Н. Изюмов.
Главное практическое преимущество лампы с катодной сеткой перед трехэлектродной лампой заключается в том, что может быть применена анодная батарея с низким напряжением. Это значительно удешевляет установку и уменьшает ее общий вес. Поэтому-то почти все схемы переносных, так называемых «дорожных» приемников используют именно двухсеточные лампы.
Кроме того, даже одна двухсеточная лампа дает большие возможности для экспериментов, так как катодная сетка на ряду с основной ролью может выполнять еще и другие, создающие каждый раз новую схему. Особенно успешно эта лампа применяется для регенеративных схем и для усиления высокой частоты.
На ряду с достоинствами нейтрализации пространственного заряда схемы с двухсеточными лампами имеют и свои недостатки. Так, например, все детали колебательных цепей для них необходимо конструировать с возможной тщательностью. Далее, всегда нужно помнить, что прямолинейный участок характеристики анодного тока благодаря большой крутизне укладывается в узких пределах сеточных напряжений, а потому требуется строгий выбор рабочей точки. С этой целью в схемах почти обязательно применяется точная регулировка накала (последовательно с высокоомным реостатом включается низкоомный), а желателен также и потенциометр для подбора сеточного смещения.
Простейшим случаем использования двухсеточной лампы является схема однолампового регенератора. В ней основная сетка снабжается грид-ликом, а катодная получает постоянное положительное напряжение от батареи цепи анода (А). Дли повышения избирательности параллельно катушке обратной связи и анодной цепи включают переменный конденсатор, хотя схема может работать и без него. Такой приемник изображен на рис. 1.
Положительное напряжение катодной сетки нейтрализует пространственный заряд, но энергия в ее цепи расходуется бесполезно. Поэтому желательно нейтрализующее напряжение брать возможно малым.
Наша лампа МДС хорошо работает при 10—15 вольтах катодной сетки и 15—20 вольтах анода. Впрочем, есть возможность при тщательном подборе рабочей точки ограничиться напряжением лишь от одной батареи накала, присоединяя к ее плюсу анод и вспомогательную сетку (рис. 2); такие схемы называются «солодинными» (один источник энергии). Принцип действия этих схем вполне подобен работе обычного регенератора.
Если вспомнить внутренние процессы двухсеточной лампы, то легко понять, как ведет себя ток катодной сетки в предыдущих схемах: он возрастает во время отрицательных полупериодов на основной сетке и убывает во время положительных. Эти пульсации очень удобно использовать для обратной связи, включив в цепь вспомогательной сетки катушку, воздействующую на приемный контур (рис. 3).
Изменения магнитного поля в катушке при правильном ее расположении наведут в приемном контуре электродвижущую силу, попутно с основной, и при достаточной связи смогут вызывать собственные незатухающие колебания в приемнике.
Схема работает как обычный регенератор.
Однако падающая («негативная») характеристика тока вспомогательной сетки позволяет еще более упростить эту схему, совместив обе катушки в одну (рис. 4). Этот тип двухсеточного регенератора носит название «негадин». Остановимся несколько подробнее на принципе его работы, так как на этот счет существует несколько различных мнений.
Пусть на рис. 5 верхняя кривая изображает напряжение пришедшего сигнала на катушке или, что то же, на катодной сетке-нити (падением напряжения на конденсаторе грид-лика пренебрегаем, так как его емкостное сопротивление при правильном расчете незначительно). Тогда ток в неразветвленной части цепи каждой сетки изобразится второй кривой, этот ток пульсирует, и его пульсации («переменная слагающая») по фазе противоположны напряжению анодной сетки благодаря падающей («негативной») характеристике. Третья кривая представляет собою колебательный ток в катушке или создаваемый им в этой же катушке магнитный поток; эта кривая отстает по времени от предыдущей приблизительно на четверть периода. Наконец, последняя кривая рисует нам электродвижущую силу, наводимую в той же катушке вышеуказанными изменениями магнитного потока; эта кривая отстает от третьей также на четверть периода.
В результате мы видим, что первая и последняя кривые изменяются одинаково (совпадают по фазе); а значит, рабочий процесс катодной сетки стремится поддержать основные колебания, подбавляя в контур энергию от нейтрализующей батареи.
Но как регулировать эту регенерацию, выбирая нужную ее степень для приема модулированных или незатухающих колебаний? Если в предыдущей схеме одну из катушек можно было сделать подвижной, то негадин, очевидно, такой возможности не дает. В этом кроется существенный недостаток: приходится регулировать накал и им устанавливать нужный режим приемника. Может, понятно, потребоваться выбор такого накала, который невыгоден для усилительных свойств лампы. С этой точки зрения отдельная катушка в цепи катодной сетки выгоднее.
Сравнивая схемы рис. 3 и 4 со схемами рис. 1 и 2, мы увидим за первыми (использующими ток катодной сетки) большое преимущество: в них лампа дает большее усиление, так как крутизна анодной характеристики повышается; это соображение необходимо пояснить.
В негадинных схемах цепь катодной сетки нагружена колебательным контуром (непосредственно или индуктивно). На этой нагрузке должна падать часть напряжения нейтрализующей батареи (правильнее, часть переменного напряжения, создавшегося при приеме сигналов в цепи катодной сетки).
Как же отозвется на работе катодной сетки такое непостоянство приложенного к ней напряжения? Это можно проследить следующим образом: оставив постоянным напряжение на аноде, будем, постепенно повышая напряжение катодной сетки, снимать ряд характеристик, уходящих все дальше влево (рис. 6). Чем выше напряжение, тем левее характеристика.
Теперь представим себе, что происходит быстрое повышение напряжения основной сетки в положительную сторону. Тогда ток катодной сетки падает, а вместе с тем освобождается часть напряжения, терявшегося на нагрузке. Очевидно, что рабочая точка с правых характеристик переходит в этом процессе на левые, как показывает на рис. 6 пунктирная кривая. Итак, падение тока внутренней сетки при наличии в ее цепи нагрузки происходит круче. Но мы можем считать примерно, что общий ток эмиссии равен сумме токов анода и катодной сетки; а раз последний ток круче падает, то естественно, что анодный круче возрастает (вторая пунктирная кривая на рис. 6).
Таким образом доказана выгода негадинных схем: увеличение крутизны анодной характеристики, дающее большую мощность в телефоне.
Из схем подобного рода интерес представляет еще одна, в которой лампа одновременно играет роль усилителя высокой частоты и детектора (рис. 7). Здесь воздействие приходящих колебаний на основную сетку создает в анодной цепи слагающую тока высокой частоты, для которой нагрузкой является катушка L1; она передает колебания в контур L2C1 катодной сетки, а последняя детектирует колебания, позволяя им воздействовать на телефон.
Процесс детектирования здесь интересен и несколько отличен от детектирования в обычном аудионе. Рабочая точка должна находиться на одном из перегибов характеристики катодной сетки. Такое требование, а также требование тщательного подбора связи между катушками L1 и L2 делают схему, весьма любопытную по существу, сравнительно мало распространенной.
1) См. «Р. В.», № 1.