"Радио Всем", №8, сентябрь 1926 год, стр. 9-10
Инж. Г. Гартман
Обычный правильно рассчитанный и сконструированный усилитель высокой частоты является почти идеальным прибором для усиления принимаемых колебаний, так как усиление в нем происходит почти без искажений. Однако, при наличии нескольких ступеней усиления он все же обладает одним существенным недостатком — склонностью к генерированию собственных колебаний, в результате чего прием часто сильно искажается, появляется свист и хрипение, а иногда прием становится невозможным.
Для лучшего уяснения этого явления рассмотрим одну ступень усиления высокой частоты с настроенными сеточным и анодным контурами (черт. 1). Тут необходимо заметить, что обычно в усилителях высокой частоты настраивается один из этих контуров, следовательно, конденсатор настройки приключается либо к катушке цепи сетки, либо к катушке анодного контура. Однако, при усилении более или менее коротких волн, когда особенно резко проявляется склонность усилителя к самогенерированию, часто собственная емкость катушки и емкость подводящих проводников образуют с самоиндукцией катушки колебательный контур. Поэтому мы для наглядности рассмотрим ступень усилителя с настраивающимися контурами в обоих цепях.
Для получения наилучшего приема оба контура настраиваются точно на приходящие колебания, т.-е. на одну и ту же длину волны.
В этом случае два колебательных контура K1 и K2 связаны между собою емкостью, образованной внутри лампы между пластиной анода и сеткой, а также подводящими к ним проводниками. На чертеже 1 эта емкость Сас схематически изображена пунктиром.
Для более ясного представления оба колебательных контура с их емкостной связью могут быть изображены схематически, как на черт. 2, где сохранены обозначения, черт. 1.
При возникновении колебаний в контуре K1, хотя бы от приходящих колебаний, изменения напряжения между точками 1 и 2 вызовут через емкость Сас такие же изменения напряжения между точками 3 и 4, а т. к. оба контура настроены в резонанс, т.-е. на одну и ту же длину волны, то возникающий вследствие колебаний напряжения между точками 3 и 4 ток послужит причиной возникновений колебаний в контуре K2, которые однако будут быстро затухать (в виду наличия сопротивления).
При включенных накале лампы и анодной батарее колебания в контуре K2 в некоторых случаях не будут затухать, а превратятся в незатухающие, т. к. потеря энергии будет пополняться от анодной батареи через лампу, под влиянием колебаний сеточного контура K1, возбуждаемого теперь от контура K2 через емкостную связь Сас. Короче говоря, у нас будет ламповый генератор с колебательными контурами в цепях анода и сетки и емкостной обратной связью, известный под названием генератора Кюн-Хут'а, который будет генерировать собственные колебания, менее всего желательные в усилителе высокой частоты.
Существует, правда, ряд мероприятий, понижающих это вредное свойство усилителей высокой частоты, как, например, понижение тока накала, искусственное увеличение затухания в промежуточных контурах путем увеличения их сопротивления, расстройка контуров и т. п., но все они одновременно с понижением вредных склонностей усилителя понижают также его усилительную способность, иногда до ⅓ и даже ⅕ нормального. В этом случае работа усилителя будет уже чрезвычайно неэкономна.
Но так как усилитесь высокой частоты является при отсутствии возможности самогенерирования очень хорошим и ценным прибором, то само собою напрашивалась мысль, как эту возможность устранить. Вопрос сводился к тому, чтобы каким-то путем уничтожить или обезвредить существующую в усилительных схемах емкостную связь между отдельными контурами и ступенями, играющую роль обратной связи.
Уничтожить внутриламповую емкость между сеткой и анодом путем переконструирования лампы не удается, т. к. расстояние между этими двумя электродами должно быть строго определенным и изменять его, не изменяя этим свойства лампы, нельзя.
Существует возможность эту емкость уменьшить, устроив для анода и сетки выводы в противоположных концах лампы (вывод анода через стекло баллона), уничтожив таким путем емкость между подводящими внутри лампы проводниками 1).
Но емкость между анодной пластиной и сеткой сохраняется и, несмотря на свою ничтожную величину 3—4 сантиметра, достаточна для обратной связи и возникновения генерации.
Итак, механическим путем уничтожить емкостную связь не удается, но зато удается ее обезвредить электрическим путем.
Существуют два довольно сложных метода обезвреживания влияния емкостной связи или ее нейтрализации, а именно:
Оба метода основаны на том, чтобы парализовать действие емкостной связи созданием тока, противоположного по направлению току, протекающему через емкость Сас.
