"Радио Всем", №6, июль 1926 год, стр. 8-10
Инж. Г. Гартман.
При выборе той или иной приемной схемы стремления радиолюбителя обычно сводятся к следящим двум пунктам: во-первых, получение наилучших результатов приема, будь то возможность принимать наиболее отдаленные станции, или осуществлять громкоговорящий прием близлежащих станций, и, во-вторых, сокращение стоимости установки. Одно как будто противоречит другому, так как всякое усложнение схемы или увеличение количества ламп неминуемо вызывает увеличение расходов как на приобретение лишней лампы, так и на питание ее энергией накала. Но если разобраться в работе различных приемных устройств, то увидим, что с одинаковым числом ламп получаются не одинаковые результаты приема.
Из этого следует, что лампа во всех схемах не используется одинаково. Катодные приемные лампы, как и всякие другие электрические приборы дают наибольшую полезную работу тогда, когда они работают с полной нормальной нагрузкой. В этом случае коэффициент полезного действия, т.-е. отношение полезно использованной энергии ко всей затраченной энергии будет наибольшим. Так, например, расход энергии на накал лампы будет происходить независимо от того, используется ли полезно полностью весь анодный ток или только маленькая часть его; очевидно, что в первом случае коэффициент полезного действия будет больше, чем во втором. В простейших ламповых приемных схемах лампа является либо детектором, либо усилителем низкой частоты, либо усилителем высокой частоты. В регенеративных или аудионных схемах лампа используется уже больше — одна и та же лампа является и детектором и генератором местных колебаний и, отчасти, усилителем.
В рефлексных же схемах лампа служит для одновременного усиления и высокой и низкой частоты, т.-е. используется принцип двойного усиления. Вместо двух ламп, усиливающих одна — высокую, а другая — низкую частоту, действие которых схематически изображено на черт 1,a работает всего одна лампа, выполняющая обе функции одновременно, как это изображено схематически на черт. 1,b. Вполне естественно, что во втором случае лампа будет более нагружена, чем каждая из двух ламп схемы "a" в отдельности, а расход энергии на накал будет вдвое меньше для схемы "b", нежели для "a".
Постараемся разобраться, каким образом осуществляется двойное усиление и когда оно возможно.
Мы уже знаем, что при работе лампы в качестве усилителя колебаний используется средняя прямолинейная часть AB характеристики (черт. 2). Обычно при усилении как высокой, так и низкой частоты используется лишь маленькая часть этого прямолинейного участка характеристики, так как амплитуды налагаемых на сетку (точнее выражаясь, подводимых к зажимам сетка-нить) колебаний очень малы, т.-е. мы имеем приблизительно картину, изображенную на черт. 2. Подводимые к сетке лампы колебания с амплитулой ab вызывают колебания анодного тока с амплитудой a¹b¹. Как это видно из черт. 3, полезно используется лишь отрезок характеристики mn. Отрезки же Am и nB¹ 1), которые также пригодны для усиления без искажения, остаются неиспользованными. Следовательно, лампа работает не с полной полезной нагрузкой.
Так как обычно в приемных схемах ни при усилении высокой частоты, ни при усилении низкой частоты вся прямолинейная часть характеристики не используется, возник вопрос о более рациональном использовании работы лампы путем одновременного усиления в ней и высокой и низкой частоты. Вопрос этот нашел свое разрешение в изобретении рефлексной схемы, изображенной в простейшем виде на черт. 3. Здесь осуществляется работа по принципиальной схеме, изображенной на черт. 1-b. Колебания высокой частоты, индуктируемые приходящими электромагнитными волнами в антенне, подводятся к сетке лампы. Лампой эти колебания высокой частоты усиливаются, а затем в детекторном контуре, связанном с колебательным контуром в анодной цепи, выпрямляются и превращаются в колебания низкой частоты. Полученные таким путем колебания низкой частоты подводятся к зажимам первичной обмотки трансформатора низкой частоты, с вторичной обмотки которого они подводятся снова к сетке лампы, откуда после вторичного усиления они уже попадают в телефон. Итак, в анодной цепи и цепи сетки лампы имеются колебания и высокой и низкой частоты; следовательно, является необходимым практически их как-то разделить, так как в телефон должны попасть только колебания низкой частоты, а колебания высокой частоты должны быть использованы детекторным контуром. Вспомним для этого кое-что из электротехники. Если мы имеем самоиндукцию L и емкость C, включенные параллельно (черт. 4), и через них будем пропускать переменный ток, то, известно, что самоиндукция L представит переменному току некоторое индуктивное сопротивление (выражаемое величиной ωL), а емкость C — емкостное сопротивление (1/(ωC)) 2).
