Текст книги "Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина"

Автор книги: Рудольф Сворень

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 19 страниц)

Широкое применение находят также и комбинированные лампы, где в одном баллоне размещаются две, три, а иногда и четыре различные лампы. Среди комбинированных ламп встречаются двойные триоды, триод-пентоды, триод-гептоды, двойные диоды, диод-пентоды и т. д. (листы 103, 104).

ЗАГЛЯНЕМ ВНУТРЬ ЛАМПЫ

По своему устройству современная лампа совсем не похожа на наши упрощенные рисунки. Прежде всего, катод, как правило, расположен вертикально, а сетки и анод имеют форму цилиндров (иногда сильно сплющенных), окружающих катод. Да и сами сетки – это совсем не сетки, а спирали, каждая из которых навита на двух металлических стойках – траверсах (рис. 72, лист 109).

Рис. 72. Все электроды лампы соединены с ножками цоколя, которые вставляются в гнезда ламповой панели. Через эти гнезда и ножки цоколя к электродам подключаются различные элементы схемы, подводится питающее напряжение, снимается усиливаемый сигнал.

Анод, так же как и сетки, укреплен на двух траверсах. В первых лампах (усилительная лампа изобретена около пятидесяти лет назад) применялись настоящие сетки, сплетенные из тонкой проволоки. Потом выяснилось, что при массовом производстве ламп намного удобнее применять спирали, навитые на траверсы, и что они так же хорошо управляют анодным током, как и настоящие сетки. Такие спирали начали применять почти во всех усилительных лампах, но по привычке продолжали называть их сетками. Это название сохранилось и по сей день.

Траверсы всех электродов сверху и снизу скреплены с помощью небольших дисков из слюды. Вся эта конструкция обычно закрепляется на стеклянном дне лампы, сквозь которое из баллона проходят выводы электродов. В некоторых типах стеклянных ламп к нижней части баллона специальным клеем прикреплен пластмассовый цоколь с металлическими ножками, в которые впаяны выводы электродов. Ножки цоколя входят в соответствующие гнезда ламповой панели, и таким образом лампа соединяется с электрическими цепями приемника или усилителя. Правильность установки лампы обеспечивает фигурный выступ на цоколе – ключ, который попадает в специальную прорезь в ламповой панели.

В современных лампах так называемой пальчиковой серии цоколя нет, его роль выполняет стеклянное дно баллона, в котором и закрепляются тонкие контактные ножки. Среди пальчиковых ламп встречаются лампы с семью ножками (семиштырьковые) и с девятью ножками (девятиштырьковые), для которых выпускаются ламповые панельки соответственное семью или девятью гнездами (лист 109).

Из всех электродов лампы особого внимания заслуживает катод.

В лампах, питание которых осуществляется от батарей (батарейные лампы прямого накала), катод представляет собой закрепленную на изоляторах тонкую нить, по которой проходит постоянный ток накала (лист 110).

Если питание ламп осуществляется от электросети (сетевые лампы с подогревом), то для нагревания катода используется переменный ток. Пропускать переменный ток непосредственно через катод нежелательно и в ряде случаев просто недопустимо. Одна из причин этого состоит в том, что при изменениях тока накала (ток-то ведь переменный!) температура катода будет непрерывно изменяться. При этом будет меняться количество эмиттируемых, то есть вылетающих из катода, электронов, а следовательно, и анодный ток лампы. Если в анодную цепь такой лампы включить телефон или громкоговоритель, то в нем всегда будет слышен низкий тон – фон переменного тока.

В большинстве сетевых ламп катод выполняют в виде трубки диаметром 1,5–2 мм, внутрь которой вставлен подогреватель – хорошо изолированная тонкая металлическая нить или спираль. Если даже температура подогревателя и изменяется под действием переменного тока, то температура катода практически остается постоянной из-за его большой тепловой инерции. Подогреватель обычно называют нитью накала лампы. Нить накала не считают отдельным электродом, так как она выполняет лишь вспомогательные функции.

