> Техника, страница 64 > Нейтродинирование

Нейтродинирование

Нейтродинирование, способ устранения последствий паразитной связи между цепями сетки и анода, устанавливаемой емкостью, существующей между электродами контрольной сетки и анода в электронной лампе. Н. применяется гл. обр. в усилителях (смотрите) высокой частоты, где емкость между анодами и сеткой, задавая дополнительную положительную или отрицательную нагрузку на цепь сетки от обратного действия анодной цепи, может вызвать: 1) в настроенных усилителях—самопроизвольное генерирование, 2) в ненастроенных—или самоге-нерирование или ослабление усиления. Н. заключается в том,что между отвязываемыми цепями сетки и анода устанавливается некоторая дополнительная отвязывающая связь, или т. н. «отвязка», уничтожающая эффект, даваемый связью через емкость сетка-анод лампы. Эта «отвязывающая» связь задает в одной из отвязываемых цепей эдс, равную по величине, но противоположную

О	4
Jb*—

Jr*

Фигура 1.

Фигура 2.

по фазе эдс, передаваемой через емкость лампы. Схема Н. характеризуется; 1) условиями, при которых наступает полное Н., определяющими величины электрич. параметров, участвующих в Н.; 2) степенью зависимости Н. от частоты, причем наилучшие схемы определяются независимостью Н. от частоты настройки контуров усилителя; 3) практич. осуществимостью условий Н. Существует большое разнообразие схем Н.; все они м. б. разбиты на 2 основные группы: I—схемы, в которых Н. достигается индуктивной связью анодной и сеточной цепей, и II—схемы, использующие принцип разветвления тока.

I. Н. при помощи индуктивной с в я з и. 1) Простейшая схема II.этой группы показана на фигуре 1. Здесь, а также в дальнейшем, емкость анод-сетка обозначена через C_aq. Эквивалентная схема для схемы фигура 1 показана на фигуре 2. Ламповые емкости С,*

и С_ак здесь опущены, т. к. они просто увеличивают собою емкости С_х н С _г, не изменяя принципиально эквивалентной схемы. Внутренние сопротивления лампы также опущены, так как они, шунтируя контуры, просто увеличивают собою их активное сопротивление. Практически установку Н. удобно производить при потушенной лампе; тогда эти сопротивления не играют уже никакой роли. Т. о. лампа в этой схеме и в дальнейших—эквивалентных—представлена лишь емкостью С_ад. В схеме фигура 2 И. дости-

Фигура з.

Фигура 4.

гается непосредственно индуктивной связью контуров сетки и анода. Математич. анализ показывает,что взаимоиндукциям, прнк-рой наступает полное II., определяется из ур-ия:

^м---Г7Г—Г c.a.v О)

Из ур-ия видно, что II. по этой схеме сильно зависит от частоты со; для каждой частоты должен быть точно отрегулирована М. В усилителях высокой частоты такая схема применяется редко. Вариантом этой схемы является схема Н. посредством обратной связи, причем направление витков катушки взято таким, что она вызывает не уменьшение затухания, а его увеличение (положительное М).

2) В схеме фигура 3 Н. производится при помощи вспомогательного контура. Условия Н. определяются ур-ием:

_ а,гм_хм₂ __—J____{=0 (2)}

jto(L, + L_t) + +R_k “(Ci+C₁ + t-^ )

где R_k—сопротивление вспомогательного контура, a Су—емкость конденсатора в этом же контуре; так как в ур-ии (2) 1-й член комплексный, а второй—мнимый, эта схема абсолютного Н. не дает. Однако Н. может получиться полным в двух случаях: 1) при

В_к « ja) [(L₃ + L>) - -_шр-];

тогда

CV=

CiC₂

^cag

)-

(L3 + L4)

(3)

2) если последовательно с C_ag включить активное сопротивление R_aa, тогда .---будет за-j с «я менено -g— + jco R_ag, оба члена уравнения (2) станут комплексными и Н. при определенном И_к станет возможным. В обоих случаях Н. зависит от частоты. Эта схема нашла нек-рое применение в усилителях высокой частоты для коротких волн (например в усилителе коротких волн англ.фирмы Igranik), так как она позволила осуществить Н. при минимуме влияния нейтродинирующей цепи на настройку и работу контуров.

