждане на целия честотен
обхват, трябва да се направи обща корекция, която да има честотна
характеристика, представляваща огледален образ на крива I, т. е.
237
получава се крива II, показана също на фиг. 3.67. Съществено в случая
е как ще се разпредели тази корекция между записващия и възпроиз-
веждащия усилвател.
Корекция в записващия и възпроизвеждащия усилвател
При разпределение на корекциите се изхожда от следното условие:
1.	В усилвателя на записа се прави корекция само на високите че-
стоти,която се разпределя между него и усилвателя на възпроизвеждане.
Корекция на ниските честоти тук не се прави, понеже ще доведе до-

О----г-
Ю3
10* IO3 10*	103 lb* Ю3 10* IO3 10*	."О3 Ю
Фиг. 3.70
премодулиране на лентата при записа от големите амплитуди. Ог това
ще възникнат недопустимо големи нелинейни изкривявания или ха-
рактеристиката на записващия усилвател придобива вида, показан на
фиг. 3.70, крива б.
2.	В усилвателя на възпроизвеждане е целесъобразно да се направи
пълна корекция на ниските честоти, защото не съществува такова кри-
тично ограничение, както при записващия усилвател. Тук също се
прави частичка корекция на високите честотй, защото, ако се приложи
пълна корекция, се увеличава нивото на шума при възпроизвеждането,
или характеристиката придобива вида — фиг. 3.70 д.
Изчислението на необходимите корекции може да се направи с по-
мощта на огледалната честотна характеристика на фиг. 3.67. Разпреде-
лението на тези корекции и видът на честотните характеристики на отдел-
ните участъци от канала запис — възпроизвеждане са показани на
фиг. 3.70. Това се отнася за професионалните магнитофони, конто ра-
ботят с голяма скорост.
За да се възпроизведе качествено запис, направен от един магнито-
фон с друг, се налага честотните характеристики на двата магнитофона
да бъдат напълно еднакви. Това, както и създаването на условия за
международен обем на магнитния запис,е наложило както и при електро-
механичния запис да се нормират качествените показатели (в т. ч. и
честотните корекции). По-специално корекциите се нормират, като се
определят времеконстантите на коригиращите групп..
238
Корекциите при записващия усилвател се ностигаг с честотно i.iuii
сима отрицателна обратна връзка.
Корекциите при възпроизвеждащия усилвател се правят »а пискни
честоти след първото стъпало с /?С-група обикновено серннна, а аа
високите — с резонансен LC-кръг или с ДС-група във верш aiа <а обра г
ната връзка на усилвателя.
При любителските магнитофони двата усилвателя могат да се слоя г
в един универсален усилвател, на който също се правят стандаргпп
корекции.
3.24.	Магнитофонни глави
Според предназначение™ си главите се делят на: записващи, възпроиз-
веждащи, универсалии, с обединени функции на запис и възпроизвеж-
дане и изтриващи.
Според броя на пистите (магнитните пътечки) главите могат да бъдат
за цяла писта (6,25 mm), половин листа — единички (моно) и двойни
(стерео) с ширина на пътечката 2,2 тт.четирипистови — единични (моно)
и двойни (моно-стерео) с ширина на пътечката 1 mm.
Геометричните размери на челото на главите и броят на пътечките се
определят също от специален стандарт,което осигурява взаимозаменяе-
мост на главите и възможност различните магнитофонни записи да се
просвирват на всички магнитофони.
Конструктивно магнитофонните глави имат предимно тороидална
форма. Намотката е двойка, симетрична за намаляване на влиянието па
външните Магнитки полета върху главата. Магнитопроводът се изработ-
ва от ламели — магнитен материал с голяма начална стойност на про-
ницаемостта — пермалой или алфенол с повишена твърдост. Дебелината
на ламелите е 0,1—0,2 mm. Напоследък при изтриващите глави и по-
рядке при останалите се използуват и магнитопроводи от ферит, който
има достатъчна магнитна проницаемост при рязко намалени загуби.
