|
До сих пор мы рассматривали необходимые внешние компоненты каскада усиления. Теперь рассмотрим один очень важный нежелательный
компонент, возникающий из-за конструктивных особенностей лампы — проходную емкость.
Между анодом и управляющей сеткой лампы всегда имеется некоторая электростатическая емкость, поскольку эти электроды
конструктивно образуют цилиндрический конденсатор. Эта емкость имеется в любой лампе, однако в тетроде и пентоде, благодаря
эффекту электростатического экранирования она значительно меньше, чем в триоде. Эта емкость сказывается как на работе анодной
цепи, так и на работе сеточной, образуя в цепи сетки фильтр нижних частот вместе с выходным сопротивлением предшествующего
каскада, разделительным конденсатором и сеточным резистором. Общая паразитная емкость между анодной и сеточной цепями образована
не только проходной емкостью лампы Сас, но и паразитной емкостью монтажа, присутствующей в любой схеме
(рис. 3.11).
Итак, пусть имеется двухкаскадный усилитель, оба каскада которого идентичны и построены на одинаковых лампах ЕСС83.
Рассмотрим вредное влияние выходной емкости. В процессе работы второй электронной лампы, ток через нее меняется, что
приводит и к изменению напряжения в ее анодной цепи. Эти изменения анодного напряжения второй лампы означают и изменения
напряжения на емкости, включенной между анодной и сеточной цепями, вызывая процессы заряда и разряда всех ее составляющих,
включая емкость анод-сетка Сас. Поскольку сопротивление сеточной цепи лампы (особенно при отсутствии
сеточного тока) огромно, токи заряда и разряда рассматриваемой емкости возникают в анодной цепи предшествующего каскада.
Предположим, что для увеличения напряжения на емкости Сас на
1 В, требуется ток некоторая величина тока заряда i Подадим на вход усилителя напряжение 1 В. Благодаря инвертирующим
свойствам усилителя, положительная полуволна сеточного напряжения вызовет отрицательную полуволну анодного, величиной 1
В, умноженное на коэффициент усиления каскада, то есть в нашем примере — 72 В. Общее изменение напряжения на выводах конденсатора
составит (А + 1) В = 73 В.
Рис. 3.11 Влияние проходной емкости лампы
Общий ток заряда, исходящий из предшествующего каскада равен — (А + 1) * i, или 73i. Обсуждая влияние
проходной емкости на работу предыдущего каскада (от которого затрачивается ток на ее заряд), можно считать, что некоторая
эквивалентная емкость (называемая емкостью Миллера) включена между сеткой следующего каскада и землей. Таким образом,
наличие проходной емкости приводит к увеличению входной емкости каскада (эффекту Миллера). Ее величина может найдена
из формулы Миллера:
Из формулы Миллера очевидно, что даже относительно небольшая величина емкости анод-сетка может оказать существенное влияние
на высокочастотную область АЧХ усилителя. В нашем конкретном случае емкость Миллера равна 115 пФ (Сас =1,6
пФ для лампы ЕСС83). Фильтр нижних частот образованный проходной емкостью и выходным сопротивлением предыдущего каскада имеет
частоту среза по уровню ЗдБ равную 29 кГц. Если же теперь учесть еще и паразитную емкость монтажа, то эта частота окажется
еще ниже.
Существует и другой вред от проходной емкости. Эта емкость образует частотозависимую обратную связь, вызывая попадание
части энергии из выходной (анодной) цепи во входную (сеточную) цепь. Наличие такой обратной связи может привести к образованию
паразитного автогенератора и, как следствие, к самовозбуждению усилителя. Однако, это явление, как правило, возникает на
достаточно высоких частотах, а при усилении звуковых частот практически не сказывается.
Имеются разнообразные способы снижения вредного влияния проходной емкости:
• уменьшать выходное сопротивление предшествующего каскада;
• применять триоды с частичной экранировкой конструкции сетки (лучевые триоды);
• применять экранированные лампы (тетроды или пентоды); • применять каскодные схемы или катодные повторители.
Поскольку требования к АЧХ усилителей повышенного качества очень жесткие, обсудим подробно все эти методы улучшения параметров
обычного резисторного каскада усиления по схеме с общим катодом. Здесь подробно остановимся на первом способе, а остальные
будут рассмотрены в следующих разделах.
Итак, выходное сопротивление каскада, как уже рассматривалось выше, зависит как от выбранного режима, так и (в очень
значительной степени) от параметров применяемой в нем лампы. Так, например, выбор лампы Е88СС и грамотный подбор ее режима
позволяет уменьшить выходное сопротивление каскада примерно до значения 10 Ом. Если также заменить лампу во втором каскаде
на Е88СС, то емкость Миллера снижается, обычно до 50 пФ (благодаря падению коэффициента усиления до 30), повышая в результате
частоту среза по уровню 3 дБ примерно на 300 кГц. Однако, при этом существенно уменьшается общий коэффициент усиления двухкаскадного
усилителя с 5184 (722) 900 (302), что является существенным недостатком подобного решения.
Как альтернативу, можно поместить между двумя каскадами катодный повторитель (который будет рассмотрен немного позже).
С катодным повторителем легко достигается rвых = 1 кОм, поэтому даже с емкостью Миллера в 115 пФ, получаем
частоту среза 1,4 МГц.
|
