А. Пистолькорс
Внутреннее сопротивление лампы.
Некоторые ошибочно полагают, что внутреннее сопротивление лампы можно определить, разделив анодное
напряжение на анодный ток по закону Ома 
, как для обычного проводника.
Этот расчет неправилен потому, что он не учитывает влияния сетки. На самом деле внутреннее сопротивление лампы мы можем
определить, если знаем, какое увеличение или уменьшение анодного тока создает то или другое изменение анодного
напряжения. Пусть анодное напряжение, которое раньше было 60, стало 80 вольт (мы добавили 20 вольт); если при этом ток
в цепи анода увеличился, скажем, с 1,5 до 2 миллиампер, то внутреннее сопротивление лампы мы найдем, разделив 80 — 60 =
20 вольт на 2 — 1,5 = 0,5 мА; это будет (20 * 1000) / 0,5 = 40000 ом. Мы конечно полагали, что и в первом и во втором
случае потенциал на сетке лампы был один и тот же. Если мы будем потенциал сетки менять и для каждого потенциала
определять внутреннее сопротивление лампы, то заметим, что оно меняется и весьма значительно.
Следовательно, внутреннее сопротивление лампы зависит от сеточного потенциала. Для примера на черт. 4 приведена кривая внутреннего сопротивления для лампы Микро ДС. Знать подобные кривые конструктору очень важно во многих случаях практики.
Мы можем построить кривую внутреннего сопротивления для любой лампы, если мы имеем ее характеристики. Пусть, напр., характеристики эти изображаются кривыми черт. 5. Мы видим, что, при потенциале сетки = +1 вольт, изменив анодное напряжение с 40 до 60 вольт (точки М, N) мы изменим анодный ток с 1,25 до 1,75 миллиампера (отсчет по вертикальной оси OJ). Следовательно, при этом потенциале сетки внутреннее сопротивление будет 40000 ом.
Коэффициент усиления.
Коэффициент усиления μ показывает насколько сильнее сеточное напряжение влияет на анодный ток по сравнению с анодным напряжением. Например (см. черт. 5), мы увеличили анодное напряжение на 20 вольт, анодный ток увеличился с 1,0 до 1,5 мА при потенциале сетки = 0. Если мы теперь при новом анодном напряжении уменьшим потенциал сетки на 2 вольта (см. точку C) мы опять вернем току его прежнее значение 1,0 миллиампер. Значит, 2 вольта на сетке производят такое же изменение анодного тока, что 20 вольт на аноде. Следовательно, коэффициент усиления μ для этой лампы будет 20 : 2 = 10. Величина μ тоже меняется для каждой лампы в зависимости от потенциала сетки, но сравнительно в небольших пределах. В среднем эта величина у нормальных ламп равна 8—10, но есть лампы у которых μ = 30 и выше (1).
Однако μ само по себе не определяет целиком усиления лампы. Усиление зависит от того, какая применена схема усилителя и какова нагрузка лампы, т. е. какое сопротивление включено в анодную цепь лампы.
На черт. 6 изображены различные типы нагрузок лампы, при чем между первыми тремя видами и двумя последними существует большая принципиальная разница. Первые три схемы усиливают главным образом напряжение и поэтому здесь усиление будет близко к μ и тем ближе, чем больше сопротивление, создаваемое усиливаемому току включением настроенного контура, дросселя или мегома. Усиленное напряжение подается на сетку следующей лампы, которая, ввиду большего сопротивления пути сетка—нить, тока почти не берет. В схеме четвертой и пятой требуется усиление мощности; кроме напряжения там от лампы берется еще усиленный ток. В случае телефона это понятно само собой; в случае трансформатора расход энергии об'ясняется тем, что вторичная обмотка трансформатора имеет большую собственную емкость, которая и будет пропускать ток, снижая напряжение на зажимах обмотки. Для получения наибольшего усиления в этом случае, сопротивление трансформатора или телефона, высчитанное или измеренное для усиливаемого переменного тока, должно быть равно внутреннему сопротивлению лампы. Кстати заметим, что сопротивление нагрузки влияет также и на самую характеристику лампы, изменяя ее наклон, но об этом подробнее поговорим в другой раз.
Следует иметь в виду, что высокий коэффициент усиления сопровождается большим внутренним сопротивлением лампы2), что вообще говоря невыгодно. Включаемое в анодную цепь сопротивление мы не можем сделать как угодно большим. Напр., для сопротивления трансформаторов существует предел в 25000—30000 ом (нужно помнить, что здесь все время говорится о сопротивлении переменному току). Большего нельзя добиться, потому, что с увеличением числа витков увеличивается утечка на токи через емкость обмоток. Следовательно, имея лампу с большим μ, а потому и с большим Ri мы, применяя трансформаторы, все равно ее использовать не сможем.
Наши лампы.
