позволяет более точно определить отклонение характеристики от прямой ((7вч> 1,5 в на рис. 1.16), форма выходного сигнала настолько искажена (рис. 1.14), что сравнение только амплитуд оказывается недостаточным для общей оценки искажений. Поэтому амплитудная характеристика удобна лишь для приблизительного определения границы линейности. Расчет коэффициента нелинейных искажений для синусоидального сигнала осуществляется либо экспериментально с помощью специального прибора, либо графически (см. § 2.3).

Отсутствие или, точнее, минимум нелинейных искажений сигнала является свойством важнейшего класса так называемых линейных усилителей.

Полное отсутствие нелинейных искажений принципиально невозможно, учитывая, что в усилителях используются такие управляющие элементы, как лампы и транзисторы. Тот минимум нелинейных искажений, который дает право считать усилитель линейным, целиком зависит от конкретных условий. Так, при усилении звуковых колебаний допустимый коэффициент нелинейных искажений обычно составляет несколько процентов, при работе на двигатель - 20-г-30%, а в измерительных усилителях нередко лишь десятые или даже сотые доли процента.

Остановимся кратко на связи между линейными и нелинейными искажениями. Такая связь существует, несмотря на их разное происхождение. Пусть, например, в каком-либо промежуточном каскаде усилителя получились нелинейные искажения, т. е. появились высшие гармоники. Эти гармоники могут быть либо дополнительно подчеркнуты, либо частично подавлены, в зависимости от вида частотных характеристик последующих каскадов. Наоборот, за счет частотных искажений в первых каскадах может измениться суммарная величина сигнала на входе оконечного каскада (см. рис. 1.9, б и рис. 1.9, в) и, тем самым, его нелинейные искажения.

Решение вопроса о типе искажений (линейные, нелинейные или комбинированные) по изображению на экране осциллографа является далеко не простой задачей. Для ее решения требуются хорошее знание теории усилителей и достаточные практические навыки.

ГЛАВА 2 РАБОТА ЛАМПЫ В УСИЛИТЕЛЕ

§ 2.1. Постоянные и переменные составляющие потенциалов и токов. Мощность переменных составляющих

Основой большинства электронных схем является простейший усилитель - лампа с сопротивлением нагрузки в анодной цепи - рис. 2.1. Для расчета усилителей необходимо знать зависимость

анодного тока

и потенциала анода и. от потенциала сетки и ,

а также коэффициента усиления лампы ц, внутреннего сопротивления лампы R{, сопротивления анодной нагрузки и напряжения анодного питания Е. Потенциалы сетки и анода мы будем отсчитывать относительно потенциала катода, принимаемого равным нулю. Потенциал сетки определяется неизменным потенциалом смещения U и входным напря-

жением и

а = и

(2.1)

Рис. 2.1. Лампа с анодной нагрузкой.

Идеализированные характеристики. Для облегчения расчета анодного тока удобно воспользоваться идеализированными характеристиками лампы, изображенными на рис. 2.2, где реальные криволинейные характеристики триода заменены семейством параллельных прямых. Прямые касаются характеристик в точках, приблизительно соответствующих предполагаемому току покоя лампы Поэтому наклон идеализированных характеристик соответствует внутреннему сопротивлению лампы в рабочей области характеристик. Отрезком и на оси анодных потенциалов учитывается кривизна характеристики.

Линия нагрузки. Во время работы усилителя анодный ток лампы изменяется соответственно изменениям входного напряжения и, следовательно, изменяется падение напряжения на сопротивлении анодной нагрузки, равное iaRa-Сумма потенциала анода и падения напряжения на нагрузке неизменна я равна напряжению анодного питания Е. Поэтому

Ua = Ea-iaRa- (2-2)

Прямая линия, описываемая этим уравнением, называется линией нагрузки (рис. 2.3). Линия нагрузки изображает зависимость потенциала анода Ид от анодного тока при данном сопротивлении анодной

Рис. 2.2. Идеализация характеристик триода.

нагрузки. Для построения этой линии можно, например, отложить на оси токов отрезок EjR и полученную точку соединить с точкой Е на оси потенциалов.

Линия нагрузки

Рис. 2.3. Определение мгновенного значения анодного тока.

Составляющие анодного тока и потенциала анода. Заметив, что на рис. 2.3 отношение отрезков и и в соответствующем масштабе равно внутреннему сопротивлению лампы Ri

а Ri известно и задано наклоном характеристик, определим величину