Феритните магнитофонни глави имат дълъг живот и постоянни пара-
метр и.
Записващи глави
Предназначението на записващите глави е да създадат освен поле със
звукова честота и преднамагнитващо поле с честота 3—5 пъти по-ви-
сока от най-високата записвана честота. За тази цел записващите глави
трябва да имат малки хистерезисни загуби и малко индуктивно съпро-
тивление. На практика индуктивността на записващите глави е около
7 тН.Работният процеп се определи от дебелината на магнитния слой
на лентата и от дължината на най-малката записана дължина на въл-
ната. Професионалните записващи глави имат ширина на предния ра-
ботен процеп до 20цт (скорост на лентата 38 cm/s). За предпазване на
магнитопровода от постояннотоково преднамагнитване при случайно
въздействие на външно магнитно поле в него се въвежда заден въздушен
239
процеп <• ширина 0,3 до 1 mm. Той представлява допълнително магнитно
ci.uporiiHJh iiiic в магнитната верига на главата. Този втори процеп
от ( но 1 < грана допринася за ограиичаване на обратното въздействие на
магнитния слой на лентата върху общия магнитен поток.
З.шнсващите глави се нуждаят от магнитното екраниране за избяг-
ii.iiic влиянието на външни полета.
Възпроизвеждащи глави
Възпроизвеждащите глави преобразуват променливото магнитно поле,
регистрирано на движещия се звуконосител в променливо напрежение,
съответствуващо по форма и честота на записа.
Чувствителността на възпроизвеждащата магнитофонна глава е право
пропорционална на броя на навивките и ширината на работния процеп.
Работният процеп на главите при скорост 38 cm/s е 10pm при
19 cm/s и 9,5 cm/s е 5pm и при по-малките скорости 3 pm.
Задният процеп при възпроизвеждащите глави силно намалява чувстви-
телността, затова се вземат специални мерки за пълното му затваряне.
Работният процеп се запълва с немагнитен материал, ствърдост.равна на
твърдостта па магнитопровода, напр. берилиев бронз, стъкло, слюда
и др. Дебелината на немагнитената пластинка определя и геометричните
размери на процепа.
Възпроизвеждащите глави са. извънредно чувствителни към по-
стоянно намагнитване, затова трябва да се избягва всяко приближаване
на магнитни инструмента до тях. Голямата чувствителност към паразит-
ни Магнитки полета налага употреби на ефективни магнитни екрани от
мю-метал. Индуктивността на нискоомните възпроизвеждащи глави е
около 75 mH. Те се свързват към усилвателите посредством повишаващи
трансформатори. В много магнитофони се използуват и високоомни
глави, конто имат индуктивност от 500 mH до 2 Н.
Универсалии глави
Универсалните глави се използуват както за записване, така и за
възпроизвеждане. По техническите си данни те са по-блнзо до възпроиз-
веждащите глави. Предният работен процеп се определя не от дебелина-
та на магнитния слой на звуконосителя, а от най-малката дължина на
вълната, която трябва да бъде възпроизведена. Задният процеп е за-
творен за постигане на максимална чувствителност при възпроизвеж-
дане. Самоиндукцията на тези глави обаче е съобразена с условията
при запис (необходимостта от протичането на високочестотния предна-
магнитващ ток) и обикновено не надминава 0,5 Н. Универсалните
магнитофонни глави се използуват в любителските магнитофони и там,
където директното използуване на записа не е необходимо.
240
Изтриващи глави
Изтриващите глави имат предназначение да създават изтриващото
магнитно поле. Работният процеп при тях е 0,2—0,4 пип н е запълисп с
немагнитен материал. Широкият процеп позволява създаваието па
достатъчно интензивно магнитно поле. Немагнитната пластинка в него
намалява вихровите загуби в самия процеп. Изтриването става с високо
честотен ток 80—100 kHz при 100—200 mA, поради което общитс за
губи при магнитопровод, направен от мю-метал,са значителни. Много по-
малки загуби и оттам по-добро изтриване се получава с все повече
употребяваните напоследък феритни глави.