II. Н. при помощи мостиковых схем (разветвления тока). В относящихся к этой группе схемах Н. осущест вляется балансированием емкости С_ад другой емкостью—емкостью т. н. нейтродинного конденсатора Су, причем эдс, подводимая этой емкостью (обычно при помощи трансформатора или автотрансформатора со средней точкой) к одной из отвязываемых цепей, изменяется по фазе на 180°. Существует 4 основных схемы, принадлежащих к этой группе. 1) Наибольшее практич. значение приобрели схемы Хезлтайна (Hasel-tine) (Ам. Π. 1489228 и 1533858. 1923 года); простейшая из них показана на фигуре 4. В этой схеме Н. достигается нейтродинирующей цепью. которая состоит из емкости Су и самоиндукции L_a (половина анодной обмотки переходного трансформатора). Совершенно аналогичная схема, но с контуром L₂C₂, присоединенным непосредственно в анодную цепь, показана на фигуре 5. Обе схемы являются мо-етиковыми схемами. Схемы дают полное II. при условии, что

Сад Rfi 4- М R

Су~ Lh+M ⁼ R"

При равенстве L_a -f- М=La + М, что достигается путем присоединения точки питающего провода точно в середину катушки, а следовательно при равенстве R=R", Су — С_ад. Эти схемы при очень малых R, когда ими можно пренебречь при любом положении точки на катушке В, дают независимость Н. от частоты. Однако эти идеальные условия работы схемы практически имеют место лишь при связи катушек L_a и L₂, приближающейся к 1. При fccl, то есть при наличии некоторой самоиндукции утечки L₀ между цепями, схема получает вид, показанный на фигуре 6. Для этой схемы, в виду необходимости для осуществления Н. увеличить емкость Су, Н. получается уже зависящим от частоты.

Практически всегда coL₀ «: -_c и поэтому этот эффект сам по себе мал. Однако наличие в анодной цепи L₀ при приеме сигналов вызывает ташке и другой эффект, нарушающий II., который обычным Н. не м. б. ликвидирован. В самом деле при приеме сигналов

Фигура 5. ФПГ. 6.

ток, протекающий через сопротивление лампы R{, шунтированное емкостью анод-нить С_ак, отставая на 90° от тока, протекающего через С_ад, задает на L₀ напряжение, которое не м. б. нейтродинировано емкостью Су. Уменьшить этот эффект до минимума можно, задавая сильную связь между обмотками либо сводя до минимума сопротивление контуров L₂C ₂. Несмотря на этот недостаток схема все же получила наибольшее практическое применение. Объясняют это тем, что II. обыкновенно приходится осуществлять для небольшого участка диапазона частот в начале шкалы настраиваемого переменного конденсатора. Для этих условий схема дает обычно хорошие результаты.

Для получения независимости II. при изменении частоты контуров в широких при-

делах Хезлтайном была также предложена схема, показанная на фигуре 7. Эта схема дает полное Н. при соблюдении следующих условий:

^C-V= С а д [_ Д_Ш2 ’

5де и

А =

^e-(+^cct)V

i_-nt, h.)

Нее обозначения этих ур-ий показаны на фигура 7; J7i =

".

»1

и »?,=

п;

, где «, и η₂—полное число витков катушек самоиндукции L_t и L, а п( и nj—число их

Л-

Фигура 7.

найдем, что, при «следующего выражения:

витков, участвующих в нейтродинной цепи. Из уравнения видно, что эта схема дает независимость от частоты при 13=0. Полагая В=0, η_ι=1, к определяется из

-к <

Это последнее неравенство дает верхний предел для к, к_тах, выше которого нельзя уже получить независимости от частоты даже и при η_%=0. Для=0,5, /c_tmra получается равным 0,4, тогда как для получения оптимальных усилений к всегда должен быть значительно больше (обычно оно достигает величины 0,6— 0,8). При этих условиях В может стать равным 0 при η_ι < 1 тогда, когда и η_χ < 1, то есть только тогда, когда часть катушек настроенных контуров участвует в нейтродинных цепях. Практически наибольший интерес представляет случай, когда и

L_l=L₂; тогда для соблюдения основного условия В=0 необходимо η взять отвечающим ур-ию:

Ч*-

Для к=0,45 и С_ак < С_0?, η можно определить о П₂

из очень простого соотношения: *?*·= „.

