 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Устройство и работа лампового усилителя
|
|
Усилители предназначены для усиления электрических сигналов, имеющих весьма разнообразную структуру. Это могут быть непрерывные сигналы и импульсы, высокочастотные сигналы величиной в сотые и тысячные доли вольта, наводимые в антеннах приёмных устройств, и сигналы низкой частоты, которые необходимо усилить. Например, в тех же радиоприёмных устройствах, после их детектирования.
В настоящее время широко применяются многокаскадные схемы усилителей, построенных на многоэлектродных лампах и транзисторах.
Для лучшего уяснения принципа усиления рассмотрим однокаскадную схему, построенную на триоде (рис.2.2.а). Такие усилители называются реостатными, или усилителями на сопротивлениях, и иногда находят применение в диапазоне ультракоротких волн.
Элементами усилителя являются:
1) лампа - триод;
2) сопротивление анодной нагрузки - Ra;
3) переходная цепь - RC;
4) источники питания анодной - Ea, и сеточной - Eg цепи.
Напряжение, создаваемое на сетке источником Eg должно быть отрицательным по отношению к катоду, а величина этого напряжения должна быть больше по своему абсолютному значению возможных амплитудных изменений входного сигнала. Это условие необходимо выполнить для исключения появления сеточного тока и, как следствие, искажений в выходном сигнале.
|
Процессы, происходящие в усилителе, поясняются графиками, приведёнными на рисунке 2.2.б.
Во время от 0 до t1 входной сигнал отсутствует, в анодной цепи течёт постоянный ток Iao, называемый током покоя. Величина этого тока определяется динамической характеристикой лампы. Отличие этой характеристики триода от статических анодно-сеточных состоит в том, что она учитывает изменение тока анода не только от изменения напряжения на сетке лампы, но и от изменения анодного напряжения при наличии в цепи анодной нагрузки Ra. В электрических схемах такая нагрузка присутствует практически всегда. При этом необходимо учесть, что напряжение источника Ea, не меняется. Кривая динамической характеристики аналогична статическим, но расположена более полого. В результате этого напряжение на аноде лампы Uao меньше напряжения Ea и определяется как: Uao = Ea – Urao или Uao = Ea - Iao * Ra
Ток Iao постоянен, следовательно, тока в выходной цепи нет. Падение напряжения на сопротивление R переходной цепи также отсутствует. Следовательно, во время от 0 до t1 выходного сигнала нет, а конденсатор C заряжен до потенциала, равного Uao.
При подаче на вход усилителя переменного напряжения будет изменяться и результирующее напряжение на сетке лампы Ug, так как это есть алгебраическая сумма численных значений напряжений Eg и Uвх в каждый момент времени.
Напряжение на сетке Ug, оставаясь отрицательным, изменяется по закону изменения входного сигнала, тогда и величина анодного тока Ia начнёт изменяться по тому же закону (t1 - t3). Рабочий участок динамической характеристики лампы за счёт отрицательного смещения Eg выбирается таким, чтобы он был прямолинейным и не возникал сеточный ток (рис.2.2.б). Усилитель при этих условиях не будет искажать форму сигнала.
В любой момент времени сумма падений напряжений на анодном сопротивлении и самой лампе равна напряжению Ea анодного источника питания.
Выходное напряжение усилителя в предлагаемой схеме снимается с промежутка анод-катод лампы. В реальных схемах усилителей с целью обеспечения возможности построения многокаскадных схем с одним источником анодного питания реализуется именно такой способ получения выходного усиленного напряжения. Теоретически выходной сигнал можно снимать и с сопротивления анодной нагрузки Ra .
Наличие выходного напряжения, начиная с момента времени t1, обусловлено изменением анодного тока Ia и анодного напряжения Ua .
Переходная цепь RC служит для отделения постоянной составляющей анодного напряжения от переменной. Емкость конденсатора C и величина сопротивления R выбираются достаточно большими. При этом ёмкостное сопротивление оказывается малым по сравнению с величиной сопротивления R. Следовательно, амплитуда переменного выходного напряжения на сопротивлении R практически равна амплитуде переменной составляющей анодного напряжения Ua. Постоянная составляющая выделяется на конденсаторе C.
Рассмотрим фазовые соотношения входного и выходного напряжений в схеме усилителя. Из рисунка 2.2.б видно, что анодный ток совпадает по фазе с входным сигналом. Переменная составляющая Ua противофазна переменной составляющей анодного тока Ia, так как в любой момент времени справедливо:
Uа = Ea - Ia * Ra
Следовательно, при увеличении анодного тока напряжение на аноде лампы уменьшается и наоборот.
Таким образом, каскад реостатного усилителя изменяет фазу усиливаемого напряжения на 180 градусов.
Одной из основных характеристик усилителя является коэффициент усиления каскада. Это число, показывающее, во сколько раз напряжение на выходе каскада усиления больше, чем на выходе:
K = Uвых / Uвх
Зависимость коэффициента усиления реостатного усилителя от его параметров определяется выражением:
K = m * Ra
Ra + Ri
где: m - коэффициент усиления лампы;
Ra - величина сопротивления анодной нагрузки;
Ri - внутреннее сопротивление лампы.
Из последнего равенства следует, что для улучшения усилительных свойств схемы необходимо увеличивать параметр Ra. Однако, с ростом величины анодного сопротивления кривая динамической характеристики лампы (рис.2.2.б ) становится более пологой. Это значит, что при той же амплитуде входного напряжения амплитуда переменной составляющей анодного тока уменьшается, то есть, коэффициент K, начиная с некоторого момента, не возрастает. Поэтому в реальных схемах: Ra = (3 ¸ 4) Ri,a K = (0.7 ¸ 0.8) m
Заметим, что коэффициент усиления реостатного усилителя всегда меньше, чем коэффициент усиления лампы: K < m.
Вывод: усилители на электронных лампах и полупроводниковых приборах широко применяются в трактах приема и обработки сигналов, изучаемых РЭС и предназначены для их усиления и преобразования.
Дата публикования: 2014-10-30; Прочитано: 1790 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