Во всех современных лампах катоды активируют – покрывают их тончайшим слоем (по внешнему виду этот слой похож на белое матовое покрытие) специальных веществ, облегчающих выход электронов из металла. Через некоторое время, для большинства ламп через несколько тысяч часов непрерывной работы, активный слой утрачивает свои свойства, выход электронов из катода затрудняется, а лампа практически выходит из строя – теряет эмиссию.

Для накаливания катода используется небольшое напряжение – от долей вольта до нескольких вольт Наиболее широко распространены батарейные лампы с напряжением накала 1,2 в и сетевые с напряжением накала 6,3 в. Если превысить допустимое напряжение наката хотя бы на 10–15 %, то активный слой может разрушиться или даже может перегореть нить накала (в батарейных лампах – катод). При понижении напряжения накала резко уменьшается число вылетающих из катода электронов, и при этом ухудшаются усилительные свойства лампы. Правда, многие лампы сохраняют работоспособность и при напряжении накала на 20–30 % меньше нормального.

Некоторое представление о типе электронной лампы дает ее наименование (листы 106, 107, 108).

Первая цифра в наименовании отечественных ламп приближенно указывает напряжение накала. Так например, у ламп, название которых начинается с цифры «6» (6П1П, 6Ж22, 6Ц5С, 6К1П и др.), напряжение накала составляет 6,3 в. Первая цифра «1» говорит о том, что напряжение накала – 1,2 в и т. д.

После первой цифры в наименовании лампы стоит буква, которая характеризует тип лампы. Буквой «Д» обозначаются диоды, «Ц» кенотроны – диоды и двойные диоды (два диода в одном баллоне), специально предназначенные для выпрямителей, «С» – триоды, «Н» – двойные триоды, «П» – так называемые выходные лампы, мощные пентоды и лучевые тетроды, «К» и «Ж» – пентоды, применяемые в усилителях высокой, а иногда и низкой частоты, «А» – гептоды, «И» – гептод-триоды, «Е» – оптические индикаторы настройки, и т. д. Совершенно очевидно, что буква характеризует тип лампы лишь в общем. Обозначение конкретного типа лампы – это цифра, которая следует сразу же после буквы. Так, например, обозначения 6Н8С, 6Н9С, 6Н2П соответствуют различным типам двойных триодов, 6Ж1П, 6ЖЗП, 6Ж7 – различным типам пентодов, и т. д. Последняя буква в названии лампы характеризует ее конструктивное выполнение. Буква «П» означает «пальчиковая», «С» – «стеклянная», «А» и «Б» – «сверхминиатюрная», «Ж» – типа «желудь», и т. д. В настоящее время большинство ламп, выпускаемых для приемников и усилителей, – это пальчиковые лампы.

Для каждого типа электронных ламп в справочных таблицах (листы 184–219) приводятся основные параметры – данные, характеризующие усилительные свойства лампы, а также ее типовые рекомендуемые режимы. К рекомендуемым режимам относится напряжение накала U_н и соответствующий этому напряжению накальный ток I_н. При одном и том же напряжении U_н накальная цепь лампы потребляет тем большую мощность, чем больше у нее ток накала (Р_н = U_н·I_н). Если вы просмотрите справочные таблицы, то увидите, что так называемые выходные триоды, лучевые тетроды и пентоды, то есть лампы, которые должны развивать сравнительно большую мощность, потребляют большой накальный ток I_н.

На листах 184–219 указываются также рекомендуемые постоянные напряжения на аноде U_а и экранной сетке U_э и соответствующие этим напряжениям токи I_а и I_э. Здесь нужно сразу же отметить, что очень часто конструкторы не придерживаются рекомендуемых величин U_а и U_э. Так, например, для большинства сетевых (подогревных) ламп рекомендуется анодное напряжение 250 в, а их почти всегда используют при более низком напряжении – вплоть до 150–100 в. При этом усилительные свойства ламп несколько ухудшаются, но с этим вполне можно мириться. При уменьшении напряжения на аноде U_a приходится пропорционально уменьшать и экранное напряжение U_э. Одновременное этим уменьшаются и токи I_а и I_э.

