|
| |
|
Главная Журналы  Рис. УП-.Ч.. Эквивалентная схема каскада с трансформаторной связью на низких частотах Если нагрузка высокоомная (/{„>й), то трансформатор должен быть повышающим (?г<1 или и2>Щ)< если нагрузка низкоомная, трансформатор должен быть но-нинчающпм (и>1 или В практике транзисторных усилителен сопротивление во вторичной обмотке обычно значительно меньп1е, чем сопротивление «гег.ератор», - это либо входное сопротивление следующего каскада, либо низкоомное сопротивление звуковой катушки громкоговорителя; поэтому применяются понижающие трансформаторы {w.p>u\). Эквивалентная схема трансформаторной связи на низких частотах показана на рис. VI1-34, в которой Z,j - индуктивность налшгничивания первичной обмотки. На высоких частотах сопротивление Xj = 2n/-Z/i велико и ток сюда не ответвляется. По мере уменьшения частоты ток в индуктивности возрастает, а в сопротивлении уменьшается и, следовательно, падает усиление на низких частотах. Если учесть, что искажения вносятся еще конденсатором Сз и конденсаторами в других каскадах, то станет ясно, насколько сложна задача высококачественного воспроизведения низких частот в трансформаторных каскадах. Поэтому на практике редко используются схемы, содержащие кроме выходного другие трансформаторы. Упрощенная эквива.лентная схема трансформаторного каскада в области высоких частот показана на рис. VI1-35. На высоких частотах влияние оказывает индуктивность рассеяния и суммарная шунтирующая емкость С\, складывающаяся из отдельных распределенных емкостей обмоток и монтлжа, приведенных к первичной обмотке. С ростом частоты уменьшается сопротивление х и при неизменной величине сопротивления генератора уменьшается напряжение на выходе. Кроме того, на некоторой частоте возникает резонанс напряжений между /у, и Гц, включенных последовательно. На частотной характеристике будет наблюдаться характерный выброс. Рис.У11-35. Упрощенная эквивалентная схема трансформаторного каскада в области высоких частот Рпс. Л1Т-Ч6. Типичная частотная характсристпкд трансформаторно!о 1;аскада Типичная частотная характеристика трансформаторного каскада показана на рис. УП-36. На практике не всегда удается добиться нужного согласования сопротивлений и получения лгалых частотных искажений с помощью трансформатора. Так, при большом коэффициенте трансформации велика разница между количеством витков первичной и вторичной обмоток, нельзя получить большую связь между ними, а следовательно, будет большая индуктивность рассеяния. Большие значения приводяд к спаду частотной характеристики на высоких частотах; из эквивалентной схе.мы видно, что чем больше а-/,, = 6,28-/-L,, тем больше на нем падение напряжения и, значит, на выходных зажимах напряжепие будет тем меньше, чем больпш Ь, и выше частота. Для уменьшения низкочастотных искажений, создаваемых трансформатором, требуется увеличивать индуктивность L, что приводит к возрастанию собственной емкости обмотки; последняя является составной частью ("„. Значит, в таких случаях коррекция низкочастотных искажений приводит к увеличению высокочастотных искажений. § 3. ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ И ДРОССЕЛЬНЫЙ КАСКАДЫ УСИЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ R предыдущем параграфе указывалось, что между каскадами усиления напряж-ения кроме рези-сторно-емкостной возможна и трансформаторная связь (см. рис. V1I-32). Пример двухкаскадной схемы, в которой трансформатор Тр-1 иснользуется для связи между каскадами, собранными на триодах, приведен на рпс. VJI-37. Как видно из схелгы, первичная обмотка трансформатора Тр-1 включена в анодную цень лампы между положительным полюсом источника анодного питания и анодом ламны. Так как сопротивление первичной обмотки постоянному току невелико (сотни или тысячи ом), то падением напряженпя на первичной обмотке можно пренеб-  Рис. \ll-?>7. Двухьаскадный усилитель с трацсфор.чаторной связью между каскадами речь и считать, что напряжение на аноде лампы равно э. д. с. источника анодного питания. При подведении переменного напряжения Ui к сетке лампы Л1 в анодной цепи ее создается пульсирующий ток, который проходит через первичную обмотку трансформатора и создает в ней переменное падение напряжения. (Постоянной составляющей падения напряжения в первичной обмотке можно, как было только что показано, пренебречь.) При этол[ во вторичной обмотке индуктируется неременное напряжение, и если индуктивное сопротивление первичной обмотки трансформатора значительно больше внутреннего сопротивления лампы, то величина неременной составляюгцей напряжения на зажимах первичной обмотки в р раз больше напряжения, подводимого к сетке. Если число витков вторичной обмотки трансформатора сделать больше числа витков первичной, то можно получить некоторое увеличение переменного напряжения, подводимого к сетке лампы Л, по сравнению с неременным напряжением первичной обмотки. Повысить напряжение при помощи усилительного трансформатора практически можно лишь в два-три раза. Коэффициент трансформации ге = -- и, следовательно, "Л максимальный коэффициент усиления трансформаторного каскада может быть определен но следуютцей формуле: /Г = р • и, если трансформатор работает без нагрузки. Практически параллельно вторичной обмотке включается шунт. Как следует из приведенной формулы, коэффициент усиления каскада с трансформаторной связью может быть больше коэффициента усиления лампы, что не может и.