7. ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Усилители напряжения. В усилителях напряжения переменного тока цепи межкаскадной связи представляют собой делители напряжения, которые состоят из последовательно включенных емкостей и резисторов. Выходное напряжение делителя снимается с этого резистора. Через последовательно включенную емкость не может пройти постоянный ток. Поэтому усилитель переменного тока не имеет дрейфа.

Если резисторная нагрузка присоединяется последовательно в анодной цепи выходного каскада усилителя переменного тока, то в этом каскаде есть дрейф, но его величина незначительна по сравнению с величиной сигнала напряжения переменного тока, который усилен предыдущими каскадами.

Усилитель переменного напряжения не может усиливать дрейф, но он не может усиливать и напряжение сигнала постоянного тока.

Типовая схема усилительного каскада напряжения переменного тока показана на рис. 11.17, а. Обычно для триодов, а для пентодов Для того чтобы сопротивление автоматического смещения не уменьшало бы усиление, параллельно включается большая емкость которая выбирается из условия , где Т — наибольший период напряжения сигнала. Сопротивление выбирается так, чтобы падение напряжения на нем образовало напряжение смещения сетки, равное приблизительно половине напряжения отсечки, т. е. Из графа (рис. 11.17, б) схемы усилительного каскада переменного напряжения (без учета

входной цепи) комплексный коэффициент усиления напряжения

На средних частотах реактивное сопротивление последовательно включенного конденсатора межкаскадной связи несущественно, а реактивное сопротивление параллельна включенной паразитной емкости на выходе каскада значительно.

Рис. 11.17. Усилительный каскад напряжения переменного тока: а — схема каскада; б — граф схемы

Отсюда

Передачу напряжения можно выразить в форме, удобной для практических расчетов:

здесь

— постоянная времени каскада для низких частот; — постоянная времени каскада для высоких частот:

где — выходная емкость каскада;

здесь — емкость между анодом и катодом;

— емкость между сеткой и катодом;

— емкость между анодом и сеткой;

С — емкость монтажа.

На низких частотах можно пренебречь влиянием емкости поэтому комплексный коэффициент передачи напряжения низкой частоты

модуль этого коэффициента

Угол сдвига фазы выходного напряжения сигнала относительно входного, вносимый межкаскадным делителем напряжения типа определим из выражения

Нижнюю граничную частоту полосы пропускания, или частоту отсечки, определим по формуле

На высоких частотах комплексный коэффициент усиления напряжения и модуль этого коэффициента соответственно равны:

При этом верхняя частота отсечки

а угол сдвига фазы, вносимый емкостью

Прохождение импульсов через усилительный каскад типа RC. При ступенчатом входном напряжении их выходное напряжение нарастает по экспоненциальному закону Время фронта отсчитывается между где — момент времени, когда выходное напряжение относительно его асимптотического значения, — момент времени, когда также относительно его асимптотического значения. Если принять величину асимптоты за 1, то

В многокаскадном усилителе

Если длительность усиливаемого импульса превышает постоянную времени высших частот то наблюдается уменьшение выходного напряжения. Обычно длительность импульса Т много меньше тк. При этом условии выходное напряжение уменьшается по закону прямой. Величина спада оценивается в момент окончания импульса и выражается в процентах относительно величины импульса выходного напряжения в момент его начала

В многокаскадном усилителе общий спад равен сумме спадов всех усилительных каскадов.

Усилители мощности переменного тока. В следящих системах и других устройствах автоматического управления выходной каскад работает усилителем мощности, нагрузкой которого могут служить обмотки реле, магнитного усилителя, магнитной муфты, электромашинного усилителя, возбуждения электродвигателя.

Рис. 11.18. Каскад класса В и его эквивалентные схемы

В усилителях мощности в большинстве случаев электронные лампы работают в классе В. Отрицательное напряжение смещения подано на сетки обеих ламп (рис. 11.18, а — б), оно приблизительно равно величине напряжения отсечки. Таким образом, при отсутствии входного сигнала анодные токи обеих ламп малы. При появлении входного напряжения открывается лампа, на сетку которой поступает положительное напряжение сигнала, и запирается другая лампа, так как на ее сетку поступает отрицательное напряжение. В течение следующего полупериода напряжения сигнала открытая до этого лампа запирается, а закрытая — отпирается. В режиме максимальной чувствительности по мощности сопротивление лампы равно приведенному сопротивлению нагрузки

отсюда находим коэффициент трансформации выходного трансформатора (с учетом его к. п. д. )

Выходная мощность каскада на триодах, работающего в режиме класса В

где — средний ток каждого триода,

— сопротивление нагрузки, приведенное к половине первичной обмотки трансформатора.

Поскольку в отсутствии входного сигнала лампы почти не проводят ток, то к. п. д. в классе В порядка 60%.

Недостаток режима класса — ток источника анодного питания зависит от мгновенного значения сигнала. Отсюда вытекает требование — внутреннее сопротивление источника анодного питания должно быть мало. Нелинейные искажения в режиме класса В велики.