Двукратного изтриване е по-ефективно от еднократното. Затова за
подобряване на изтриването се използуват изтриващи глави с два не-
зависими работай процепа, направени върху един общ магнитопровод.
3.25.	Магнитофовни ленти
Качеството на магнитния запис зависи до голяма степей от качеството
на звуконосителя — магнитната лента. При своего развитие звуконоси-
телите са преминали от стоманената жйца през стоманените ленти до
днешните магнитни ленти с неметални основи.
«Магнитните ленти биват еднослойни и двуслойни. Еднослойната
лента се получава, като магнитният прах се размеси със свързващото
вещество и основата. В последно време се използуват изключително
двуслойните ленти. При тях единият слой е феромагнитен и на него се
осъществява записът.Той се нарича активен. Другият е немагнитно
вещество, което служи само да придаде необходимите механични свой-
ства на лентата. Този слой се нарича основа.
За основа на магнитните ленти се използуват сиитетични вещества,
от конто могат да се получат гладки равномерни фолии. Основата на
магнитната лента бива три вида:
а)	от ацетилцелулоза (ацетатна);
б)	от поливинилхлорид (PVC);
в)	от полиестер (РЕ).
Основата на магнитната лента трябва да бъде здрава, гъвкава,
за да има добър контакт с главите, да не се разтяга и да не променя
качествата си с течение на времето и в зависимост от условията на
съхранение.
Магнитният материал на активния слой се приготовлява във вид на
фин прах. Този прах се смесва добре със свързващото вещество (целуло-
зен или друг лак) и се полива върху немагнитната основа. Обикновено се
полива широка лента от около половин метър, която после се нарязва
на необходимата ширина.
Магнитофонните ленти се характеризират със своите механични и
електрически параметри.
16 Ниекоч«етот«и уеил»ат«яя
241
Механични свойства и параметри на лептите
Механичните свойства на лентите се определят главно от основата им,
но и към магнитния слой се предявяват някои допълнителни механиче-
ски изисквания.
Размери: широчина на лентата — 6,25 до 6,35mm, 12,7 и 25,4 mm (Г')-
Дебелината на магнитния пласт е 6 до 20р,т, а общата дебелина на
лентата е 18—60 p.m.
Лентите се навиват на ролки: по 1000 m и 500 m — за високите ско-
рости, и за ниски скорости по 350, 260 и 180 ш.	*
Диаметърът на отделните частици на финия магнитен прах е от
0,1 до 1 pm. За магнитните качества е от значение формата на частиците
Сега се използува прах с кубична или с иглена форма на частиците.
В процеса на поливането игленте частици се ориентират по дължината
на лентата. При това положение измерените в тази посока параметри
на лентата се подобряват значително. Например остатъчната индукция
нараства два пъти, формата на хистерезисната крива се приближава
до желаната правоъгълна, при която е необходимо по-малко усилване
на сигнала. Това означава и по-голям динамичен обхват на записа.
Якост на скъсване. При нормален ход опъването на лентата е около
100 g (максимално 250 g). За потегляне и спиране при режим на бързо
пренавиване лентата се подлага на около 4 пъти по-силен опън. Нормал-
но лентите издържат сила на опън до 2 kg и се късат само при неизправ-
ност на лентодвижещото устройство. Лентите на полиестерна основа
са най-издръжлпви на скъсване, по-малко издръжливи са поливинил-
хлоридните и най-лесно’-'се късат лентите на ацетилцелулозна ос-
нова.
Еластично удължение. Ако лентата се подложи на опън, ще се
получи удължение. Ако след премахването на опъна полученото удъл
жение изчезне, означава, че то е било еластично. Еластичното удъл-
жение не трябва да бъде повече от 1%, за да не се получат особено
смущаващи изменения на височината на тона — виене.