Для многих ламп в таблицах указывается и рекомендуемое постоянное напряжение на управляющей сетке, но об этой величине следует поговорить особо, и мы это сделаем в следующей главе.

Одним из основных параметров усилительной лампы является ее крутизна, которая показывает, насколько сильно напряжение на управляющей сетке влияет на величину анодного тока (листы 112, 113).

Крутизна обозначается буквой S и измеряется в миллиамперах на вольт (ма/в). Так, например, если S = 2 ма/в, то это значит, что при изменении управляющего напряжения (напряжение между сеткой и катодом) на 1 в анодный ток изменится на 2 ма. Для большинства ламп крутизна лежит в пределах от десятых долей – ма/в до нескольких – ма/в. Совершенно очевидно, что, чем больше крутизна лампы, тем сильнее управляющее напряжение влияет на анодный ток, тем, следовательно, лучше усилительные свойства лампы при прочих равных условиях.

Однако крутизна не полностью характеризует лампу: имеются еще два очень важных параметра – коэффициент усиления μ и внутреннее сопротивление R_i. Коэффициент μ показывает, какое максимальное усиление можно получить от лампы, то есть во сколько раз переменное напряжение на выходе каскада может быть больше, чем усиливаемое напряжение. Практически лампа может обеспечить меньшее усиление, чем об этом говорит коэффициент μ.

У многих ламп коэффициент усиления очень велик и у некоторых пентодов достигает нескольких тысяч. Имеются лампы и с очень небольшим μ (десятки и даже единицы). Но низкий коэффициент усиления не всегда следует относить к недостаткам лампы. Так, например, от выходных ламп не требуется большого μ. Основное, что требуется от этих ламп, – это возможность получить на выходе сигнал большой мощности (несколько ватт), даже если для этого придется подать на вход лампы весьма большое переменное напряжение (несколько вольт).

Прежде чем говорить о третьем основном параметре лампы – ее внутреннем сопротивлении R_i вспомним, что если изменить напряжение на аноде лампы, то изменится ее анодный ток, то есть произойдет то же самое, что и в обычном сопротивлении: если изменить напряжение, которое подводится к какому-нибудь сопротивлению, то изменится и протекающий по нему ток. Это и позволяет рассматривать лампу как своего рода сопротивление, величину которого R_i можно подсчитать по одной из формул закона Ома (R = U/I). Величина R_i зависит от того, насколько сильно меняется[11]11
  Греческая буква Δ (дельта) говорит о том, что рассматривается изменение какой-либо величины, например прирост тока ΔI или напряжения ΔU (лист 112).


[Закрыть] анодный ток при изменении напряжения на аноде, а это, в свою очередь, зависит от типа лампы (триод, тетрод, пентод) и от ее устройства. У большинства пентодов внутреннее сопротивление очень велико и достигает нескольких сот килоом, а иногда и нескольких мегом. У триодов и выходных ламп R_i намного меньше – оно не превышает нескольких десятков килоом, а иногда бывает и меньше одного килоома.

Величину внутреннего сопротивления приходится учитывать при выборе ламп для того или иного усилительного каскада. Так, например, если к аноду лампы подключен контур, то R_i этой лампы должно быть весьма большим – малое внутреннее сопротивление будет шунтировать контур, снижая его добротность Q (рис. 50, 51). Для выходных ламп величину R_i указывают не всегда, но обязательно приводят величину так называемого оптимального сопротивления нагрузки (R_a или R_oпт), которой мы встретимся позже. В наших таблицах обе величины даны в килоомах. Данные, приведенные на листах 184–219, позволяют судить об усилительных свойствах той или иной лампы, а также/в. случае необходимости решать вопрос о замене одного типа ламп другим.

