Ru Web

В статье доктора наук Г . Стокмана ( h . stockman) , излагаемой в переводе Е . Карпова ( образец данной статьи размещен в портале <http : //www . ntxt- tube . com>) , предложен беспримерный методика анализа параметров электровакуумного прибора , рассматривающий триод со малым усилением (как) будто систему со внутренней обратной связью . сие даёт возможность паче пунктуально и довольно отобразить работу усилительного каскада со использованием практических формул , описывающих норма усиления триода , исходя из теории обратной отношения . Несмотря в древность написания статьи ( возле 50 парение назад) , симпатия представляет уверенный заинтересованность в понимании различий в местной внешней и внутренней ООС . Внутренняя потенциальная оборотная логичность в триоде прагматично не связана со паразитными элементами монтажа и качеством деталей , используемых в кандалы внешней ООС . Видимо , сие отличительная особенность разясняет так , что многие аудиофилы предпочитают ламповую аппаратуру в триодах либо пентодах в триодном включении .

Видимо, это различие объясняет то, что многие аудиофилы предпочитают ламповую аппаратуру на триодах или пентодах в триодном включении. Сопоставление триода с пентодом  позволяет выявить их особенности и достоинства. Если рассматривать триод как пентод с бесконечным внутренним сопротивлением, который охвачен отрицательной обратной связью (ОС), то несомненным преимуществом такой замены является возможность использовать теорию обратной связи для описания работы триода, и в некоторых случаях такой подход результативен. Предлагаемый метод особенно интересен при рассмотрении работы предварительных и выходных каскадов, когда используют триоды с малым ц, так как именно в таких триодах наиболее сильно выражено обратное действие поля анода на пространственный заряд у катода. “с\у Это воздействие есть, в сущности, форма отрицательной ОС. На рис. 1 ,а показан фрагрис -j мент упрощенной схемы сигнальной цепи обычного пентода как пример использования любой многоэлектродной лампы с экранирующей сеткой, а на рис. 1,6 — то же для обычного триода.

Динамическая крутизна Sd для пентода:

Для триода она, соответственно, равна

где dUce — эквивалентное напряжение на управляющей сетке, выражаемое как

Из приведенных выше формул видно, что равенство (1) становится идентичным с равенством (3), когда слагаемое dUa/u в формуле (4) стремится к нулю. Наличие этого слагаемого можно рассматривать как результат удаления экранирующих и защитных сеток из лампы в схеме на рис. 1 ,а. Таким образом, логично рассмотреть слагаемое dlla/ц как напряжение ОС, введенное последовательно с напряжением сигнала dUc и суммирующееся с ним, которое возникает из-за недостаточности электрического экранирования поля анода. (Если dUc положительно, то слагаемое, зависящее от dUa, будет иметь знак минус, следовательно, сЩ* < dUc).

Выражение (2) является формой записи теоремы эквивалентной анодной цепи. Эту теорему также можно применить к схеме на рис. 2, где показана эквивалентная схема включения триода с мнимым напряжением dUt в цепи сетки. Здесь между анодом и катодом введена фиктивная экранирующая сетка для нормирования передачи напряжения dUa из анодной цепи в цепь сетки. Это влияние учитывается как фиктивное напряжение dll( = dUa/ц в соответствии с выражением (4). Теперь можно установить эквивалентность между схемой на рис. 2 и обобщенной схемой устройства с ОС по напряжению, показанной на рис. 3,а, где А — коэффициент усиления каскада на триоде, функционирующего как пентод с усилением А = -SZai Р — коэффициент передачи обратной связи, равный 1/ц. Основное уравнение для триода может теперь быть получено исходя из теории обратной связи. Таким образом, величина фактического усиления каскада на триоде приобретает известную форму

Приведенное полное сопротивление ZAB (между точками А и Б на рис. 2) может быть определено для dUc = 0, если подключить к этим выходам источник напряжения dU0, создающий ток dl0 в параллельной цепи, и вычисляется по очевидной формуле (по переменному току ZB и R, соединены параллельно)

Это уравнение ясно показывает уменьшение выходного сопротивления каскада из-за шунтирования нагрузки Zg малой величиной Я, триода с небольшим значением ц. На вышеупомянутые вычисления выходного сопротивления фиктивный экран не оказывает влияния; на заряд у катода воздействует только поле управляющей сетки, влияние поля анода отсутствует и dUf = 0. Применение внешней ОС может рассматриваться как логическое добавление к уже существующей внутренней ОС, определенной по методу, приведенному выше. В этом случае коэффициент обратной связи должен быть изменен так, чтобы учесть внешнюю ОС. Например, простая схема каскада с

внешней ОС показана на рис. 3,6, где для введения напряжения ОС в цепь сетки используется трансформатор — dUf = k-dUa (здесь к — константа, определяемая коэффициентом трансформации). Чтобы учесть влияние обеих форм отрицательной ОС, выражение для коэффициента обратной связи должно принять вид