Пластично удължение — деформация. Остатъчното удължение,
което се получава при премахване на действуващ-ата сила на опън,
се нарича пластично удължение. Допустимата му стойност е 0,15%.
Гъвкавост на лентата. Тя има голямо значение за притискането
на лентата към главите и особено при запис на къси дължини на вълните.
Стабилност и изкорубване. Вследствие на [механически напрежения,
конто възникват между основата и работния слой, на лентата се поя-
вяват закривявания в напречна посока — изкорубване, и в надлъжна
посока на лентата, наречено сабелност.
Чувствителност към влага и температура
Всички изброени дотук показатели са силно зависими от температурата
и влагата. Най-подходяща температура за съхранение на лентите е
10° до 20°С и влажност от 50% до 60%. Ацетилцелулозната основа из-
съхва и става чуплива при дълго съхранение при висока температура
242
над 20 и при по-малка влажност. Другите ленти са почти независимо
от тези фактори.
Най-чувствителни към климатичните условия са ацетилцелулозниге
ленти, а най-малко — полиестерните.
Електр. оа к уст и чески качества
на лентите
1.	Чувствителността на дадена лента показва колко трябва да се измени
токът на записа, за да се получи същото изходно напрежение, получено
от приетата «еталонна» лента при един и същ преднамагнитващ ток.
Относителната чувствителност Еотп в децибели, която се дава в катало-
зите по отношение на записващия ток, се изчислява по формулата
EOTH-201g
‘о ет
при което i0 е нискочестотен ток, необходим за постигане на номинален
остатъчен поток на лентата, a i0₽T — нискочестотен ток, получен при
същите условия за «еталонната» (типова) лента.
Разликата между чувствителностите на поливите при един и същ
тип лента не трябва да бъде повече от + 1 dB. Чувствителността се от-
чита обикновено при 1000 Hz.
Чувствителността на магнитофонните ленти може да се определи и
представлява следната зависимост: НИЗх— E(tB4). За дадена лента се
определя стойността на тока гвх,при която се получава максимално изход-
но напрежение. Същото измерване се прави и за «типовата» лента и се
получава iB,4 ет. Относителната чувствителност в децибели, която се
дава в каталозите, се изчислява пак по формулата
20 1g
дв.ч.ет
при еднакви изходни напрежения.
2.	Честотната характеристика на лентата представлява чувстви-
телността при различните честоти. Измерването на честотната харак-
теристика се извършва при един и същ нискочестотен ток, намален с
20 dB по-ниско от поминалното пиво при различните честоти.
3.	Нелинейните изкривявания на магнитните ленти се определят от
нечетните хармонични (най-голяма е третата). Клирфакторът се опре-
дели като отношение на амплитудите на третата хармонична и основната
честота. За определянето му се прави запис с номинално намагнитване
на лента при 1000 Hz за 76 и 38 cm/s и при 333 Hz (за по-ниските честоти).
На изхода на възпроизвеждащия усилвател се включва филтър с резо-
нансна честота, равна на честотата на третата хармонична на напра
вения запис (3000 Hz за 76 и 38 cm/s). Клирфакторът в децибели се
изчислява по формулата
K8 = 201g-£.
където V8 е напрежението, отчетено след филтъра, а — напреже
243
нието на първата хармонична. В процента /(3 трябва да бъде 2—3%
за скорост 76 и 38 cm/s.
4) Модулационна способност на лентите. Тя се изразява с честотната
характеристика на остатъчния магнитен поток при еднаква стойност на
изкривяванията. Модулационната способност на лентата показва
доколко може да се модулира лентата за определена честота, без да се
получат недопустими изкривявания.