ЛАМПА ТРЕБУЕТ ПИТАНИЯ

Для питания усилительных ламп достаточно иметь два основных источника тока: источник низкого (1…12 в) напряжения для цепей накала и источник высокого (30…З00 в) постоянного напряжения для анодных цепей.

Напряжение на экранные сетки, как правило, подают от источника анодного напряжения с помощью делителей или гасящих сопротивлений (рис. 73, лист 111).

Рис. 73. Для питания лампы достаточно иметь два напряжения: низкое (накальное) и высокое (анодное). Напряжение на экранную сетку обычно подается через гасящее сопротивление.

Так, например, если у нас имеется источник, который дает постоянное напряжение 100 в, поступающее на анод лампы, то от этого же источника можно получить и более низкое напряжение, например 70 в, которое необходимо подать на экранную сетку. Для этого достаточно подвести напряжение к экранной сетке через сопротивление R_э определенной величины. Ток экранной сетки I_э (как уже говорилось, экранный ток появляется из-за того, что часть летящих к аноду электронов попадает на экранную сетку), проходя по этому сопротивлению, будет создавать на нем падение напряжения, равное I_э·R_э (лист 111). Поэтому к экранной сетке будет подводиться лишь часть напряжения, которое дает источник. Остальная часть напряжения будет теряться («гаситься») на сопротивлении R_э. Совершенно очевидно, что, чем меньше должно быть напряжение на экранной сетке, тем большую часть общего напряжения нужно погасить, тем, следовательно, больше должно быть сопротивление R_э. Необходимая величина R_э определяется также и током I_э, величину которого можно найти среди основных параметров ламп. При замене одного типа ламп другим сопротивление нужно подбирать заново: чем больше будет экранный ток ламп, тем меньше нужно будет взять R_э, чтобы напряжение на экранной сетке не изменилось. Мощность, которую должно рассеивать сопротивление, легко подсчитать по обычной формуле. Совершенно ясно, что если под руками нет сопротивления нужной мощности, то можно поставить другое сопротивление, рассчитанное на большую мощность (например, вместо сопротивления на 0,25 вт можно ставить по 0,5 вт и более).

Цепь экранной сетки лампы можно рассматривать как своего рода делитель напряжения, в который входит сопротивление участка экранная сетка – катод (подобие внутреннего сопротивления лампы) и гасящее сопротивление R_э. Чем больше величина R_э тем меньшая часть общего напряжения будет действовать на участке экранная сетка – катод. Питание экранной сетки можно осуществлять и от делителя, составленного из обычных сопротивлений. Однако такой способ применяется сравнительно редко, так как приводит к дополнительным потерям энергии в сопротивлениях делителя.

Еще раз напомним, что экранную сетку всегда необходимо соединять с катодом через конденсатор С_э, иначе по сопротивлению R_э будет проходить переменная составляющая экранного тока, и напряжение на экранной сетке будет меняться. Кроме того, если экранная сетка не соединена с катодом (для переменного тока), то она теряет всякий смысл как защита сеточной цепи от анодной.

В батарейной аппаратуре питание ламп осуществляется от двух отдельных батарей – накальной (обычно 1,5 в) и анодной (обычно 60–70 в). В аппаратуре с питанием от сети переменного тока, для того чтобы получить необходимые для лампы напряжения, приходится применять трансформатор (рис. 74, 75) и выпрямитель (рис. 76).

Рис. 74. Под действием переменного напряжения, подведенного к первичной обмотке трансформатора, в ней появляется переменный ток, который создает переменное магнитное поле в стальном сердечнике. В результате изменений магнитного поля наводится переменное напряжение на вторичной обмотке.

Рис. 75. Напряжение, наведенное во вторичной обмотке, зависит от коэффициента трансформации, то есть от соотношения числа витков первичной и вторичной обмоток. Чем больше витков во вторичной обмотке, тем больше и напряжения на ней.

