Напряжение, которое создает сигнал принимаемой станции на входном контуре, очень мало — обычно оно составляет несколько десятков или несколько сотен микровольт и лишь при приеме мощных и близко расположенных станций достигает десятков и сотен милливольт. В то же время диодный детектор работает без искажений, если на него подать высокочастотное напряжение около вольта, а еще лучше — несколько вольт. Таким образом, первая задача, которая стоит перед электронными лампами, сводится к тому, чтобы усилить высокочастотный сигнал перед его поступлением на детектор.
Если предположить, что первая задача решена, то на выходе детектора мы получим напряжение низкой частоты около вольта, а мощность низкочастотного сигнала после детектирования будет измеряться миллионными долями ватта. (Это, конечно, очень мало, хотя и в миллионы и миллиарды раз больше, чем поступает на вход приемника). Если такой слабый сигнал подвести прямо к громкоговорителю, то его диффузор практически даже не сдвинется с места — громкоговоритель работает при мощностях сигнала порядка ватта. Отсюда и следует вторая задача, которую призваны решить электронные лампы в приемнике, — они должны усилить низкочастотный сигнал, полученный в результате детектирования, резко повысить его мощность, с тем чтобы досыта «накормить» громкоговоритель. Одним словом, в приемнике нужно иметь два усилительных тракта — высокочастотный (ВЧ) и низкочастотный (НЧ).
Попробуем сразу взять быка за рога — попытаемся разобрать типичную практическую схему усилителя НЧ. Подобную схему (рис. 49, б) можно встретить в подавляющем большинстве советских и зарубежных ламповых приемников.
Рис. 49
Прежде всего несколько слов об общих принципах построения усилителя НЧ. Мы уже говорили (стр. 127), что необходимую для громкоговорителя мощность может дать специальная выходная лампа — лучевой тетрод или пентод. Но для того, чтобы управлять током выходной лампы, на ее сетку нужно подать сравнительно большое напряжение НЧ — обычно 5—15 в. Детектор такого напряжения обеспечить не может, и поэтому необходим еще один каскад — усилитель напряжения, или, как его еще называют, предварительны» усилитель. На его сетку с детектора подается слабый низкочастотный сигнал, а на выходе получается усиленное напряжение, которое в свою очередь подается на сетку выходной лампы. Теперь посмотрим, как эти общие принципы воплощены в конкретной схеме.
Выходной каскад собран на лампе Л2. В ее катодную цепь включено сопротивление R6, на котором суммарный анодно-экранный ток создаст напряжение смещения (рис. 39, б). «Плюс» этого напряжения на катоде лампы, а «минус» — на корпусе. К корпусу через сопротивление утечки R5 подключена управляющая сетка и таким образом на ней оказывается отрицательное напряжение относительно катода.
Главная особенность выходного каскада состоит в том, что нагрузка (громкоговоритель) включена в анодную цепь не непосредственно, а через выходной трансформатор Тр2. Связано это вот с чем. Сопротивление звуковой катушки громкоговорителя очень мало — оно не превышает нескольких ом. В то же время, чтобы лампа отдавала значительную мощность при минимальных искажениях, в анодную цепь этой лампы нужно включить довольно большое сопротивление нагрузки, обычно 5—10 ком. Только при таком сопротивлении на нагрузке действует достаточно большое низкочастотное напряжение — 100–200 в, которое так же, как и ток (рис. 10), участвует в создании выходной мощности. Назначение выходного трансформатора в том и состоит, что он с помощью маленького сопротивления звуковой катушки создает в анодной цепи достаточно большое сопротивление нагрузки.
Если, пользуясь формулой закона Ома (рис. 5), вы захотите подсчитать сопротивление какой-нибудь цепи, то нужно будет разделить напряжение на ток. Даже без формул, на основании простой логики можно прийти к выводу — чем больше напряжение и чем меньше ток, тем больше сопротивление цепи. Выходной трансформатор понижающий — число витков вторичной обмотки во много раз меньше, чем первичной. В соответствии с этим и напряжение на звуковой катушке во много раз меньше, а переменный ток во много раз больше, чем в анодной цепи лампы. Ну, а отсюда уже непосредственно следует, что включение в анодную цепь выходной лампы низкоомного (го есть с малым сопротивлением) громкоговорителя через понижающий трансформатор равносильно тому, что в анодную цепь лампы включено большое сопротивление. Величину этого сопротивления можно сделать оптимальной (см. параметры ламп), подбирая коэффициент трансформации выходного трансформатора. Обычно его первичная обмотка содержит 2000–3000 витков тонкого провода (ПЭ 0,12 — ПЭ 0,25), а вторичная — несколько десятков витков более толстого провода (ПЭ 0,5—ПЭ 0,8). Конденсатор С5 замыкает первичную обмотку накоротко для сверхзвуковой частоты и предохраняет усилитель от самовозбуждения (стр. 121).
Постоянное напряжение подается на анод лампы через первичную обмотку — один ее конец подключен к аноду, а второй — к «плюсу». Напряжение на экранную сетку подается непосредственно с «плюса» без гасящего сопротивления, так как для выходных ламп это напряжение должно быть примерно равно анодному. Переменные составляющие анодного и экранного токов замыкаются на «землю», а оттуда на катод через конденсатор С8 фильтра выпрямителя.
Наконец, последний элемент схемы выходного каскада — цепочка R7C7. Это простейший регулятор тембра, с помощью которого можно «завалить» частотную характеристику в области высших звуковых частот. При этом есть возможность в какой-то степени ослабить некоторые виды помех — трески и шумы, хотя одновременно ухудшается и качество звучания. Работает регулятор тембра так. Когда движок сопротивления R7 находится в крайнем нижнем положении, анод лампы Л2 замкнут на «землю» через конденсатор С7, емкость которого подобрана с таким расчетом, чтобы конденсатор хорошо пропускал высшие звуковые частоты и поэтому как бы срезал их. Для средних и особенно для низших частот емкостное сопротивление конденсатора велико, и он почти не влияет на эти составляющие. Перемещая движок сопротивления вверх (по схеме), мы увеличиваем общее сопротивление цепи, влияние конденсатора уменьшается и частотная характеристика выравнивается.
Напряжение низкой частоты, то есть усиливаемый сигнал, подается на сетку выходной лампы с анодной нагрузки R1 усилителя напряжения (Л1) через разделительный конденсатор С1. Этот конденсатор нужен для того, чтобы на сетку Л2 с анода Л1 не попало постоянное напряжение. Если конденсатор С1 окажется пробитым, а такое повреждение иногда случается, то на сетке Л2 появится большое положительное напряжение, анодный ток лампы резко возрастет, и она может выйти из строя.
* * *
ГРОМКОГОВОРИТЕЛЬ - МИКРОФОН
Динамический микрофон и громкоговоритель могут при известных условиях заменять друг друга, и это хорошо иллюстрируется довольно простым опытом. Подключите к гнездам звукоснимателя обычный трансляционный динамик (разумеется, с выходным трансформатором) и говорите в него так же, как и в обычный микрофон. Приемник довольно громко воспроизведет вашу речь. Только учтите, что приемник и динамик-микрофон должны находиться на значительном расстоянии друг от друга, иначе возникнет сильная обратная связь и вся система превратится в электроакустический генератор, а проще говоря, «зовоет».
Это простейшее переговорное устройство может оказаться весьма полезным, например, для связи между двумя соседними помещениями.