Рудольф Сворень - Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина

Нелинейные искажения в той или иной степени возникают во всех звеньях радиовещательного тракта: в передатчике, приемнике, различных усилителях, микрофоне, громкоговорителе и т. д. Эти искажения фактически представляют собой искажение формы кривой сигнала. В усилителе НЧ нелинейные искажения обнаруживаются тогда, когда график выходного напряжения становится не. похожим на график входного напряжения. Так, например, в те моменты, когда входное напряжение растет, в результате нелинейных искажений выходное напряжение может оставаться неизменным (вершины графика выходного напряжения становятся приплюснутыми). Вследствие искажения формы кривой, звук, воспроизводимый громкоговорителем, оказывается не похожим на звук перед микрофоном: он становится хриплым и дребезжащим (рис. 88).

Рис. 88. В результате нелинейных искажений меняется форма усиливаемого сигнала — в нем появляются составляющие, которых не было при передаче. При этом воспроизводимый звук становится хриплым и дребезжащим.

Источником нелинейных искажений в усилителях низкой частоты являются лампы и трансформаторы со стальными сердечниками. Именно в этих элементах и может искажаться форма сигнала из-за того, например, что при большой амплитуде усиливаемого напряжения на управляющей сетке лампа может оказаться запертой (то есть ее анодный ток прекратится) или из-за того, что в стальном сердечнике трансформатора наступит насыщение — сердечник намагнитится до предела и увеличение тока в обмотке не будет усиливать его магнитного поля.

Подобрав необходимые напряжения на электродах лампы и правильно рассчитав трансформаторы, через которые проходит усиливаемый сигнал, нелинейные искажения в усилителе НЧ можно заметно уменьшить.

Наряду с частотной характеристикой при оценке любого звуковоспроизводящего устройства указывается также коэффициент нелинейных искажений k н , или, как еще называют, коэффициент гармоник. Раньше этот показатель называли «клирфактор», что в переводе означает «показатель ясности». Коэффициент нелинейных искажений показывает, сколько процентов мощности полезного звукового сигнала составляет мощность посторонних звуков — всех этих шумов и хрипов, появившихся в результате нелинейных искажений.

Предположим, что скрипач, стоя перед микрофоном, медленно проводит смычком по струне и при этом на микрофон воздействуют звуковые колебания с частотой 500 гц, а в приемнике этот звук воспроизводится с мощностью 1 вт. Предположим также, что, в результате нелинейных искажений в передатчике, приемнике и других элементах тракта, громкоговоритель, кроме звука с частотой 500 гц, воспроизводит еще и другие звуки, которых не было при передаче, и что мощность этих посторонних звуков составляет 0,1 вт. В этом случае коэффициент нелинейных искажений k н всего тракта от микрофона до громкоговорителя, или, как говорят акустики, «от уха до уха», составляет 10 %. Небольшие нелинейные искажения (1–3 %) наше ухо не обнаруживает. Искажения 8—12 % сильно ухудшают качество звука, а при нелинейных искажениях в 15–25 % передача оказывается настолько искаженной, что слушать ее очень неприятно.

В каждом из элементов радиовещательного тракта в отдельности искажения невелики, но радиослушатель практически воспринимает сумму всех искажений. Это заставляет вести серьезную борьбу за уменьшение нелинейных искажений во всех элементах тракта: в передатчике, в детекторе, усилителе низкой частоты и т. д. Нелинейные искажения у громкоговорителей составляют 2–3 %, а у хороших усилителей 0,5–1,5 %. В простом усилителе НЧ можно допустить k н около 3–6 %.

Наряду с электронной лампой и источником ее питания одним из важнейших элементов усилительного каскада является анодная нагрузка. Именно в нагрузке и выделяется «мощная копия» усиливаемого сигнала.

Как уже отмечалось, в качестве нагрузки может использоваться головной телефон, громкоговоритель, обычное сопротивление, колебательный контур, дроссель (лист 131) и другие элементы. Нагрузка, как правило, включается непосредственно в анодную цепь лампы, и через нее к аноду подводится положительное напряжение. Рассмотрим вкратце работу усилительного каскада, в котором в качестве анодной нагрузки используется обычное сопротивление (лист 132).