Такое двухтактное напряжение на сетках получают или от трансформатора, во вторичной обмотке которого сделан средний вывод, или от специальных инвертирующих каскадов (рис. 5.30, а). Благодаря двухтактному входному напряжению знаки переменных составляющих в анодных цепях также противоположны: при увеличении тока в первой лампе ток во второй уменьшается, как показано на рис. 4.10. Анодные токи протекают через соответствующие плечи

С 4 4

Рис. 4.10. Диаграмма двухтактного трансформаторного каскада:

а) форма анодных и сеточных токов, б) динамические сеточные характеристики,

в) анодные характеристики.

первичной обмотки трансформатора в противоположных направлениях, поэтому намагничивание сердечника и эдс во вторичной обмотке обусловлены разностным током

/р = 4 -С (4.51)

Намагничивание разностным током является причиной ценных особенностей каскада, для выяснения которых рассмотрим структуру тока tp.

Мгновенный ток каждой лампы определяется сеточным потенциалом и полной динамической сеточной характеристикой, которая состоит из собственно динамической характеристики и отрезка оси абсцисс в той части периода, когда лампа, работающая в режиме класса АВ, заперта. Согласно формуле (2.17) токи ламп можно представить в виде суммы средней составляющей и гармоник. Тогда выражение для разностного тока получается таким:

р = (fa сред -/а сред) + Цта i + Lai) Sio tilt -{Imat-Imaz) COS 2cu< +

4- (/mas4-/mas)sin3M/-(/ma4 -4а4)С05 4(й/;. (4.52)

Первые гармоники анодного тока, имеющие противоположные знаки,

вызывают совместное переменное намагничивание, так как токи протекают через плечи обмотки в противоположных направлениях. Разнице в фазах первых гармоник, равной Аф, = 180°, соответствует разница в фазах вторых гармоник, в два раза большая, т. е. 360 . Иначе говоря, вторые гармоники анодных токов совпадают по фазе, и в разностном токе они вычитаются. Аналогичным образом все другие нечетные гармоники в разностном токе складываются, а четные и постоянные составляющие вычитаются. Если характеристики ламп идентичны, то разностный ток содержит только нечетные гармоники. Нетрудно догадаться, что структура тока анодного питания имеет противоположный характер - этот ток содержит сумму средних токов ламп и четных гармоник, так как он равен сумме мгновенных анодных токов

пнт - 1а~\~ la-

Протекание анодных токов через обмотку двухтактного трансформатора создает следующие преимущества двухтактного каскада перед однотактным.

Во-первых, появляется возможность резко уменьшить начальные анодные токи, сделать их меньше амплитуды тока переменной составляющей и осуществить работу ламп не только в классе А, но главным образом в классах АВ и В. Работа ламп в таких режимах при больших амплитудах колебаний обеспечивает хороший к.п.д., а при малых амплитудах - небольшой расход анодного тока.

Во-вторых, нелинейные искажения, обусловленные нелинейностью характеристик ламп, резко уменьшаются, так как все четные гармоники разностного тока исчезают.

В-третьих, существенно ослабляется подмагничивание трансформатора постоянным током благодаря вычитанию средних анодных токов в суммарном токе. Если же подобрать лампы с равными начальными токами, то подмагничивания вовсе не будет. В отсутствие подмагничивания сохраняется большая магнитная проницаемость стали, и поэтому габариты, вес и стоимость двухтактного трансформатора получаются существенно меньше, чем для трансформатора однотактного каскада при одинаковых электрических параметрах. Нелинейные искажения, обусловленные двухтактным трансформатором, получаются малыми благодаря намагничиванию стали по симметричному циклу.

В-четвертых, отсутствие основной гармоники в токах питания анодной и экранной цепей облегчает борьбу с паразитной обратной связью через источник питания (см. § 5.6) и позволяет упростить фильтр выпрямителя. Дальнейшее удешевление фильтра достигается за счет того, что пульсация напряжений U , U , U может быть допущена большой, так как разностный ток не зависит от одинаковых и одновременных колебаний потенциалов анодов, экранов и сеток.

Мощность источника питания удается понизить, так как каскад, работающий в режимах классов АВ и В, потребляет максимальную мощность лишь при максимальном сигнале, причем средний отбор тока питания в звуковых усилителях составляет 30*/ от максимального.

И, наконец, в-пятых, в целях наилучшего использования возможностей ламп в двухтактном каскаде осуществляется работа ламп с заходом в область положительных потенциалов сетки. Разностный сеточный ток через входной трансформатор, нагружающий источник сигнала, не содержит четных гармоник.

Питание сеточных и экранных цепей двухтактных каскадов имеет свои особенности. Если схема работает в классе АВ или В, то напряжение смещения должно быть независимым от анодного тока. Автоматическое катодное смещение крайне нежелательно, так как с изменением амплитуды входного напряжения происходят изменения среднего анодного тока и, как следствие, напряжения смещения. В результате увеличиваются нелинейные искажения и для раскачки каскада требуется входное напряжение большей величины. Если двухтактный каскад работает в классе А, то катодное смещение вполне приемлемо, причем в этом случае целесообразно включать в катодную цепь каждой лампы самостоятельные сопротивления R, а между катодами включать конденсатор Q. Преимущество такой схемы, предложенной Ю. Г. Полляком, состоит в том, что благодаря обратной связи по току в цепях каждой лампы стабилизируются начальные токи, а разница между ними уменьшается. Сопротивление Rg МОЖНО включать лишь в каскаде, работающем в классе А. При работе каскада в классах АВ и В включение гасящего сопротивления R недопустимо. Чтобы обеспечить независимость напряжения от среднего экранного тока и амплитуды входного сигнала, необходимо небольшое внутреннее сопротивление источника питания экранной цепи. Наиболее простой выход - присоединение экранных сеток к шине анодного питания, если это допускается предельным режимом работы экранирующей сетки.

Динамическая траектория разностного тока при активной анодной нагрузке всегда является прямой линией, поскольку Аи = Дгр/?д (эта линия проведена на диаграмме рис. 4.10, в). Динамические траектории ia{Ua) и ia(Ua) отличаются ОТ прямой ЛИНИИ. Искривленис траекторий, происходящее на тех участках, где токи в обеих лампах существуют одновременно, объясняется связью анодов ламп через первичную обмотку трансформатора (это сказывается в каскаде на триодах из-за малого R; ламп), а также тем, что разностный ток зависит от обоих анодных токов. Предположим, что анодный ток первой лампы уменьшается и остается равным разностному току,

пока вторая лампа закрыта. Как только появляется ток второй

.It

лампы ta, ток первой получает добавку в виде тока 4, т. е.