меть места в резисторном каскаде. Отличительной чертой трансформаторного каскада является отсутствие переходного конденсатора, необходимость в котором отпадает, так как нет гальванической связи между анодом ламцы Л и сеткой лампы JIj и, сле- довательно, высокое анодное напряжение не может попадать на сетку лампы Л о, конденсатор не нужен. В числе элементов трансформаторного каскада отсутствует также сопротивление утечки сетки, так как гальваническая связь между сеткой и катодом осуществляется через вторичную обмотку трансформатора. 1ерез нее же подается постоянное напряжение смещения к сетке лампы. Трансформаторный каскад имеет малое выходное сопротивление и поэтому может применяться при работе следующего каскада с сеточными токами. Таким образом, по сравнению с резпсторны.м каскадом трансформаторный каскад усиления имеет следующие преимущества: 1. При одном и том же типе лампы трансформаторный каскад усиления и.меет значительно больший коэффициент усиления, который получается вследствие повышения напряжения за счет трансформатора. 2. В трансформаторном каскаде усиления можно применить источник анодного питания с меньшей э. д. с. Е, так как падение постоянного напряжения на первичной обмотке ничтожно мало и можно считать, что UE.. 15. Отпадает необходимость в разделительном конденсаторе и сопротивлении утечки сетки лампы следующего каскада. 4. Трансформатор позволяет получить на выходе каскада два равных по величине и противоположных по фазе напряжения, если вывести среднюю точку вторичной обмотки, и поэтому может применяться на входе так называемых двухтактных усилителей мощности, о чем будет рассказано в дальнейшем. К числу недостатков трансформаторного каскада следует отнести относительную дороговизну трансформатора ио сравнению с резистором и конденсатором и трудность получения равномерной частотной характеристики. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ТРАНСФОРМАТОРНОГО КАСКАДА Вопрос о частотных искажениях, вно-си.мых трансформаторным каскадом, удобно рассмотреть при анализе работы эквивалентной схемы на расличных частотах. Для построения эквивалентной схемы трансформаторного каскада, так же как и при построении схе- мы резисгорно-емкостного каскада, лампа заменяется эквивалентным генератором переменного тока с э. д. с, равной pt/cb и обладающим внутренним сопротивлением Трансформатор, в свою очередь,- его эквивалентной электрической схемой. Из электротехники известно, что всякую нагрузку во вторичной цепи трансформатора можно заменить некоторой эквивалентной нагрузкой, присоединенной к клеммам первичной обмотки. Величина этого эквивалентного сопротивления, или, как его часто называют, приведенного к первичной обмотке сопротивления, может быть легко определена, если известен коэффициент трансформации, путем деления величины сонротивлепия нагрузки во вторичной цепи на квадрат коэффициента трансформации. Так, например, шунт, который обычно устанавливается во вторичной цени междулампового трансформатора Л,,,, может быть приведен к первично11 облтотке по формуле: Аналогичным образом в первичную цепь могут быть пересчитаны активное сопротивление вторичной обмотки и ее индуктивность рассеяния L- В первичную цень может быть пересчитана и величина входной емкости следуюп];его каскада С. Но учитывая, что емкостное сопротивление обратно пропорционально -,, при пересчете емкости ее величину емкости следует не делить, а умножать на квадрат коэффициента трансформации, т. е.: Из курса электротехники (см.: Ф е д о с е е в П. Г., Электротехника, «Искусство», 1962) также известно, что если к первичной обмотке трансформатора (рис. Vll-38,a) подводится переменное напряжение, то через нее проходит переменный ток, который создает в стально.м сердечнике переменный магнитный ноток. Силовые линии потока, замыкающиеся в стальном сердечнике, показаны пунктиром. Магнитный ноток ирони-зывает витки вторичной обмотки, индуктируя на ее концах э. д. с, и если к зажимам вторичной обмотки иодклю- чена нагрузка, то во вторичной цепи потечет переменный ток. Он, в свою очередь, также создает магнитный поток в стальном сердечнике. Таким образом, первичная и вторичная цепи трансформатора взаимодействуют между собой, так как один и тот же магнитный поток, образованный токами первичной и вторичной цепех!, пронизывает как первичную, так и вторичную обмотки трансформатора. Но оказывается, что часть силовых линий магнитного потока, образованного током в первичной обмотке, замы-  Рио. ЛИ-З.Ч. Схематическое и.зображсние трансформатора: а - с рассеянием; б - без рассеяния, но с вк.тючениыми в его обмотки отдельными индуктивностями кается по воздуху, а не по стальному сердечнику. Этот поток называется магнитным потоком рассеяния первичной обмотки Ф1. То же происходит и вокруг вторичной обмотки, образуя магнитный ноток рассеяния Ф. Магнитный ноток рассеяния первичной об.мотки пронизывает только первичную обмотку и индуктирует в ней э. д. с. самоиндукции. То же происходит и во вторичной обмотке. Магнитные потоки рассеяния не участвуют в передаче электрической энергии из первичной цени транс-фор.матора во вторичную. Добавочные э. д. с, индуктируемые в обмотках трансформатора потоками рассеяния, вызывают уменьшение напряжения на приемнике на несколько процентов. По величине потоки рассеяния тем больше, чем больше ток в обмотках трансформатора. Действие потоков рассеяния равносильно включению последовательно с первичной и вторичной обмотками трансформатора, не имеющего рассеяния, небольших катушек самоиндукции и L „ (рис. VII-38,6). На низких и средних частотах индуктивность рассеяния в трансформаторах практически не сказывается на величине коэффициента усиления. Это объясняется тем, что индуктивность рассеяния обычно невелика, поэтому 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 |