Эта схема представляет интерес также и в гом отношении, что она позволяет осуществить Н. при Сдг значительно большем С_ад. В самом деле, при В =» 0, Cv= ⁽· У. При т=1 неза-

висимости от частоты схема дать не может. В этом случае для получения нулевого тока через С_а

Сдг= С,

l-a C/in-rCak

l-pu-ft»)—7,—

i-2 C2

Вариантом схемы Хозлтайна является схема С к о тт-Т а г га р т а, изображенная на фигуре 8. В схеме Скотт-Таггарта дополнительно по сравнению со схемой Хезлтайна параллельно емкости С_ад включен конденсатор <Ту, позволяющий значительно увеличивать емкость основного нейтродинного конденсатора Су, вследствие чего упрощается про цесс нейтродинирования. 2) Схема Рай-са, показанная на фигуре 9, также основывается на идее мостика. Отличие ее от схемы Хезлтайна (фигура 4 и 5) заключается в том, что Н.в ней совершается обратным порядком, нежели в схеме Хезлтайна, то есть от контура сетки, благодаря чему разветвление производится в сеточном контуре. Условия Н. в этой схеме в общем остаются те же, что и для фигура 4 и 5, то есть для равенства C₁y= C_aq

Фигура 8. Фигура 9.

Д. б· соблюдено равенство L[ — L[. Эта схема находит применение: а) в усилителях, работающих на коротких волнах, где она позволяет осуществлять короткий монтаж, упрощая значительно монтаж переходов между каскадами; б) в супергетеродинных схемах, в 1 детекторе, работающем непосредственно от рамочной антенны и требующем Н. благодаря отрицательной нагрузке, задаваемой через С_ад на контур сетки трансформатором промежуточной частоты, включенным в анодную цепь. 3) Схема изофарад (фигура 10), представляющая собой равноплечный

Фигура 10.

емкостный мост, в диагонали которого включены: в одну—контур сетки, в другую—контур анода. Преимущество этой схемы—ее полная симметрия. Схема фигура 10 аналогична схеме Райса (фигура 9) с тем различием, что катушки L[ и L[ схемы фигура 9 заменены в ней конденсаторами С[ и С[. Построить эту схему аналогично схеме Хезлтайна, то есть с разветвлением в анодной цепи, не удается из-за невозможности осуществить при этом питание анодной цепи. 4) Схема Каупера со специальной нейтро-динирующей цепью или ответвлением при обычной схеме усиления. Су- *т шествует два вида этих I i схем а) Схема с нейтро- _{фцг 12}

длиной цепью, индуктивно связанной с анодным контуром (фигура 11), дает полное нейтродинирование при

С agi- з

⁼ a*C_agiL₂Ly- Μ*) + Μ

Помимо Су Н. определяется также и величиною М. Недостаток этой схемы—резко выраженная зависимость от частоты; тем не менее схема находит практич. применение в силу своей простоты, б) Схема с нейтродинной цепью, индуктивно связанной с сеточным контуром (фигура 12), почти во всех отношениях аналогична схеме фигура 11.

Кроме этих схем практически используются следующие схемы. 1) И з о д и н н а я с х е-м а, показанная на фигуре 13, с использованием

Фигура 13.