Чем больше будет частота (f) тока, тем большее сопротивление будет для этого тока представлять самоиндукция и тем меньшее — емкость. Пропуская по цепи а—в (черт. 4) одновременно токи высокой и низкой частоты, мы в точке разветвления с отделим оба тока друг от друга. Так как емкость C для токов высокой частоты представит по сравнению с ωL ничтожное сопротивление; то токи высокой частоты пройдут через ветвь с конденсатором. Для низкой же частоты будет обратное: ωL будет мало по сравнению с 1/(ωC) и почти весь ток низкой частоты пройдет через L 3).
Используя самоиндукцию обмоток телефона и блокируя их конденсатором порядка 500—3000 см., мы пропустим колебания низкой частоты через обмотки телефона, а колебания высокой частоты минуют их, пройдя через конденсатор C. Кривые колебаний в различных частях схемы (черт. 3) представлены на черт. 5. Кривая а представляет модулированные колебания высокой частоты, подводимые от антенны к сетке m нить лампы. После выпрямления кристаллическим детектором, мы в детекторном контуре, в который включена первичная обмотка трансформатора низкой частоты, имеем колебания, изображенные на черт. 5-в. Через обмотку трансформатора проходят колебания, изображенные в виде кривой огибающей отдельные выпрямленные импульсы выс. частоты. Во вторичной обмотке трансформатора Тр получаются колебания с, которые подаются на сетку лампы одновременно с колебаниями, изображенными кривой а. В результате сложения кривых а и с получается кривая d тех колебаний, которые фактически подводятся к сетке лампы, работающей по принципу двойного усиления.
Если кривую d графически изобразить на характеристике лампы (черт. 2), то получим картину (черт. 6) изменения анодного тока. Как это наглядно видно из черт. 6, максимальная амплитуда колебаний тока в анодной цепи равна сумме максимальных амплитуд токов высокой и низкой частоты. Прямолинейная часть характеристики используется больше, чем это происходило бы при усилении одной только частоты.
Из сказанного вполне ясно видно, что для работы рефлексной схемы без искажения безусловно необходимо использовать только среднюю прямолинейную часть характеристики лампы. Предпочтение нужно отдать лампам с длинными и прямолинейными характеристиками. Рабочую точку лампы нужно выбирать возможно ближе к середине характеристики, причем ее нужно выбирать в отрицательной части сеточного потенциала, т.-е. нужно дать на сетку некоторый отрицательный потенциал (например, ао на черт. 6). Для ламп "Микро" обыкновенно достаточно присоединение цепи сетки к отрицательному полюсу нити накала. Это делается для того, чтобы не получать искажения от тока сетки ig, появляющегося при положительных напряжениях сетки. Для улучшения работы лампы в рефлексных схемах рекомендуется давать повышенное анодное напряжение и накал. Первое сдвигает всю характеристику влево — в отрицательную часть сеточного потенциала, а второе удлиняет прямолинейную часть характеристики. Принцип двойного усиления можно применять также и во многоламповых схемах, причем существует несколько основных систем распределения нагрузок отдельных ламп. Тут необходимо, однако, упомянуть, что многоламповые рефлексные схемы очень склонны к генерированию различных собственных колебаний, которые искажают прием, а иногда его совершенно уничтожают. Значение паразитных колебаний возрастает приблизительно пропорционально квадрату числа ламп. Эти собственные колебания могут возникнуть, вследствие неправильного расположения отдельных частей схемы, или вследствие случайного образования различных колебательных контуров из самоиндукций первичных обмоток трансформаторов низкой частоты и распределенной емкости тех же обмоток и т. п. Поэтому при сборке многоламповых рефлексных схем с трансформаторами низкой частоты необходима особенная тщательность работы и проверка действия отдельных элементов схемы.
