Ваш радиоприемник

И вот здесь-то можно вспомнить о космосе, о том, как огромные спутники и корабли двигаются там, не встречая почти никакого сопротивления — в космосе плотность вещества ничтожно мала. Подобные «космические» условия можно создать и в стеклянном баллоне, если с помощью мощных насосов тщательно откачать из него воздух. В таком безвоздушном пространстве, или, как говорят иначе, в вакууме, электрические заряды смогут двигаться практически без столкновений.

Стеклянный, металлический или керамический баллон, в котором создан вакуум, — это основная деталь самых различных приборов для управления движущимися зарядами. Именно поэтому все эти приборы — телевизионные трубки, электронные микроскопы, усилительные лампы — часто называют вакуумными. Попутно заметим, что из обычной электрической лампочки тоже откачивают воздух, но при этом преследуют совсем другие цели. В состав воздуха входит кислород, из-за которого раскаленная нить может просто-напросто сгореть.

Итак, вакуумный баллон для усилительной электронной лампы у нас уже есть. Теперь остаются сущие «пустяки» — нужно создать в баллоне электрический ток и вставить «заслонку» для управления этим током.

* * *

РАДИОПРИЕМНИК ЗАПОЛНЯЕТ АНКЕТУ

Вот несколько вопросов, с которыми покупатель обычно приходит в радиомагазин: «Какой приемник самый хороший? А чем плохи остальные? И какой же все-таки покупать?..»

О радиоприемнике довольно четко рассказывают его главные характеристики — параметры. Вот некоторые из них.

— Диапазоны принимаемых волн.

— Коэффициент нелинейных искажений (в процентах).

— Полоса воспроизводимых частот (в герцах).

— Номинальная выходная мощность (в ваттах), при которой искажения не превышают нормы.

— Чувствительность, которая характеризует способность приемника усиливать слабые сигналы.

Обычно указывается напряжение (в микровольтах) на входе приемника, при котором выходная мощность составляет не меньше 10 % от номинальной. Чем меньше это напряжение, тем, естественно, лучше чувствительность. Так, например, при чувствительности 50 мкв можно принимать более слабые станции, чем при 200 мкв.

— Избирательность по соседнему каналу (обычно в децибелах) величина, показывающая, во сколько раз ослабляется соседняя станция по сравнению с принимаемой («расстояние» по частоте — 10 кгц).

— Избирательность по зеркальному каналу («расстояние» по частоте — 930 Мгц).

Имеется и целый ряд других параметров, характеризующих уровень фона, эффективность системы АРУ, стабильность частоты гетеродина, потребляемую мощность, степень регулировки тембра и полосы пропускания, уровень собственных шумов и др. Но одна только анкета, пусть даже самая подробная, не может полностью охарактеризовать приемник. Ведь имеются еще и такие важные показатели, как внешний вид, отделка, тембр звучания, удобство управления, надежность… Вот почему даже детально познакомившись с основными параметрами приемника, вы можете без стеснения задавать продавцам, а еще лучше мастерам-ремонтникам, традиционный вопрос: «Так какой же приемник все-таки стоит покупать?»

* * *

Не нарушая герметичности баллона, введем в него с разных сторон два электрода (электродами называют расположенные внутри баллона металлические детали, выполняющие какие-то определенные функции по созданию тока и управлению им), а к их выводам, то есть к той части электродов, которая сквозь стекло выходит из баллона, подключим обычную батарейку. Давайте сразу же договоримся: тот электрод, к которому подключен «плюс» батареи, называется анодом, а тот, к которому подключен «минус», — катодом. Батарею, включенную между анодом и катодом, принято называть анодной, хотя с таким же успехом ее можно было бы назвать катодной или, еще точнее, анодно-катодной. В пашем простом примере анод и катод — это совершенно одинаковые металлические пластинки — их даже можно поменять местами. В настоящей лампе анод и катод устроены совершенно по-разному.

После подключения к электродам анодной батареи в баллоне появится ток. Электроны будут вылетать из катода и двигаться к аноду — отрицательно заряженный электрон стремится к «плюсу». В то же время, если на аноде каким-то образом появятся свободные положительные заряды, то они будут двигаться к «минусу», то есть к катоду.

В большинстве электровакуумных приборов, так же, как и в металлических проводниках, ток создают свободные электроны. Только они могут покинуть свои атомы и отправиться в «космический» полет от катода к аноду. Именно эти неутомимые и дисциплинированные труженики позволили создать тысячи точнейших методов и изумительных приборов, объединенных одним словом — электроника. Однако при рассмотрении электронных схем на движение электронов, как всегда, не обращают внимания, а пользуются условным направлением тока — считают, что ток протекает от «плюса» к «минусу», то есть от анода к катоду.

