Юный техник, 2010 № 02

В случае усилителя звуковых частот (УЗЧ) звук становится чище, яснее.

Второе достоинство станет яснее, если посмотреть на амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), показанную на рисунке 2.

Это зависимость коэффициента усиления от частоты сигнала. Верхняя кривая отображает частотную зависимость коэффициента усиления основного усилителя (обозначен треугольником на рис. 1). Видно (рис. 2), что Коуменьшается как на низких, так и на высоких частотах. Первое обусловлено, в основном, действием разделительных конденсаторов между каскадами, второе — влиянием паразитных емкостей коллекторных переходов и ухудшением усилительных свойств транзисторов с повышением частоты.

С помощью АЧХ можно найти fни fв— граничные частоты полосы пропускания усилителя, на которых усиление падает до 0,7 от максимального значения.

Для телефонной связи, например, достаточна полоса пропускания от 300 Гц ( fн) до 3 кГц ( fв), для высококачественного радиовещания нужна полоса не менее 50 Гц — 10 кГц.

Усилители радиочастоты способны усиливать до сотен мегагерц (МГц) и выше. Они могут быть как узкополосными (резонансными), так и широкополосными. На тех частотах, где усиление больше, ООС действует сильнее, снижая усиление. А где усиление меньше, там и ООС слабее. В результате АЧХ выравнивается, и полоса усиливаемых частот fн ^'— fв ^'расширяется.

От входного сопротивления усилителя зависит шунтирование им источника сигнала. Пьезоэлектрический звукосниматель, например, в проигрывателе грампластинок имеет очень высокое внутреннее сопротивление. Нагрузив его низким входным сопротивлением транзисторного усилителя, мы получим очень малый сигнал. А усилитель с высоким входным сопротивлением шунтировать кристалл почти не будет, и звукосниматель разовьет большее напряжение.

Влияние ООС на входное сопротивление может быть двояким, в зависимости от схемы сложения входного сигнала и сигнала ОС. Если Uocвводится последовательно со входным Uвx, то входное сопротивление растет, если параллельно — уменьшается.

Улучшение стабильности с помощью ООС рассмотрим на примере простого транзисторного усилителя (рис. 3), который мы опубликовали в предыдущем номере «ЮТ» и установили, что сопротивление резистора смещения (он же создает и ОС) Rocдолжно быть в Враз больше сопротивления нагрузки Rн.

При коллекторном напряжении, равным половине напряжения питания, искажения сигнала минимальны. Случайное изменение коллекторного напряжения изменяет ток через Roc. Например, если оно увеличилось, возрастает ток базы, транзистор откроется сильнее, вырастет падение напряжения на Rни коллекторное напряжение, уменьшаясь, придет в норму.

Здесь напряжение ОС приложено параллельно входному, значит, входное сопротивление уменьшается, что в ряде случаев нежелательно. Как сделать так, чтобы ООС стабилизировала режим, не уменьшая усиление и Rвx? Надо разделить сопротивление Rocна две части, можно равные, и включить конденсатор значительной емкости С2 (см. рис. 4).

На постоянном токе и очень низких частотах он действовать не будет, и ООС стабилизирует режим, а на более высоких частотах он замкнет переменный ток ОС на общий провод, устранив ООС. Емкости конденсатора С2 и разделительных конденсаторов С1 и СЗ подбирают так, чтобы получить требуемую нижнюю границу полосы пропускания fн. Подобный способ стабилизации режима используют во многих, значительно более сложных УЗЧ.

Положительная ОС увеличивает усиление, но вместе с тем увеличивает неравномерность АЧХ и искажения. В УЗЧ ее практически не применяют, а вот в резонансных усилителях радиочастоты (УВЧ или УРЧ) она очень полезна. Искажения сигнала там не особенно важны, поскольку колебательный контур их устраняет, поддерживая синусоидальную форму сигнала.

А вот увеличение усиления повышает чувствительность простого радиоприемника. Увеличение неравномерности АЧХ усилительного каскада с колебательным контуром означает, что АЧХ становится острее, то есть возрастает селективность приемника, его способность выделять полезный сигнал на фоне других.

ПОС очень легко ввести в описанный в прошлом номере простой приемник, превратив его в аппарат, способный принимать дальние станции, а вся доделка сводится к намотке катушки обратной связи на тот же ферритовый стержень магнитной антенны.

Схема модернизированного приемника показана на рисунке 5.

Катушка ОС L2 содержит от 2 до 5 витков того же провода, что и контурная. Ее следует намотать на бумажном кольце, которое легко передвигается по стержню — так мы будем регулировать ОС. Катушка ОС включена в эмиттерную цепь обоих транзисторов, где протекает усиленный ток радиочастоты. Включите приемник без катушки ОС, затем надевайте ее на стержень. В зависимости от направления намотки контурной катушки L1 (она расположена в середине стержня) и катушки ОС L2, обратная связь будет либо отрицательной, либо положительной. Если получилась ООС, что заметно по уменьшению громкости приема, снимите катушку ОС, переверните ее на 180 градусов и надевайте снова. Громкость приема и чувствительность возрастут.

При чрезмерно сильной ПОС в приемнике возникает генерация колебаний на частоте настройки и прием станций сопровождается свистом. Это нормальное явление. ОС надо постараться отрегулировать так, чтобы максимально близко подойти к порогу возникновения генерации. При этом чувствительность и селективность максимальны. Описанный приемник с ПОС позволил принять в Москве вечером на СВ радиостанции многих европейских и ближневосточных городов.

Успехов!

В.ПОЛЯКОВ, профессор

ДАВНЫМ-ДАВНО

Первая пассажирская железная дорога в России была открыта 11 ноября 1837 года. Она соединила Санкт-Петербург с Царским Селом и считалась… «увеселительной».

Произошло это вот каким образом. В 1834 году в Россию был приглашен на работу профессор Венского политехнического института Франц фон Герстнер, имевший опыт строительства железных дорог в Европе. Он представил царю Николаю I доклад о необходимости железных дорог в России. Вскоре Герстнеру была выдана привилегия на строительство дороги Петербург — Царское Село — Павловск. Вопрос же о строительстве других железных дорог решено было отложить, пока на опыте не будет доказана польза таких сооружений «для государства, публики и акционеров».

Акционеры собрали 3 миллиона рублей, наняли 1800 рабочих, которые и начали возводить насыпь 9 мая 1836 года. Затем к ним присоединилось еще 1400 солдат, откомандированных правительством. Руководство строительством осуществляли 17 инженеров, некоторые из них имели опыт строительства железных дорог в Англии.

По мнению Герстнера, принятая в Европе ширина колеи 1435 мм была слишком мала для устойчивости паровозов и вагонов, поэтому новая дорога строилась с шириной колеи 1829 мм. А для привлечения пассажиров профессор предложил сделать Павловский вокзал центром веселья и всевозможных зрелищ. Были заказаны фонтаны, а также оборудование для сцены и зрительного зала.

В итоге Павловский вокзал стал одним из лучших концертных заведений России; здесь дирижировал оркестром даже «король вальсов» Иоганн Штраус.

Первым рейсом из Петербурга в Царское Село управлял сам Герстнер. Через 35 минут под громкие рукоплескания и крики «Ура!» встречающих поезд подошел к платформе, где состоялся торжественный банкет. А на обратном пути Герстнер, желая продемонстрировать возможности нового транспорта, развил «неслыханную скорость», преодолев дистанцию в 20 км за 27 минут.