5) Шумове при магнитните ленти. Причини за появата на шумове
в магнитната лента е
vwffrn пн Tjfffiuiniruwy
I
I
Отфилтриран |
Фиг. 3.71
зърнестата структура и свързаната с това маг-
нитна нееднородност на активния слой. Не-
еднородността на феромагнитния слой обикно-
вено е различна, тъй като концентрацията на
зърната в слоя не е еднаква. Различават се два
вида шумове: шум при пауза и шум при въз-
произвеждане на зависания звуков сигнал, или
т. нар. модулационен шум.
Шум при пауза. Всяка лента, преди да ми-
не през възпроизвеждащата глава, е била в
контакт с ядрото на записващата и изтрива-
щата глави и с направляващите ролки. Оста-
тъчната намагнитеност на тези феромагнитни
материали (също и на възпроизвеждащата
глава) може да щредизвика постоянна намаг-
нитеност на лентата, която да се прояви като
шум. Освен това несиметричната форма на
кривата на високочестотния ток (изтриващ и
преднамагнитващ) поради наличието на четни,
отместени по фаза висши хармонични създа-
ва постояннотокова компонента в записващата
и в изтриващата глава. Остатъчната намагнитеност в изтриващата и
записващата глава поражда значителен шум в лентата.
Модулационен шум. Една от причините за появяването на мо-
дулационен шум е нееднородната магнитна структура на феромагнит-
ните ленти. Модулационният шум възниква само при наличие на за-
писан сигнал и нивото му се мени пропорционално на амплитудата
на записания сигнал (фиг. 3.71 в). Полезният сигнал е модулиран с
шум (б). Както показват изследванията, с увеличение на просвирванията
на записа работната повърхност на слоя постепенно се изглажда, което
води до намаляване на шумовете.
Други причини за появяването на модулационен шум са надлъжното
колебание на звуконосителя при движението му над работайте процепи
на главите; а и неплътното прилепване на лентите към главите. Този шум
може да бъде отстранен напълно, като се демпфа лентата. Това се по-
сТига, като между записващата и възпроизвеждащата глава се постави
въртяща се ролка, която свободно се допира до лентата.
6) Изтриваемост. Всяка магнитофонна лента се употребява много-
кратно и затова е важно предишният запис да се изтрива добре, за да
не се цолучават прослушвания в паузите на новия запис. Изтривае-
244
мостта се измерва, като се запише сигнал 1000 11/ при 100% модулацня
и се изтрие след 24 часа с нормален изтриващ ток Отношенного па пи
вото на изтрития сигнал към нивото на зависания сигнал определи п i
триваемостта на дадената лента. Препоръчва се тя да бъде но-малка
от —70 dB. Съхраняваните дълго време записи се изтриват по-трудно
от «по-пресните». Такива записи се изтриват с мощны изтриващи устрой
ства, захранвани от мрежата, като изтриването се извършва пеколко-
кратно. Наблюдава се обаче «запаметяване» на лентата (ако се подложи
на въздействието на високочестотното поле на изтриващата глава,
останалият стар запис ще се появи отново).
7) Копирефектът (ехоефектът) е един от недостатъците на маг
нитния запис. При навиване на записаната лента върху ролката сил-
ните сигнали намагнитват съседните навивки и предизвикват изпре-
варващо и закъсняващо ехо. Особено е неприятен този ефект, ако
преди и след силните места (фортисимо) следват тихи пасажи (пиани-
симо). При говор често се чува неколкократно една и съща дума. Измер-
ването на копирефекта се извършва, като се запише звуков импулс с
з
честота 1000 Hz на около от дължината на една навивка. След запи-
са лентата се оставя навита и се съхранява при 20°С. Така записаната
лента се възпроизвежда, като на изхода на магнитофона се поставя
селективен честотен филтър, пропускащ само 1000 Hz. Копирефектът
се определя в децибели с отношението на записвания сигнал и най-
големия откопиран сигнал.
Копирефектът е най-силен в обхвата на средните звукови честоти.