На черт. 3 изображена принципиальная схема метода вспомогательного контура. Возникающие, при наличии колебаний в контуре K1 вследствие емкостной связи Сас изменения напряжения между точками 3 и 4 создают некоторый ток через катушку L2 который, предположим, в данный момент имеет направление, указанное на чертеже стрелкой. Если в этот же момент с помощью вспомогательного контура Kэ индуктировать в катушке L2 такую электродвижущую силу, которая в L2 создаст ток, равный по амплитуде и противоположный по направлению току от емкостной связи, то оба тока в катушке L2 взаимно уничтожатся и, следовательно, влияние емкостной связи сведено к нулю.
Основным условием для успешного действия этого метода является, следовательно, то, чтобы индуктируемые вспомогательным контуром в катушке L2 колебания были равны по величине и обратны по направлению колебаниям, возникающим в L2 благодаря емкостной связи. Практически это достигается иаменением связи между катушками L1 и Lа, а также Lв и L2 и изменением емкости конденсатора Са.
Однако, действие этого метода зависит от длины волны принимаемых сигналов. Если емкостная связь скомпенсирована вспомогательным контуром для одной какой-либо волны, то при переходе к другой волне необходимо опять производить регулировку элементов вспомогательного контура.
Поэтому метод этот не нашел применения в любительской практике, а используется лишь в некоторых специальных устройствах.
Второй метод, действие которого не зависит от длины волны принимаемых сигналов, это метод моста. Он основан на принципе моста Уитстона и заключается в следующем. Если собрать цепь (мост) из двух конденсаторов и двух катушек, как это изображено на черт. 4, и к точкам 1 и 2 присоединить какой-либо источник переменного тока, то при определенном соотношении величины емкостей и самоиндукции в ветвях моста 2) разность напряжения между точками 3 и 4 будет равна нулю, т.-е. ток по цепи 3—4, являющейся диагональю моста, не пойдет и включенный в нее измерительный прибор отклонений не даст.
Схема применения этого метода для компенсирования или нейтрализации действия емкостной связи между двумя колебательными контурами представлена на черт. 5.
Для сравнения ее с принципиальной схемой моста (черт. 4) обозначения отдельных элементов и точек соединения на ней соответствуют обозначениям черт. 4. Источником переменного тока на черт. 5 является колебательный контур K1. Переменный конденсатор С2 при нейтрализации никакого значения не имеет, т. к. он включен в диагональ мостика между точками 3 и 4, разность напряжений между которыми при полной нейтрализации должна быть равна нулю.
Использование этого метода в усилителе высокой частоты показано на черт. 6.
Обозначения на нем соответствуют обозначениям на черт. 5, поэтому схема не требует дальнейших пояснений, кроме выяснения назначения Cдоб.
Так как при равенстве L' и L'', C3 должна равняться внутриламповой емкости Сас, т.-е. 5—6 сантиметрам, то для более удобной регулировки параллельно емкости Сас присоединен небольшой переменный конденсатор Cдоб., обозначенный на черт. 5 пунктиром.
Схема эта впервые применялась, кажется, Скотт-Таггартом и дает точную и уверенную нейтрализацию емкостной связи между сеточным и анодным контурами усилителя.
Однако, тот принцип нейтрализации емкостной связи в усилителях, который получил благодаря своей простоте столь широкое распространение в радиолюбительской практике Америки и Европы, и само название — нейтродинный прием — обязаны мысли проф. Hazeltine'а.
Для предупреждения возможности самогенерирования усилителей проф. Hazeltine предложил применять специальный нейтрализующий конденсатор, получивший название нейтродон.
Способ нейтрализаций Hazeltine'а значительно проще описанных выше способов и в принципе представлен на черт. 7. При наличии колебаний в контуре K1, ток от него направится от точки 1 через Сас и Сн и пройдет по катушкам L2 и Lн по направлению стрелок. Так как катушки намотаны в противоположных направлениях, то ток, протекающий по катушке Lн будет в L2 индуктировать такую электродвижущую силу, которая создаст в ней ток, направленный против стрелки 3).
Нейтрализация осуществляется и в том случае, если контур K2 явится источником энергии.
Описание применения этого метода в усилительных схемах, описание существующих нейтродинных схем, их классификацию и указания конструктивных данных нейтродинных усилителей мы дадим в следующих номерах "Радио Всем".
1) Отдельные выводы для анода и сетки через баллон лампы делаются с целью уменьшения емкости анод-сетка в специальных лампах для работы короткими волнами. Отдельный вывод для анода устраивается также в мощных лампах, но уже для лучшей изоляции, т. к. к аноду подводится высокое напряжение и обычная изоляция между ножками лампы является недостаточной.
(назад)
2) Как показывает теория, соотношение это для черт. 4 будет представлять следующее выражение:
где С — емкость и L — самоиндукция.
(назад)
3) Для полной нейтрализации необходимо, как показывает теория, соблюдение следующего соотношения:
где Nн и N2 числа витков катушек Lн и L2.
Если N2 и Nн равны, Сн будет равна емкости Сас.
(назад)
