В заключение попытаемся определить по характеристикам величину внутреннего сопротивления, которое, как мы говорили, является отношением изменения анодного напряжения к вызываемому им изменению анодного тока при постоянном сеточном напряжении.
На графике все величины, соответствующие одному и тому же сеточному напряжению, находятся на вертикали. Поэтому если мы примем, что напряжение на сетке равно —3 в, то это будет вертикаль, проходящая через точку —3 в на горизонтальной оси. Если анодное напряжение увеличить со 160 в (точка А) до 200 в (точка Е), то изменение составит 40 в.
Это повлечет за собой повышение тока с 3 ма (в точке А) до 7,5 ма (в точке Е), т.е. изменение на 4,5 ма, или 0,0045 а. Следовательно, внутреннее сопротивление равно 40: 0,0045 ~= 8 900 ом.
Мы можем проверить справедливость равенства μ = S·Ri, приняв Ri = 8,9 ком. В этом случае S·Ri = 3·8,9 = 26,7.
Раньше мы уже непосредственно установили, что μ = 26,7; это доказывает, что в области радиотехники царствует порядок.
Чтобы использовать способность лампы усиливать переменное напряжение, последнее нужно подать между сеткой и катодами. Изменяя таким образом потенциал сетки по отношению к катоду, мы вызываем значительные изменения анодного тока (в μ раз большие, чем при подаче напряжения между анодом и катодом). Эти изменения анодного тока, как мы увидим дальше, в свою очередь могут усиливаться второй лампой.
Таким образом, подлежащее усилению напряжение подается в цепь сетка — катод, которую мы условимся называть входом, а анодную цепь будем называть выходом лампы.
Переменные напряжения на входе относительно малы; на входе первой лампы, предназначенной для усиления незначительных колебаний, создаваемых волнами в антенном контуре, напряжение может иметь величину порядка нескольких микровольт или десятков микровольт (конечно, близко расположенный мощный передатчик может создать напряжения в несколько милливольт). На последние же лампы в усилителе приемника на вход поступают усиленные напряжения, которые могут достигать нескольких вольт и даже десятков вольт.
Кроме переменного напряжения, подаваемого между сеткой и катодом, на сетке необходимо также предусмотреть некоторое среднее значение напряжения, т, е. постоянное напряжение, устанавливаемое между сеткой и катодом в отсутствие переменного напряжения (например, в паузах во время передачи).
Это напряжение, называемое сеточным смещением, может быть получено, например, с помощью батареи Бс, включенной между сеткой и катодом (см. рис. 33) и определяющей рабочую точку на характеристике лампы. Поэтому если на рис. 139 анодное напряжение равно 160 в, а сеточное смещение — 3 в, то рабочая точка находится в точке А. Средний анодный ток, или ток покоя, равен 3 ма.
Когда на сетку подается переменное напряжение, напряжение изменяется вокруг среднего значения, отклоняясь от него в сторону как больших, так и меньших значений.
Если принять напряжение смещения равным -3 в, а амплитуду переменного напряжения 2 в, то мгновенные значения напряжения на сетке будут изменяться от —5 до —1 в. Одновременно будет изменяться и анодный ток относительно средней величины до крайних значений, соответствующих сеточным напряжениям —5 и —1 в.
Во избежание искажений следует соблюдать два условия. Прежде всего необходимо, чтобы изменения анодного тока были пропорциональны изменениям сеточного напряжения. Это условие выполняется, когда мгновенные значения сеточного напряжения не выходят за пределы прямолинейной части характеристики. Укажем попутно, что именно поэтому искажения, обусловленные искривлением характеристики, носят название нелинейных искажений. Произносимый с некоторой таинственностью, этот термин всегда оказывает свое действие… на тех, кому неизвестен его смысл.
Вторая опасность подстерегает нас в точке, где мгновенное значение сеточного напряжения становится равным нулю. Если мы перейдем через это значение в сторону положительных напряжений, то появится сеточный ток. Происходит это потому, что сетка начинает притягивать некоторое количество электронов, которые образуют ток сеточной цепи. Сеточный ток начинает появляться даже при некотором отрицательном потенциале (от —1,5 до —1 в в зависимости от типа лампы), что объясняется наличием начальной энергии электронов, эмитируемых катодом. Сеточный ток вызывает серьезные искажения. На поддержание этого тока в сеточной цепи затрачивается некоторое количество энергии, поэтому такой режим работы недопустим.
Отсюда следует, что мгновенные значения сеточного напряжения не должны выходить за пределы линейной части характеристики и не должны заходить в область положительных напряжений. Поэтому необходимо так выбирать смещение, чтобы рабочая точка находилась в середине прямолинейной части характеристики слева от вертикальной оси.
В этом случае, если амплитуда переменного напряжения не превысит напряжения смещения, мгновенные значения напряжения на сетке не выйдут за пределы прямолинейной части характеристики и не попадут в область положительных напряжений.
Комментарии к девятой беседе
В этой беседе Любознайкин занялся изучением первых звеньев цепи радиопередачи. Он начал с начала — с микрофона и поступающих на него звуковых колебаний.
Звуковые колебания — вибрации молекул воздуха с частотой от 16 гц (самый низкий тон) по 16 000 гц (наиболее высокий тон) преобразуются с помощью микрофона в соответствующие изменения электрического тока.
Описанный Любознайкиным угольный микрофон, работающий на принципе изменения сопротивления, очень чувствителен даме к относительно слабым звукам, но имеет некоторые недостатки, мешающие чистому воспроизведению звучания. Существуют другие системы микрофонов, более совершенные, но менее чувствительные; однако это не имеет большого значения, так как с помощью ламп всегда можно усилить слабые микрофонные токи. К более совершенным относятся электродинамические микрофоны, в которых легкая катушка колеблется под воздействием звуковых волн в магнитном поле магнита; мы знаем, что в этих условиях в катушке появляются- наведенные токи.
Микрофонный ток, электрически точно воспроизводящий звуковые волны, имеет слишком низкую частоту, чтобы порождать электромагнитные волны. Для передачи тока низкой частоты через пространство, отделяющее передающую антенну от приемной, его нужно ввести в ток высокой частоты, который способен создавать радиоволны
Каким образом вводят низкую частоту в ток высокой частоты? Или, пользуясь технической терминологией, каким образом осуществляется модуляция высокой частоты низкой частотой?
В чистом виде, без модуляции, ток высокой частоты имеет форму обычного переменного тока, который нам уже достаточно хорошо известен (см. рис. 38,а). В результате модуляции правильный строй отдельных амплитуд тока высокой частоты нарушается. Они удлиняются или укорачиваются в соответствии с формой тока низкой частоты (рис. 38,б). Если соединить все верхушки отдельных полупериодов, то получится кривая (изображенная на рис. 38,в пунктиром), имеющая форму микрофонного тока. В этом неравенстве амплитуд тока высокой частоты скрыта низкая частота.
Таким образом, модуляция является своеобразным формированием высокочастотного тока.
Описанная нами система модуляции носит название амплитудной модуляции, потому что именно амплитуда высокочастотных колебаний изменяется в ритме низкой частоты. Однако низкой частотой можно воздействовать на другой параметр высокочастотного тока — его частоту. В частотной модуляции, как называют этот метод, амплитуда тока высокой частоты остается постоянной, а изменяется частота в бóльшую или меньшую сторону среднего значения пропорционально мгновенным значениям модулирующего тока низкой частоты. Ниже мы рассмотрим этот метод частотной модуляции, применяющийся на ультракоротких волнах.