Когда понятно, как работает делитель напряжения, проще понять работу лампового усилителя. Физика лампы проще чем физика транзистора, и на примере лампы соответственно проще описываются принципы управления — а именно на этих принципах основаны процессы усиления, генерации и обработки в радиоэлектронных устройствах.
Мы будем рассматривать эту схему включения лампового триода.
Триод включен в схему с общим катодом
Вначале — несколько слов о том, как работает ламповый триод. Катод «к» нагревается спиралью накаливания (показана на схеме под катодом, подключение электропитания нагрева опущено чтобы не усложнять рисунок). Электроны, эмитируемые катодом под воздействием нагрева, притягиваются к аноду «а», на который подан положительный потенциал от батареи E2 через резистор R1. За счет этого потока электронов через лампу течет ток. Резистор R1 ограничивает ток через лампу, когда она полностью открыта, и одновременно задает правильное положение рабочей точки на прямой нагрузки (о рабочей точке и прямой нагрузки будет сказано далее).
Лампа — это печка с заслонкой
Вот и все. Катод — это печка, которая испускает дым, дым проходит по трубе (по лампе) потому что наверху расположена вытяжка (анод).
Электроны пролетают через сетку «с» с разной степенью успешности и через анод текут дальше, через резистор R1 к положительному полюсу батареи E2. Лампа «открыта». Сетка играет ключевую роль в работе лампы — она является элементом управления, который уменьшает анодный ток. Если на сетку подать отрицательное напряжение (как сделано в нашей схеме с помощью регулируемого источника напряжения E1), то за счет отрицательного заряда (электрон тоже отрицательно заряжен) и отталкивания электронов сетка будет тормозить поток. Чем больше отрицательный заряд на сетке, тем скуднее поток электронов и меньше анодный ток лампы. При определенном значении сеточного напряжения лампа «запрется» — ток через нее не будет проходить совсем.
Возвращаясь к аналогии с печкой, которая дымит, сетка играет роль печной заслонки. Вытащили заслонку — дым пошел, задвинули — перекрыли поток. Еще одно важное замечание: на рисунке приведена схема включения с общим катодом. Это означает, что управляющее сеточное напряжение прикладывается относительно катода. Это так, поскольку и катод и общая цепь батареи E1 соединены вместе (через «землю»). Включение с общим катодом является самым распространенным. Есть и другие схемы включения, но мы их рассматривать не будем. Нам важно понять сам принцип, а он везде одинаков.
Узнаем делитель напряжения
Еще раз внимательно смотрим на схему и замечаем, что резистор R1 и лампа образуют делитель напряжения. В этом делителе, подобно микрофону в предыдущей статье, лампа обладает свойством изменения сопротивления под влиянием внешнего воздействия. Только на этот раз это не голос, как в микрофоне, а изменение отрицательного сеточного напряжения. Чем больше минус на сетке — тем сильнее запирается лампа — тем выше ее сопротивление (нижний резистор делителя) — тем выше выходное напряжение анода Ua. Чем меньше минус на сетке — тем больше открывается лампа и ниже ее сопротивление — тем ниже напряжение на аноде Ua.
Вы наверное уже заметили что на сетку мы старательно подаем только отрицательное напряжение. Можно конечно подать и положительное, но это уже моветон и нарушение режима работы — электроны конечно будут ускоряться, ток через лампу еще возрастет, но сетка начнет выполнять роль анода, поскольку она становится под положительным потенциалом. Поэтому — подавать на сетку только минус!
Мы хотим знать…
Теперь, когда мы разобрались с включением и физикой процесса, обратимся к цифрам. Нам интересно знать следующее:
- при каком отрицательном напряжении на сетке лампа запрется совсем (ток через нее будет равным нулю);
- какой будет ток через лампу если она полностью открыта (при нулевом напряжении на сетке), заодно — какое при этом будет напряжение на аноде;
- какой будет ток через лампу и напряжение на аноде если входное напряжение на сетке равно допустим минус 1 В;
- какой будет ток через лампу и напряжение на аноде если входное напряжение на сетке равно допустим минус 2 В;
и наконец (забегая вперед):
- если подать на лампу переменное напряжение амплитудой 1 В, переменное напряжение какой амплитуды будет на аноде?
Вы наверное уже поняли, к чему последний вопрос. Мы уже близко подобрались к тому, чтобы использовать эту схему в качестве лампового усилителя, возможно во входном каскаде высококачественного микрофонного усилителя звука, и хотим знать какой будет коэффициент усиления. Но обо всем — по порядку.
Ответы на эти вопросы — в следующей статье.
Ответить