При високите честоти дължината иа елементарните магнити е малка
и тяхното магнитно поле не достига до съседните слоеве, а при ниските
честоти се образуват по-дълги елементарни магнити, чиито силови линии
преминават през въздуха и въпреки че полето отслабва, то намагнитва
макар и по-слабо съседните навивки.
8; Избор на работна точка. В зависимост от изброените електро-
акустически качества на магнитната лента се избира подходящата ра-
ботна точка,т. е. необходимият преднамагнитващ ток за получаване на
оптимални качествени показатели на записа. Обикновено оптималната
работна точка се посочва от производителите на лентите. Ако тя не е
посочена, се снемат кривата на чувствителността, кривата на клирфак-
тора при едно и също изходящо напрежение и кривата на модулационния
шум в зависимост от преднамагнитващия ток (фиг. 3.63). Като се прави
компромис между клирфактора и модулационния шум, се избира ра-
ботният преднамагнитващ ток — /в.ч работен.
245
ЛИТЕРАТУРА
I
1.	В ъ л ч е в, Ив. и др. Нискочестотни усилватели. «Техника» 1963 г.
2.	Ц и к и н, Г. С. Электронные усилители. «Связиздат», 1960.
3.	Шишков, Ал., Ив. Стоянов. Полупроводникова техника. Техника 68.
4	Вълчанов, В., И. К р ъ с т а н о в Обратни връзки в усилвателите.
Техника, 1962.
II
I.	Д р е й з е н, И. Г. Электроакустика и звуковое вещание. Связиздат, 1961.
2.	К о н т ю р и.Акустика в строительстве. Госенерго, 1966.
3.	Ф у р д у л е в, В. В. Акустические основи вещания. Связиздат, 1960.
4.	М а л и н о в с к и. Стереофоничен запис и възпроизвеждане. Техника, 1966
5.	Гал и й. Стереофония. Связиздат, Москва, 1964.
6.	Воденичаров. Микрофони. Техника, 1962.
7.	В ъ Л ч е в, И в. Високоговорители. Техника, 1962.
8.	Маринов — Зарков. Електроакустика и звукозапис. Техника, 1968.
9.	А р ш и и к о в. Магнитен запис и възпроизвеждане. Техника, 1961.
10	Воденичаров — Дяков. Електрически грамофони. Техника, 1960.
11.	К о р о л к о в, В. Г. Изпитания на магнитофона, превод руски, Техника, 1970.
12.	М а л я к о в, С л. Звукозапис и звуковъзпроизвеждане, Техника, 1969.
246
- I< I 1.1- l Л II III
lll’l /IIOHOP	f
ВЫИД11111Е	................................... 3
P Л 3 л V л I ОСНОВНИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИ ЕЛЕМЕНТИ И ЗВЕНА
1.1	Резистори	......... .	5
1.2.	Кондензатори	7
13.	Бобини .......................................................  Ю
1.4. Трептящи кръгове ............................................. 13
РАЗДЕЛ 2. НИСКОЧЕСТОТНИ УСИЛВАТЕЛИ
2.1.	Общи сведения за нискочестотните усилватели и тяхната употреби .16
2.2.	Характерни особености на нискочестотните усилватели . .	37
2.3.	Начини за подаване сигнал на входа па усилвателя .............. Ю
2.4.	Начини на евързване на товара към изходната верига на усилвателя 1.1
2.5.	Начини на евързване на няколко усилвателни стъпала .	41
2.6.	Режими на работа на нискочестотните усилватели ...	1.3
2.7.	Заместителни схеми на нискочестотните усилватели ............. |я
2.8.	Експлоатационни и качествени показатели на нискочестотник
усилватели .................................................. Г»1*
2.9.	Нискочестотни усилватели с резисторно-капацитивна връзка
Общи сведения ................................................  ь!