Существующие принципиальные схемы включения ламп при многоламповом рефлексном приеме показаны схематически на черт. 7, причем в качестве примера приведены трех и двухламповые схемы с кристаллическим детектором.
Схема «а» (черт. 7) изображает обычную рефлексную систему: ток высокой частоты усиливается последовательно во всех лампах, затем выпрямляется детектором и преобразуется в ток низкой частоты, который подводится к сетке первой лампы, затем последовательно усиливается всеми лампами и попадает в телефон. Недостатком этой системы является неравномерная нагрузка отдельных ламп. К первой лампе подводятся наименьшие колебания высокой и низкой частоты, к последней же — колебания, усиленные во всех предыдущих лампах. Таким образом, может случиться, что последняя лампа окажется перегруженной, что неминуемо вызовет искажение приема. Более равномерное распределение нагрузки между лампами осуществляется в так называемой инверсной системе — иногда ее называют системой дуплекс (черт. 7—в). В этой системе колебания высокой частоты также проходят последовательно через все лампы, но колебания низкой частоты проходят через все лампы последовательно в обратном порядке, т.-е. сперва через последнюю, затем предпоследнюю и т.д. и попадают в телефон после первой лампы. Этим достигается то, что к первой лампе подводятся наименьшие колебания высокой частоты и усиленные во всех остальных лампах колебания низкой частоты, а к последней, наоборот, усиленная во всех предыдущих лампах высокая частота и наименьшая низкая частота. Однако, несмотря на эти явные преимущества перед обычной рефлексной системой, инверсная система обладает по сравнению с первой одним большим неудобством — значительно большей склонностью к генерированию различных собственных паразитных колебаний, так как в этой системе монтаж соединений между отдельными лампами значительно усложняется. Схема, изображенная на черт. 7—с, известна под названием приморефлексной, или по имени ее автора — схемы Скотт-Таггарта. В этой схеме для двойного усиления используется первая лампа, а вторая служит только для усиления низкой частоты.
Кроме этих основных систем рефлексных приемных схем существуют еще двух— (черт. 7—d) и трехламповые схемы, в которых для двойного усиления используется лишь последняя лампа, а первая или первые две служат только для усиления высокой частоты. Эти схемы получили в американской практике названия «диорефлексной» и «триорефлексной».
Во всех разобранных нами выше схемах мы применяли кристаллический детектор, который, однако, всюду может быть заменен ламповым детектором. Но так как каждая лишняя лампа в приемной схеме увеличивает не только ее стоимость, но также и склонность всей схемы к генерированию различных мешающих колебаний, то следует предпочесть кристаллический детектор перед ламповым. Однако, при некоторых условиях все же необходимо применять в качестве детектора лампу. При наличии в схеме нескольких ступеней усиления высокой частоты, кристаллический детектор может оказаться перегруженным, что вызовет искажение приема и понижение усилительного действия всей схемы, сводя на-нет все выгоды двойного усиления. В этом случае без лампового детектора не обойтись. Наилучшей детекторной парой для рефлексных схем является карборунд с бронзой (или гален), выдерживающая большие нагрузки. Для регулировки, т.-е. нахождения лучшей детектирующей точки желательно для карборундового детектора применять добавочный потенциал, изменяемый потенциометром, как это показано на черт. 3.
Описание существующих рефлексных схем, их классификацию и указание способов включения ламп в многоламповых схемах, мы дадим в следующем номере "Радио Всем".
1) При усилении на участке B¹B произойдет уже искажение, вызываемое наличием тока сетки ig.
(назад)
2) ω = так называемая "пульсация" или еще угловая скорость, ω = 2πf, где f — частота переменного тока или иначе число периодов, а π — некоторое число равное 3.14 (отношение длины окружности к ее диаметру).
(назад)
3) Для пояснения сказанного, приведем численный пример. Для тока разговорной частоты в 1000 пер. в секунду, емкость в 1000 см = ¹/₉·10-8F представляет собой сопротивление в 1/(ωC) = 1/(2π·1000·¹/₉·10-8) = 143000 ом, а для тока высокой частоты в 106 пер. в сек., соответствующего колебаниям с длиной волны в 300 метров, та же емкость представит собой сопротивление 1/(ωC) = 1/(2π·106·¹/₉·10-8) = 143 ома, т.-е. в тысячу раз меньше.
(назад)