Описывая наш простейший электронный прибор — вакуумный баллон с двумя металлическими электродами, — мы упустили из виду одну «мелочь». Даже при большом напряжении анодной батареи — десятки и сотни вольт — анодного тока в баллоне не будет. Может быть, конечно, несколько наиболее резвых электронов прорвутся к аноду, но они погоды не делают, особенно если учесть, что из анодного тока мы хотим создать «мощную копию» усиливаемого сигнала.

Что же мешает возникновению анодного тока? Ведь в вакууме уже ничто не тормозит движения зарядов?

В вакууме электроны действительно двигаются совершенно свободно, но выйти из катода им так же трудно, как и раньше. Препятствий для выхода электронов несколько. Одно из них — это знакомое нам электронное облако (стр. 13), которое своим отрицательным зарядом отталкивает вылетающие электроды обратно к катоду.

Итак, последовательно, шаг за шагом, мы стараемся преодолеть все трудности, связанные с созданием электронного управляющего прибора. Облегчить электронам выход из катода — вот задача, которая стоит перед нами сейчас. Решается она довольно легко — катод необходимо сильно нагреть. При этом станет более интенсивным хаотическое движение электронов в металле и многие из них будут просто-напросто выпрыгивать из него. Выбрасывание электронов раскаленным катодом называется термоэлектронной эмиссией (термо — тепло, эмиссия — испускание, выбрасывание).

Как же практически разогреть катод? Какой нагреватель применить — костер, примус или электроплитку? Первые два варианта, конечно, относятся к области шуток, ну, а плитка нам вполне подходит. Правда, это будет специальная плитка — роль спирали в ней будет выполнять… сам катод. Изогнем катод в виде дуги или спирали, выведем его второй конец из баллона и к имеющимся у нас теперь двум выводам катода подключим батарейку (рис. 34, а). При этом мы получим самостоятельную, так называемую накальную цепь, которая никакого отношения к другим цепям усилителя, как правило, не имеет. Минус анодной батареи можно подключать к любому из выводов катода. Вот теперь в нашем распоряжении настоящий электровакуумный прибор, простейшая электронная лампа — диод (рис. 34, б).

Рис. 34

Под действием напряжения накальной батареи по самому катоду, как по обычному проводнику, пойдет ток (ток накала), катод накалится и начнет эмиттировать, а проще говоря, выбрасывать электроны, которые тут же устремятся к аноду.

Последнее, правда, относится не ко всем электронам — многие из них будут возвращаться обратно на катод. Здесь уже все зависит от той силы, которая притягивает электроны к аноду, то есть от анодного напряжения. Чем больше плюс на аноде, тем сильней он тянет к себе вылетевшие из катода электроны, тем больше анодный ток.

Необходимо заметить, что увеличение анодного тока не будет беспредельным — как только в него включатся все вылетающие из катода электроны, наступит так называемое насыщение, и дальнейший рост тока станет невозможным. Однако до тех пор, пока насыщение не наступило, можно менять величину анодного тока, изменяя напряжение на аноде.

Все, о чем мы сейчас говорили, очень и очень важно. Фактически мы нащупали основу для создания в нашем приборе управляющей заслонки. Такой заслонкой может быть напряжение, которое будет влиять на ток в баллоне, подобно напряжению на аноде, но только во много раз сильнее.

Давайте между катодом и анодом установим металлическую сетку и снабдим ее самостоятельным выводом — проводником, который выходит наружу сквозь стекло баллона (рис. 35, а). Теперь попробуем одним концом к этой сетке, а другим концом к катоду подключить источник усиливаемого сигнала, например микрофон (рис. 35, в). Во время разговора перед микрофоном на его выходе появится переменное напряжение низкой частоты, которое будет действовать между сеткой и катодом.

Рис. 35

Сетка расположена очень близко к катоду — иногда расстояние между ними не превышает нескольких десятков микрон. Именно поэтому напряжение на сетке весьма сильно влияет на величину анодного тока. Когда на сетке появляется плюс, она помогает электронам покинуть район катода и тем самым увеличивает анодный ток. Минус на сетке, наоборот, отталкивает электроны обратно к катоду, из-за чего анодный ток уменьшается.

Вы уже, очевидно, догадались, что сеточное напряжение, (не сама сетка, а именно напряжение на ней) — это и есть та заслонка, с помощью которой можно плавно управлять анодным током. Для того чтобы подчеркнуть роль сетки, ее называют управляющей.