Рис. 76. В сетевой радиоаппаратуре на накал подается переменное напряжение, пониженное с помощью трансформатора до необходимой величины (например, 6,3 в). Питание анодно-экранных цепей тоже осуществляется от сети, но через выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное.

Трансформатор понижает напряжение сети до величины, которая необходима для питания цепей накала (обычно 6,3 в). Нити накала сетевых ламп питаются непосредственно переменным током, так как катод их снабжен подогревателем (лист 110). Имеющийся в блоке питания выпрямитель преобразует переменное напряжение сети в постоянное напряжение, необходимое для питания анодных и экранных цепей, и поэтому такой выпрямитель называют анодным. Переменное напряжение на анодный выпрямитель подается со специальной повышающей обмотки трансформатора, и это позволяет сохранять неизменным анодное напряжение (обычно оно составляет 150–250 в) при питании аппаратуры от сети с различным напряжением 110, 127 или 220 в. В приемнике или усилителе имеется два, а иногда и три трансформатора различного назначения, и тот из них, который используется для получения необходимых питающих напряжений, называют сетевым или силовым трансформатором.

Мы уже знаем, что если расположить рядом две катушки и по одной из них пропустить переменный ток, то возникающее вокруг этой катушки переменное магнитное поле наведет переменный ток во второй катушке. При этом напряжение, которое появится на концах второй катушки (обмотки), будет зависеть от того, насколько сильно обе катушки связаны общим магнитным полем, и от соотношения числа витков первой и второй обмотки: чем больше витков во второй (вторичной) обмотке, тем больше будет напряжение на ней. Так, например, если в первой (первичной) обмотке имеется 100, а во второй 200 витков и если к первичной обмотке подводится напряжение 1 в, то на вторичной обмотке появится напряжение 2 в. Если уменьшить число витков вторичной обмотки в четыре раза (50 витков), то в четыре раза уменьшится действующее на ней напряжение (0,5 в). Цифра, показывающая, во сколько раз напряжение на вторичной обмотке больше, чем на первичной, называется коэффициентом трансформации n (лист 114). Коэффициент трансформации численно равен числу витков вторичной обмотки w₂, деленному на число витков первичной обмотки w₁.

Если w₂ меньше, чем w₁, то коэффициент трансформации меньше единицы и напряжение понижается (понижающий трансформатор). Иногда, правда, для удобства расчетов, в понижающем трансформаторе коэффициентом трансформации считают отношение к w₁ к w₂, и величина n в этом случае получается больше единицы. Такое «переворачивание» формулы обычно оговаривают специальным примечанием.

Следует заметить, что никакой разницы между понижающим и повышающим трансформатором нет: все зависит от того, к какой обмотке подводится напряжение, то есть от того, какую обмотку мы считаем первичной. Любой повышающий трансформатор станет понижающим, если подвести напряжение к его вторичной обмотке. Точно так же можно понижающий трансформатор включить как повышающий.

Если рядом с первичной обмоткой, к которой подводится переменное напряжение, расположить несколько обмоток с разным числом витков, то с них можно получить несколько различных напряжений. Этот принцип и используется в трансформаторах и, в частности, в силовом трансформаторе для получения нужных напряжений: высокого напряжения для анодного выпрямителя и низкого напряжения для питания нитей накала ламп. В соответствии с этим в силовом трансформаторе имеются сетевые обмотки, к которым подводится напряжение от сети 127 или 220 в, повышающая обмотка (150–300 в) и накальная обмотка (6,3 в). В большинстве силовых трансформаторов имеется еще и вторая накальная обмотка (6,3 или 5 в) для специальной выпрямительной лампы – кенотрона (лист 116).

Для того чтобы усилить магнитное поле, связывающее обмотки трансформатора, их располагают на стальном сердечнике, который собирают «в перекрышку» (лист 115) из пластин толщиной 0,3–0,5 мм, имеющих форму буквы «Ш» (Ш-образные пластины).

