|
Действие всех рассмотренных схем фазоинверторов, основанных на использовании дифференциального усилителя, приводило к
увеличению общего усиления, но это воздействие производилось за счет выходного баланса, который в свою очередь определялся
согласованием коэффициентов усиления m используемых ламп.
Хотя «согласованный» фазоинвертор не приводит к усиления сигнала, его выходной баланс почти полностью определяется только
пассивными элементами, а характеристики электронной лампы практически не влияют на общую картину. Принцип его работы очень
прост. Модуляция сеточного напряжения вызывает прохождение переменного тока через лампу. Если значения анодной и катодной
нагрузок равны, то значения токов, протекающих по ним, будут также равны и падения напряжения при прохождении тока сигнала,
будут также равны, обеспечивая, тем самым превосходный баланс (рис. 7.21).
Рис. 7.21 «Согласованный» фазоинвертор
Усиление «согласованного» фазоинвертора
Усиление «согласованного» фазовращателя может быть определено на основе обычных формул расчета усиления для триода при
условии, что значения всех сопротивлений резисторов, не участвующих в организации развязки на землю через анодное сопротивление,
должны быть увеличены на коэффициент, равный (μ + 1). Таким образом,
Но для случая «согласованного» фазоинвертора RL = Rk, поэтому
В силу того, что значение усиления сигнала почти не отличается от единицы, величина емкости Миллера также будет очень
маленькой, а каскад будет иметь широкую полосу пропускания.
Выходное сопротивление «согласованного» фазоинвертора при равных (сбалансированных) нагрузках
Случай «согласованного» фазоинвертора является особым случаем (в силу того, что RL = Rk)
нешунтированного усилителя с общим катодом, в котором выходами
являются как анодная, так и катодная цепи. Основное уравнение для обратной связи имеет вид:
Коэффициент передачи обратной связи К после упрощения будет иметь вид
Знаменатель в уравнении обратной связи представляет множитель, на величину которого изменяются значения сопротивлений.
Зная усиление «согласованного» фазоинвертора и усиление обычного триодного усилителя, можно подставить эти значения в уравнение
для петли обратной связи выразить через это уравнение коэффициент передачи обратной связи К, который будет
иметь вид:
Выходное сопротивление цепи анода при отсутствии обратной связи выражается следующим образом:
После сокращения членов (RL + ra) выражение примет вид:
Действие обратной связи проявляется в снижении сопротивления анодной цепи, следовательно, полученное значение должно
быть поделено на величину коэффициента передачи обратной связи:
Прежде всего, наиболее удивительным результатом представляется то, что последовательная обратная связь (поскольку Rk
= Ra), будет уменьшать выходное сопротивление анодной цепи таким образом, что оно будет выражаться приблизительным
соотношением roul ≈ 1/gm. Данный факт легче понять при рассмотрении внешней емкостной
нагрузки на каждом выходе. Точно так же, как равенство активных сопротивлений
Rk = Ra определяет усиление сигнала значением, равным на низких
частотах единице, равенство емкостных сопротивлений ХС(k)=Х С(a)
определяет величину усиления таким же, единичным, значением на высоких частотах. Изменение соотношений емкостных сопротивлений
неотвратимо вызвало бы изменение усиления, либо частотной характеристики на высоких частотах, просто в силу того, что оно
вызвало бы изменение значения параметра β для обратной связи.
Так как комплексные сопротивления равны, Zk = Za частотная зависимость каждого выхода
вынуждена оставаться неизменной, в силу чего выходные сопротивления должны также оставаться равными, то есть rout(k)
= rout(a)
Выходное сопротивление «согласованного» фазоинвертора при несимметричной нагрузке
При работе выходных каскадов усилителя в режиме класса АВ или В с сеточными токами, нагрузка в катодной и анодной цепях
будет резистивной в разные моменты времени и только часть периода.
Внимательно рассмотрев отдельно схему цепи катода, можно увидеть, что включение резистора Rk на
землю образует параллельное с выходной цепью лампы (включая ее внутренне сопротивление rа) соединение
на землю:
После упрощения и с учетом выполнения соотношений Rk = Ra = RL равенство
преобразуется к виду:
После сокращения подобных членов выражение примет вид:
После выполнения подстановки:
При практическом использовании формулы следует учесть, что член (μ + 2) значительно больше по величине, чем отношение
ra/RL, следовательно, можно использовать приближенное выражение:
Хотя для сопротивления выходной катодной цепи может быть рассчитано и точное значение, использование приближенного соотношение
является вполне приемлемым и дает значение сопротивления порядка одной тысячи Ом.
После проведения подстановки выражение примет вид:
После раскрытия скобок и приведения подобных членов:
Аналогично, рассмотрев отдельно анодную цепь, можно увидеть, что по цепи питания высоким напряжением, включение резистора
Ra образует по переменной составляющей подключение на землю и так же образует параллельное соединение
на землю с цепью катода:
Из выражения следует, что определяющими являются члены, содержащие т; при больших значениях т можно считать, что (μ
+ 1) = (μ + 2), тогда rout ≈ RL
Если существует вероятность, что резистивная нагрузка в катодной и анодной цепях будет существовать попеременно (при
работе ламп последующего каскада с отсечкой тока), то в схеме «согласованного» фазоинвертора лучше было бы использовать лампу
с малым значением μ, так как это снижает fout(anode) и, следовательно, разбаланс.
Использование ламп типа ЕСС88 и Е182СС дает неплохой результат, но применение ламп типа 6АН4 или 12В4-А оказывается еще лучше.
Как правило, точкой подключения фазоинверсного каскада является анод входного каскада; этим обычно и задаются динамические
характеристики «согласованного» фазоинвертора, сохраняя разделительный конденсатор связи и учитывая постоянную времени входной
цепи на низких частотах.
Хотя «согласованный» фазоинвертор достаточно часто подвергается критике за отсутствие усиления при непосредственной связи
с входным каскадом, резисторно-емкостное подключение дает, как правило, почти удвоенное значение усиления по сравнению с
вариантом использования тех же самых двух ламп, используемых по схеме фазоинвертора на дифференциальном усилителе.
|
