14-5. Характеристики и параметры простейшего каскада усиления

Для анодной цепи (рис. 14-15, а) можно написать:

откуда анодный ток

Зависимость анодного тока от анодного напряжения можно представить графически прямой, называемой нагрузочной прямой.

Рис. 14-16. Анодная динамическая характеристика — нагрузочная прямая.

Ее можно построить по двум точкам. Из (14-11) следует, что при (лампа заперта) анодное напряжение равно э. д. с. анодного источника Откладывая на оси абсцисс напряжение получим одну точку (Б) характеристики (рис. 14-16).

Приравняв нулю анодное напряжение из (14-11), получим Откладывая на оси ординат найденное значение тока, получим вторую точку (В) характеристики. Прямая, соединяющая точки Б и В, представляет собой нагрузочную, прямую, т. е. при .

Зависимость анодного тока от сеточного напряжения при наличии постоянного нагрузочного сопротивления в анодной цепи триода и при неизменной э. д. с. при и , называется анодно-сеточной характеристикой каскада.

Рис. 14-17. Схема соединения для снятия характеристик простейшего каскада на триоде.

Схема соединения для снятия характеристик каскада (рис. 14-17) отличается от схемы рис. 14-5 для снятия статических характеристик лампы только тем, что в анодной цепи включено сопротивление нагрузки

Установив номинальное напряжение накала при постоянных значениях изменяют сеточное напряжение и при различных значениях его записывают сеточпое напряжение и анодный ток.

По полученным данным строится характеристика.

На рис. 14-18 показана анодно-сеточная характеристика (абвг) и статические анодно-сеточные характеристики триода.

Рис. 14-18. Анодно-сеточная (рабочая) характеристика каскада.

При сеточном напряжении, равном напряжению запирания анодный ток равен нулю естественно, равно нулю и падение напряжения на нагрузке и анодное напряжение равно э. д. с. источника . Точка а (рис. 14-18) является общей начальной точкой для характеристик лампы и каскада.

При увеличении сеточного напряжения появляется анодный ток. Если бы анодного сопротивления не было, то анодный ток изменялся бы по статической характеристике лампы, снятой при Наличие анодного сопротивления обусловливает падение напряжения на нем а анодное напряжение триода уменьшается до Следовательно, значению тока должна соответствовать ордината характеристик каскада и лампы (точка б), снятой при анодном напряжении При дальнейшем уменьшении сеточного напряжения анодный ток увеличивается, соответственно увеличивается и падение напряжения на сопротивлении Анодное напряжение триода при этом уменьшается, принимая по очереди значения и т. д. При анодном напряжении току Г соответствует точка в, принадлежащая этим характеристикам, при напряжении току соответствует точка .

Таким образом, при уменьшении отрицательного сеточного напряжения анодное напряжение уменьшается, а анодный ток изменяется по характеристике абвг, расположенной более полого, чем статические характеристики лампы. Крутизна анодно-сеточной характеристики каскада SK всегда меньше крутизны статической характеристики S и зависит от сопротивления нагрузки. Она определяется выражением

Анодно-сеточную характеристику каскада можно построить по семейству статических анодных характеристик и нагрузочной прямой рис. 14-19, а. Точки пересечения характеристик с указанной прямой определяют значения анодных токов при различных сеточных напряжениях. Перенеся в другую систему координат сеточные напряжения и соответствующие им анодные токи, получим характеристику каскада (рис. 14-19, б).

Величина анодного тока при отсутствии входного напряжения определяется на характеристике каскада положением рабочей точки покоя (А).

Положение рабочей точки зависит от сеточного напряжения которое называется напряжением смещения. Она выбирается так, чтобы рабочая точка была на середине линейного участка динамической характеристики.

На рис. 14-19, б показано напряжение смещения и входное переменное напряжение подлежащее усилению (кривая абвгд). Анодный ток лампы, изменяющийся в соответствии с этим напряжением, изображен на рис. кривой абвгд, построенной по кривой сеточного напряжения и характеристике каскада. Анодный ток, проходя по анодной цепи, создает на нагрузочном сопротивлении падение напряжения , которое является выходным напряжением усилителя.

Рис. 14-19. Построение характеристики каскада.

Это напряжение на рис. 14-19, а изображено кривой и построено по кривой анодного тока и нагрузочной прямой.

Отношение амплитуды выходного напряжения к амплитуде входного напряжения называется коэффициентом усиления каскада:

Для того чтобы установить связь между статическим и коэффициентом усиления лампы и коэффициентом усиления каскада, заменим схему усилителя (рис. 14-15) эквивалентной схемой (рис. 14-20), в которой триод заменен генератором переменного напряжения с внутренним сопротивлением и амплитудой напряжения .

Если генератор замкнут на сопротивление нагрузки то по закону Ома амплитуда тока в цепи

а амплитуда напряжения на сопротивлении нагрузки, т. е. амплитуда выходного напряжения

Коэффициент усиления каскада

(1412а)

Рис. 14-20. Эквивалентная схема триода в режиме усилителя напряжения.

Так как коэффициент усиления каскад всегда меньше статического коэффициента усиления лампы.

Пример 14-2, В усилительной схеме (рис. 14-15) применен триод с параметрами Сопротивления в схеме и . Определить коэффициент усиления схемы.

Из (14-7) внутреннее сопротивление триода

Из уравнения (14-12а) коэффициент усиления каскада

В схемах усилителей смещение на сетке часто задается источником напряжения (рис. 14-15), а за счет падения напряжения на сопротивлении , включенном в цепь катода (рис. 14-21). Постоянная составляющая анодного тока проходя по этому сопротивлению, создает падение напряжения Таким образом, потенциал сетки автоматически понижается относительно катода на величину (автоматическое сеточное смещение).

Переменная составляющая анодного тока замыкается через блокировочный конденсатор включенный параллельно сопротивлению Сопротивление конденсатора должно быть мало по сравнению с сопротивлением , с тем чтобы падение напряжения, созданное переменной составляющей анодного тока в сопротивлении было достаточно мало и не влияло на сеточное напряжение.

Обычно напряжение смещения составляет несколько вольт, сопротивление — от 50 до 1 500 Ом, а емкость определяется из соотношения

(14-14)

где — низшая частота переменной составляющей тока.

При высокой частоте на работу триода влияют его междуэлектродные емкости, обусловленные наличием металлических электродов. Триод имеет три такие емкости (рис. 14-22): входную емкость сетка — катод выходную емкость анод—катод и проходную емкость анод — сетка

Рис. 14-21. Автоматическое сеточное смешение.

Рис. 14-22. Междуэлектродные емкости триода.

Величина этих емкостей зависит от размеров, формы электродов и расстояний между ними. Обычно эти емкости имеют небольшую величину от единиц до десятков пикофарад. При низких частотах сопротивления их велики и их влияние на работу ничтожно.

При высоких частотах емкость шунтирующая сопротивление и емкость шунтирующая сопротивление анодной нагрузки , уменьшают коэффициент усиления усилителя. Наконец, из-за емкости часть переменной составляющей выходного напряжения, воздействуя на вход усилителя, искажает усиливаемое напряжение, чем мешает работе усилителя. Это последнее явление называется паразитной обратной связью.