В обозначении типа пластин после букв «Ш» или «УШ» (уширенные пластины) стоит цифра, показывающая ширину среднего стержня этой пластины. В описаниях аппаратуры часто указывают сечение сердечника, которое представляет собой произведение ширины среднего стержня l на толщину набора в (лист 115).

Обмотки трансформатора делают из медного провода марки ПЭ, ПЭЛ или ПЭВ. Буквы «ПЭ» говорят о том, что провод покрыт эмалевой изоляцией. Буква «Л» означает, что изоляция лакостойкая, а буква «В» – влагостойкая (лист 79). В подавляющем большинстве случаев обмоточные провода различных марок могут заменять друг друга.

Как уже отмечалось, в название провода входит также цифра, указывающая диаметр этого провода. Так, например, название «ПЭ-0,12» относится к эмалированному проводу диаметром 0,12 мм. Диаметр указывают без учета изоляции, но эмалевая изоляция обычно настолько тонка (сотые и тысячные доли миллиметра), что ее можно и не учитывать. Необходимый диаметр провода определяется величиной тока, который проходит по обмотке: чем больше ток, тем более толстым должен быть провод. Все обмотки обычно располагают на каркасе из картона или другого изоляционного материала. При намотке провод укладывают тонкими слоями, между которыми делают прокладки из бумаги.

Если вы будете делать трансформатор сами, то особенно внимательно следите за тем, чтобы крайние витки не проваливались и не соединялись с крайними витками других слоев. Нельзя допускать повреждения эмалевой изоляции, потому что любое замыкание витков, например замыкание двух соседних витков, приводит к перегреву трансформатора и выходу его из строя.

Число витков отдельных обмоток трансформатора определяется потребляемой от него мощностью, сечением сердечника и сортом стали. Однако при любом сердечнике соотношение между числом витков отдельных обмоток определяется тать ко необходимым коэффициентом трансформации, то есть тем, во сколько раз нужно увеличить или уменьшить напряжение.

Так, если сетевая обмотка, рассчитанная на 127 в, имеет 1270 витков (10 витков на каждый вольт), то для включения трансформатора в сеть 220 в к этой обмотке нужно добавить еще 930 витков (1270 + 930 = 2200 витков). Если к выпрямителю нужно подвести напряжение 250 в, то в рассматриваемом трансформаторе повышающая обмотка должна иметь 2500 витков, а накальная обмотка (напряжение 6,3 в) – 63 витка При расчете силового трансформатора определяют число витков, которое приходится на один вольт w', а затем, умножая это число на напряжение, которое нужно подвести к какой-нибудь обмотке (или получить с нее), определяют необходимое число витков всей обмотки. В нашем примере w'= 10. Это следует из первых же приведенных цифр: 127 в и 1270 витков, то есть на каждый вольт приходится 10 витков. Исходя из этой цифры, мы и получили данные всех обмоток, приведенные выше. При переделке старого трансформатора можно определить w', измерив напряжение на какой-нибудь обмотке, а затем подсчитав число ее витков. Иногда в подобных случаях целесообразно временно намотать специальную обмотку, содержащую 15–20 витков любого провода.

В фабричных приемниках очень часто применяют трансформаторы с комбинированной сетевой обмоткой (лист 117). Здесь при напряжениях сети 110 и 127 в секции первичной обмотки включаются параллельно, и по каждой из них проходит лишь половина общего тока. Это позволяет применять провод более тонкий, чем в простейшей схеме с отводами (лист 116). Для массового производства такая экономия имеет огромное значение.

На листах 118, 119 и 120 приведен порядок упрощенного расчета трансформатора.