Подробных данных о всех катодных лампах советского производства еще не имеется. Мы ограничимся общей характеристикой имеющихся типов, чтобы дать возможность радиолюбителю ориентироваться в дальнейшем. Катодные лампы у нас вырабатываются Трестом Заводов Слабого Тока и Нижегородской радиолабораторией имени Ленина. Наибольшим распространением пользуются трестовские лампы типа "Микро" и Р5, принадлежащие обе к, так называемому, универсальному типу и отличающиеся лишь накалом (Микро — темный, Р5 — яркий накал). Лампы универсального типа имеют μ среднее = 8—12 и также среднее внутреннее сопротивление порядка 30000 ом. К этому же универсальному типу относятся Нижегородские лампы У (усилительная) и Д (детекторная) — обе яркие; последняя отличается более резким сгибом характеристики и предназначена для детекторных схем. Мощные лампы, как Трестовская УТ1 и Нижегородская 10-ти ваттная, обычно имеют небольшое внутреннее сопротивление, а след. и небольшое μ.
Из других типов можно указать на, сконструированную специально для микродина, "Малютку" (радиолаборатория им. Ленина), требующую всего 0,045А на накал при 2—3 вольтах, а также небольшое анодное напряжение — 6—12 вольт. В остальном ее данные примерно те же, что и универсального типа.
Что же касается двухсеточной лампы Треста — Микро ДС, то в зависимости от способа включения мы можем получить или (черт. 7) малое внутреннее сопротивление (до 5000 ом) и малое μ (около 5) или (черт. 8) большое μ, порядка 30—40 при большом Ri, доходящем до 200—300 тысяч ом.
Переходим к разбору типовых случаев.
Усилители низкой частоты.
В первых ступенях усиления н. ч. требуется обращать внимание главным образом на большое усиление, добиваясь наибольшего μ. Внутреннее сопротивление лампы при усилении дросселями или мегомами м. б. довольно большим, в трансформаторных же схемах не должно превышать 30000 ом.
В последней ступени, где требуется усиление мощности, особенно при громкоговорителях, лампа должна иметь малое внутреннее сопротивление и хорошую характеристику, сдвинутую в отрицательную сторону. Коэффициентом усиления здесь нужно жертвовать ради чистоты. Надо обращать особое внимание на правильный выбор анодного напряжения и сеточного смещения; легче всего это сделать, имея характеристику. Конечно, за недостатком других, здесь придется применять лампы универсального типа, повышая при этом анодный вольтаж и подбирая смещения. Но очень хорошо может быть здесь использована также двухсеточная лампа ДС по схеме черт. 7, требующая при этом всего 25 вольт на анод (смещение около 5 вольт). Для больших же громкоговорящих установок в последней ступени лучше всего применять мощные лампы УТ1 и 10-ваттные.
Усилители высокой частоты.
Здесь приходится бороться не столько с искажением, сколько с нежелательной генерацией собственных колебаний; как раз лампы с большим коэффициентом усиления особенно содействуют этой генерации, а потому от них нужно отказаться, употребляя μ средней величины (8—10). Часто для подавления нежелательной генерации приходится давать на сетку положительный потенциал; это, конечно, вызывает искажения усиливаемого тока, но следует иметь ввиду, что искажение в высокой частоте подчас мало влияет на чистоту звуковых токов, получающихся после детектирования. Положительный потенциал на сетке вызывает затухание колебаний потому, что при нем сетка начинает пропускать ток и забирает часть энергии возникших колебаний, которые гаснут. Наоборот, если мы хотим поддержать колебания, нужно давать на сетку небольшой отрицательный потенциал. Опасность возникновения колебаний уменьшается с увеличением длины волны и поэтому при усилении волн длиннее 3000 - 4000 м. можно пользоваться лампами с большим μ. Лампы с большим μ можно применять и в специальных схемах, устраняющих генерацию, как напр., в нейтродинах, но последние еще не вошли у нас в практику.
Кроме сказанного, лампы для усилителей высокой частоты д. б. обязательно жесткими, т.-е. хорошо откачаны. Следы газа в лампе отнимают часть энергии на попеременную электризацию частичек (диэлектрический гистерезис); при звуковой частоте потеря эта незначительна но при высоких частотах, чем короче волна, тем более она становится заметной. У нас хорошей жесткостью отличается лампа У Нижегородской РЛ.
Все сказанное выше справедливо и для детекторных ламп, для которых, кроме того, желателен возможно более крутой сгиб характеристики в нижнем конце.
Кроме того, если в цепь ее анода включен трансформатор или телефон, нужно следить, чтобы Ri было не больше 30000 ом.
В дальнейшем мы предполагаем дать подробные характеристики и описания всех ламп советского производства, что позволит радиоконструктору совершенно уверенно подходить к вопросу выбора лампы для своего приемника.