Фактическое усиление в этом примере равно

a~1-pA”Ri+(Mk + 1)Za- (8) Расширяя пример далее, можно рассмотреть работу трансформатора в области его верхней граничной частоты. В этой частотной области передаточная характеристика имеет выраженный максимум из-за резонансных явлений, вызванных его паразитными реактивными параметрами. Известно, что применение отрицательной ОС приводит к сглаживанию передаточной характеристики. Фактически это происходит и без применения внешних ОС за счет действия внутренней ОС в лампе. Удаление внутренней ОС привело бы к максимальному всплеску на передаточной характеристике. Это лишний раз подтверждает одинаковую природу внутренней и внешней ОС, так как их влияние приводит к одинаковым результатам. Аналогично, наличием внутренней обратной связи можно объяснить лучшие частотные свойства триода по сравнению с пентодом в схеме рис. 3,6. Анализ введения внешней положительной ОС и, вообще, использование любой ОС, в истинном смысле слова, следует предварить тем, что мы должны оценить реальное влияние коэффициента обратной связи на параметры каскада на триоде. Влияние этого коэффициента показано в выражении (5). Если РА = 0, то Аа = А, что соответствует отсутствию ОС. Реверсирование подключения одной из обмоток трансформатора приводит к возникновению положительной ОС, величина которой также описывается выражением (7), однако с обратным знаком для к. Если ввести положительную ОС такой величины, что к = 1Дд, то обратная связь будет отсутствовать, так как р = 0. Истинную величину ОС в каскаде на триоде можно определить путем сравнения его параметров с параметрами другого каскада, имеющего такую же глубину ОС. Таким же образом можно оценить приведенный уровень шума каскада с заданной глубиной ОС по сравнению с каскадом без ОС. Если второй член в выражении (4) сравним по величине с первым, то правильные результаты (т. е. уменьшение уровня шума пропорционально заданной глубине обратной связи) могут быть получены, когда второй член в выражении (4) равен нулю, что соответствует использованию пентода с “нулевой” внутренней ОС. Если продолжать увеличивать к далее, изменяя коэффициент трансформации, при РА = 1 будет достигнута точка начала генерации. Решив уравнение (7) для условия к = -к* и умножив его на А, мы получаем граничное условие возникновения колебаний

Полученная величина к* показывает необходимое значение отрицательного сопротивления, возникающего в каскаде, охваченного результирующей петлей ОС, и эквивалентно положительному сопротивлению потерь. Первый член в выражении (7) характеризует величину положительной ОС, которая была бы необходима, чтобы заставить электронную лампу генерировать, если это эквивалент пентода. Второй член характеризует дополнительную ОС, необходимую при использовании триода, чтобы компенсировать уже существующую отрицательную ОС, порожденную влиянием поля анода на пространственный заряд у катода. Математически критерий возникновения колебаний в каскаде — РА = 1 — является идеализацией. С технической точки зрения этот критерий не выполняется не только когда рА = 1, но и если РА близко к 1. Причина этого — увеличенное значение р на начальных стадиях развития процесса регенерации и, как следствие, нарушение условий возникновения колебаний. Полученная формула определения величины ОС имеет ограниченное применение, так как она получена из уравнений Кирхгофа и не учитывает нелинейность электронного прибора. Применение предложенной теории к триодам с большим значением ц неэффективно, так как второй член в уравнении (4) оказывается очень мал и его можно не учитывать, и какого-либо экранирования анода от катода не требуется (в полосе низких частот). Поскольку для работы в высокочастотном диапазоне электронные лампы с высоким ц более эффективны, чем с низким, то становится важным экранировать в них анод от управляющей сетки. Это позволяет уменьшить так называемый эффект Миллера, который широко описан в литературе и здесь не обсуждается. Следует отметить, что для случаев применения на высоких частотах триодов с малым м описанная выше теория была расширена с учетом эффекта Миллера. Коэффициент передачи должным образом модифицируется для учета эффективной связи между анодом и цепями сетки. Таким образом, одна общая теория обратной связи способна объяснить оба отмеченных выше явления изменения усиления в триодах. В 1918 г. В. Шотки предложил лампу с экранирующей сеткой, введенной с целью блокирования влияния поля переменного напряжения анода на управляющую сетку и пространственный заряд у катода при одновременном поддержании поля постоянного напряжения, что соответствует удалению второго члена в выражении (4). Аналогичный результат теоретически может быть получен за счет применения положительной ОС, компенсирующей внутреннюю отрицательную ОС. Возможно, если бы существовало идеальное решение (хотя бы простое) для введения положительной ОС, триоды с малым м и теперь применяли бы во многих устройствах, использующих пентоды. Пока не существует какого-либо решения, позволяющего удалить второй член в выражении (4), сравнимого по простоте с экранирующей сеткой, предложенной Шотки. Такой подход, однако, не противоречит основным законам физики и может быть применен в будущем. Новые усилительные приборы, конкурирующие с низкочастотной выходной лампой, могут использовать другие базовые принципы усиления. К ним относятся магнитные, сегнетоэлектри-ческие, транзисторные усилители и, возможно, другие, где эквивалент второму члену в выражении (4) фактически отсутствует или может быть устранен методами, не применимыми к электронной лампе. От автора. Напомним читателям, что статический коэффициент усиления триода fi имеет эквивалентный параметр D, обратный ему по величине и называемый проницаемостью лампы (точнее, проницаемостью сетки для анодного потенциала, действующего на пространственный заряд). Таким образом, в соответствии с полученными в статье соотношениями коэффициент внутренней обратной связи в триоде тождественен проницаемости — D = р.