Исходные данные, которые нужны для расчета, – это накальные, анодные и экранные токи и напряжения примененных ламп. Все эти данные можно взять из таблицы параметров ламп. Если в результате расчета выяснится, что все обмотки не могут уместиться в окне сердечника, то следует увеличить сечение сердечника S и вновь произвести расчет. В результате увеличения S уменьшится число витков на 1 в (w'), а следовательно, общее число витков во всех обмотках.

Для того чтобы от сети питать анодные цепи ламп, переменное напряжение нужно выпрямить, то есть превратить его в постоянное напряжение. С помощью вентиля (рис. 77) напряжение превращают в пульсирующее, а затем из пульсирующего напряжения с помощью фильтра получают постоянное напряжение.

Рис. 77. Возможность использования лампы в качестве вентиля основана на том, что она пропускает ток только тогда, когда на аноде действует положительное напряжение. Если подать на анод лампы переменнее напряжение, то в ее цепи пойдет пульсирующий ток, который будет создавать на сопротивлении нагрузки пульсирующее падение напряжения (пульсирующее напряжение).

В качестве вентиля может быть использован плоскостной полупроводниковый диод, селеновый столбик или двухэлектродная лампа, предназначенная для работы в выпрямителе. Такая лампа называется кенотрон.

Мы уже знакомы с полупроводниковым диодом, с его способностью пропускать ток только в одну сторону и таким образом преобразовывать переменный ток в пульсирующий. Для работы в выпрямителях выпускаются специальные, так называемые плоскостные диоды (лист 121). Точечные диоды, которые мы использовали для детектирования, в анодном выпрямителе работать не могут. Прежде всего это связано с очень маленькой площадью pn-перехода, который образуется точечными контактами. Из-за этого точечный диод может безболезненно выпрямлять очень маленький ток, обычно 5—20 ма. При больших токах диод начинает нагреваться и в результате этого выходит из строя.

Для распространенных типов плоскостных диодов допустимый выпрямленный ток I_вып составляет 100–300 ма (лист 121), и этого более чем достаточно для питания многолампового радиоприемника.

Наряду с допустимой величиной выпрямленного тока важной характеристикой полупроводникового диода (да и любого другого вентиля!) является допустимое обратное напряжение U_обр, которое ограничивает величину выпрямленного напряжения U_в. Обычно U_в должно быть в полтора – три раза меньше, чем допустимое обратное напряжение U_обр примененного диода. В противном случае может произойти электрический пробой диода, pn-переход будет разрушен, и диод будет одинаково хорошо пропускать ток в обоих направлениях, то есть потеряет свойства вентиля. В следующем разделе этой главы, а также в главе VIII будет рассказано о практических схемах выпрямителей на полупроводниковых диодах.

Селеновый вентиль – это тоже своего рода палу проводниковый диод, хорошо пропускающий ток только в одну сторону. Промышленностью выпускается много типов селеновых вентилей, и некоторые из них могут быть использованы в нашем приемнике.

Что касается электронной лампы – кенотрона, то возможность ее использования в качестве вентиля основана на том, что электроны будут двигаться к аноду только в том случае, когда на него подано положительное (относительно катода) напряжение. Поэтому если между анодом и катодом лампы будет действовать переменное напряжение, то ток через лампу будет протекать только в те полупериоды, когда на аноде будет «плюс» относительно катода (рис. 77). Однако с помощью одного лишь вентиля питать анодные цепи ламп нельзя, так как из-за пульсации анодного напряжения в громкоговорителе будет слышен сильный фон переменного тока (рис. 78).

Рис. 78. Преобразование переменного напряжения в постоянное производится в два этапа. Сначала с помощью вентиля получают пульсирующий ток. Если его подвести к нагрузке выпрямителя (анодно-экранные цепи ламп), то на ней будет действовать пульсирующее напряжение.

Для борьбы с этим явлением в анодный выпрямитель обязательно вводится фильтр. Прежде чем рассматривать работу фильтра, необходимо сказать несколько слов о том, что такое пульсирующий ток, который мы получаем с помощью вентиля. Пульсирующий ток может появиться в цепи, в которой одновременно работают два генератора и один из них дает постоянное напряжение (например, батарея), а другой – переменное (рис. 79).