двухссточных ламп. Для полного Н. при этой схеме должен быть соблюдено общее условие у? - ^Ст. При постоянном положении кон-

^ад такта А установка Н. осуществляется или изменением накала лампы или изменением анодной батареи. 2) Схема Н. в пушпуллных каскадах, изобргженная на фигуре 14. Условия Н. в этой схеме те же, что и в схеме Хезлтайна, но в виду полной симметрии схемы в этой схеме отпадают все оговорки, относящиеся к схеме Хезлтайна в части причин, нарушающих точное Н. Кроме того Н. начинает находить применение также и в схемах усиления высокой частоты, предназначенных для равномерного усиления в широкой полосе пропускаемых частот (например прием сигналов передачи изображений телевиденья и т. д.). Нейтродин-ная схема в данном случае получает вид аналогичный схеме фигура 7, но в нейтродинирующую цепь кроме нейтродинно-го конденсатора Су включают последовательно также катушку самоиндукции

Ly и сопротивление И_л(фигура 15), обеспечивающее совершенно равномерное усиление в пропускаемой ф_Нг. и. полосе частот. Величины Су, Ly и Ну в этом случае могут быть пай дены из следующих уравнений:

^Сл>=5Г; ^{и L}-v=(l + gj) ь*п. где η=_п³; п₃ и п_а—числа витков в катуш

ках L₃ и L_a.

Для получения отчетливого Н. при любой схеме кроме условий, оговоренных выше, должен быть также соблюдены следующие правила. 1) Совершенно должна отсутствовать индуктивная связь между катушками. Это достигается или экранированием отдельных катушек или специальным расположением катушек относительно друг друга, причем в последнем случае м. б. два решения задачи: а) катушки помещаются своими осями перпендикулярно друг к другу; б) при парал-_£ дельных осях катуш-

—i—jlA;.--ки должны иметь (те-

1 {/* оретически) угол 54°7

‘•Е? с,Л7Г^Г~Ю№, к общей линии центров.

- ¹ ——^{3 г}" 2) Точно так же должен быть уст-Фигура 15. ранены все прочие пара зитные связи между контурами, как то: в батареях питания, между соседними проводами при плохом монтаже и т. д. В связи с появлением экранированных ламп, имеющих очень малые емкости С_ад порядка 0,05—0,005 сантиметров (тогда как в триодах С_адпорядка 2—10 см) и позволяющих осуществлять усиление на высокой частоте без Н., нейт|н динные схемы начинают несколько терять свое з шчение. Однако изучение экранированных ламп показывает, что для достижения максимальных возможных усилений в некоторых случаях оказывается рациональным Н. все же применять. Для этой цели м. б. использованы многие из разобранных здесь схем. Весьма рациональной оказывается схема фигура 11, позволяющая Н. ограничить только определенным участком диапазона, где другими методами стабилизации усиления получить не удается.

Лит.: S с h δ р f 1 i η О. u. Eichclberger С., Der Neutrodync-Empfangir, В.9, Bibliothek d. Radio Amateurs, lirsg. v. E. Nesper, Birlin. 1926, B. 9;. Sclilesinger K., Neutralisation d. Rosonanz-Ver-stiirkers, «Jahrbuch d. drahtlosen Telegraphic u. Tele-phonie», Berlin. 1929, B. 33, H. 2; A r d e η n e M., 3 t о f f W., Uber die Kompensation d. sch ad lichen Kapazitittcn u. Hirer Riicktvirkungen bei Elektronen-rOhren, ibid., 1928, B. 31, H. 4; Dreyer J., Man-son R., The Shielded Neutrodyne Receiver, «Proc. or tile Inst, of Rad. Eng.», New York, 1926, voi. 14, 2; McLac hlan N., The Amplification a. Selectivity of a Neutralised Tuned Anode Circuit. «Experimental Wireless a. Wireless Engineer», London, 1926, vol. 3, 36: В г о w n O., The Effect of Stray Reactions on the Stability a. Amplifying Power of Amplifiers, ibid., 1925, v. 2, 19: Beatty R. T., TheSta-bility of the Tuned-Grid, Tuned-Plate H. F. Amplifier, ibidem. 1928, v. 5, Л2; A r d e η n e M., Stuff W., Harmful Effects of Inter Electrode Capacity, ibid., 60; Feldtkeller R., Theorie neutralisierter Versthr-kerkettcn. «Jahrbuch dcr drahtlosen Telegraphie undi Telephonie», B., 1930, B. 35, H. 2.