2.10.	Нискочестотен усилвател с резисторно-капацитивна връзка с триод 61
2.11.	Честотна зависимост на усилването .................. .	I»’’
2.12.	Н.	ч.	усилвател с резисторно-капацитивна връзка с пентод .	<>'•
2.13.	Получаване на преднапрежение ........................ ....	/О
2.14.	Н.	ч.	усилватели с дроселно-капацитивна връзка	.	76
2.15.	Н.	ч.	усилватели с трансформаторна връзка .	.76
2.16.	Транзисторни усилватели. Схеми и включване
2.17.	Схема с общ емитер	 7'1
2.18.	Определяне постояннотоковия режим	на	усилвателно стъпало 81>
2.19.	Стабилизиране на работната точка	......................... HI
2.20.	Транзисторни двойки ......................................... 81
2.21.	Качествени показатели на усилвателите на	мощност	87
2.22.	Нелинейни изкривявания	87
2.23.	Номинална мощност на усилвателя	  87
2.24.	Коефициент на полезно действие	......................... 88
2.25.	Вътрешно (изходно) съпротивление	на	усилвателя	89
2.26.	Еднотактен усилвател на мощност с	триод	.....90
2.27.	Апроксимация на ламповите характеристики и оптимален режим
при постоянно-възбудително напрежение ...................... 9'
2.28.	Еднотактен усилвател на мощност с пентод .................... 93
2.29.	Нелинейни изкривявания .......................................95
2.30.	Двутактни усилвателни стъпала на мощност. Общи сведения и
характеристики ........................................ .......	97
2.31.	Двутактеи усилвател на мощност клас А ...	IIH
2.32.	Двутактеи усилвател на мощност. Идеален клас В	103
2	33. Двутактеи усилвател на мощност. Реален клас В	105
247
in я ..................................106
на мощност клас АВ	.	107
1 на мощност клас В.,	 108
ильатели на мощност ......................  110
.лвател на мощност ......................... 112
зкривявания . .	...	. . 113
.•илвател на мощност .......................... 116
1 съотношения	.................................. 118
ла подаване възбудително напрежение................ 120
ически схеми на транзисторни усилватели на мощност .	122
. на	изчисление ...............................  125
> ратни връзки в н. ч. усилватели ...................... ...	133
нрегулатори .............................. . . 134
I. 1 атоден повторител ...................................... 141
48. Инверсии усилвателни стъпала ......................... .	143
РАЗ’ДЕЛЗ. ЕЛЕКТРОАКУСТИКА ............................................147
3.1.	Общи сведения и теория на звука ...........................147
3.2.	Образуване на звукови вълни, основни величинн и зависимости 148
3.3.	Сложни звукови колебания, тембър на звука, тон, шум ...	. 150
3.4.	Разпространение и свойства на звука....................... 152
3.5.	Особености при разпространението на звуковите вълни .... 156
3.6.	Разпространение на звуковите вълни на открито и в закрити по-
мещения .........................................................158
3.7.	Звукови източници и приемници .............................165
3.8.	Ултразвук ........................................... .	177
3.9.	Условие за естествено преобразуване и предаване на звука .	180
3.10.	Електроакустични преобразуватели .................... ....	182
3.11.	Микрофони ..............................................  186
3.12.	Видове микрофон» ........................................ 190
3.13.	Високоговорители . .	.	.	. 197
3.14.	Видове високоговорители ................................ .	202
3.15.	Акустично оформление на високоговорителя ....	. 207
3.16.	Общи сведения за звукозаписването .....................  .	210
3.17.	Електромеханично записване и възпроизвеждане на звука . . . 212
3.18.	Магнитен запис и възпроизвеждане .........................223
3.19.	Принцип на магнитния запис и възпроизвеждане, блокова схема 224
3.20.	Магнитен запис. Физически основи .......................  226
3.21.	Процес на магнитно записване. Записваща глава	. . 228
3.22.	Възпроизвеждане на магнитния запис .......................234
3.23.	Честотна характеристика на магнитния запис и възпроизвеждане,
корекция	............................................237
3.24.	Магнитофонни	глави ......................................239
3.25.	Магнитофонни	ленти ......................................241
-л \
248