Рис. 79. Пустив постоянный и переменный ток в общую цепь, получим в ней пульсирующий ток. Можно решить и обратную задачу – с помощью фильтров разделить пульсирующий ток на постоянную и переменную составляющие.

Общий ток в такой цепи можно рассматривать как сумму постоянной и переменной составляющей, то есть постоянного и переменного токов, каждый из которых создается соответствующим генератором. Если поочередно выключать каждый из генераторов, то в общей цепи будет протекать то постоянный, то переменный ток. И лишь при одновременной работе генераторов, то есть тогда, когда постоянный ток будет суммироваться с переменным, ток в общей цепи будет пульсирующим. Постоянную и переменную составляющую можно обнаружить в любом пульсирующем токе, независимо от того, каким путем этот ток был получен.

В случае необходимости можно разделить постоянную и переменную составляющие пульсирующего тока с помощью специальных электрических цепей получивших название фильтров (рис. 79, лист 124).

Простейший фильтр может состоять из конденсаторов С_фи сопротивления R_ф, соединенных параллельно. Конденсатор, как известно, постоянного тока не пропускает, и поэтому постоянная составляющая пульсирующего тока пойдет только через сопротивление.

Переменная составляющая может пойти как через сопротивление, так и через конденсатор, а поскольку мы хотим отделить ее от постоянной составляющей, то нужно так подобрать емкость конденсатора, чтобы его емкостное сопротивление х_сбыло бы во много раз меньше чем R_ф (см. стр. 110). В этом случае переменная составляющая пульсирующего тока практически пройдет только через конденсатор (по пути наименьшего сопротивления). При выборе емкости конденсатора необходимо учитывать частоту переменной составляющей (рис. 80, 81).

Рис. 80. Сопротивление конденсатора и катушки, включенных в цепь переменного тока, зависит от частоты тока: чем больше частота, тем меньше емкостное сопротивление и больше индуктивное.

Рис. 81. Аналогично при увеличении емкости конденсатора его емкостное сопротивление уменьшается, а при увеличении индуктивности катушки ее индуктивное сопротивление растет.

Так, на высоких частотах малое х_с можно получить при сравнительно небольшой емкости конденсатора С (сотни, тысячи пикофарад), в то время как на низких частотах и в том числе на частоте 50 гц для получения малого х_с приходится брать конденсаторы сравнительно большой емкости (от десятков, сотен тысяч пикофарад до нескольких сот микрофарад).

Такую большую емкость легче всего получить в так называемых электролитических конденсаторах (КЭ), где для накопления зарядов на обкладках используются электрохимические процессы. По внешнему виду электролитические конденсаторы представляют собой небольшой алюминиевый цилиндр, который является выводом одной из обкладок (лист 72). На корпусе конденсатора всегда указывают его основные данные: емкость и рабочее напряжение, то есть напряжение, которое можно подвести к конденсатору, не опасаясь его пробоя. Что касается емкости электролитического конденсатора, то величина ее зависит от того, в какую цепь включен этот конденсатор. Номинальной, то есть указанной на корпусе, емкостью электролитический конденсатор будет обладать лишь в том случае, если к нему приложить постоянное напряжение, причем обязательно «минусом» к корпусу конденсатора (лист 123). Только под действием постоянного напряжения в конденсаторе возникают те электрохимические процессы, которые позволяют получить большую емкость при сравнительно небольших габаритах. На схемах электролитические конденсаторы всегда обводят пунктирным кругом, знаками «плюс» и «минус» указывают полярность подключения к источнику постоянного напряжения, а рядом с величиной емкости приводят рабочее напряжение. Совершенно очевидно, что в случае необходимости можно использовать конденсатор с большим рабочим напряжением, чем это указано на схеме.