Ваш радиоприемник - Сворень Рудольф Анатольевич. Страница 19

* * *

Мы довольно подробно, а может быть даже слишком подробно, разобрали работу простейших фильтров детекторного каскада. Сделано это потому, что фильтры встречаются в радиоэлектронной аппаратуре буквально на каждом шагу, а сейчас нам попался весьма типичный пример построения фильтрующих цепей. Хочется верить, что время и энергия, затраченные на знакомство с фильтрами детектора, не пропадут напрасно. В дальнейшем, когда речь будет идти о фильтрах, мы будем понимать друг друга буквально с полуслова.

В расчете на будущее хочется обратить внимание и еще на одну весьма важную деталь. Вы уже заметили, что низкочастотная составляющая помимо нашего желания шла туда, куда ей идти не следовало, а именно по сопротивлению R₁. Более того, некоторая, хотя и очень небольшая, часть низкочастотного тока пройдет и через конденсатор C₁ — он создает хотя и большое, но все же не бесконечное сопротивление для этого тока. Если посчитать поточнее, то окажется, что незначительная часть высокочастотной составляющей вторгнется во владения низкой частоты — пойдет по цепи R₂C₂. В общем, когда речь идет о разделении частот, то идеальных фильтров нет, и они, кстати, не всегда нужны. Как правило, достаточно лишь ослабить какой-нибудь сигнал в определенное число раз, а не уничтожать его совсем. Поэтому обычно фильтрующие цепи строят, исходя из реальных возможностей и стараются не предъявлять к ним слишком жестких требований.

Теперь, пожалуй, можно было бы переходить к окончательной схеме детекторного каскада, но поскольку мы уже начали говорить о фильтрах, уместно будет рассмотреть еще одну их разновидность.

До сих пор мы с вами разбирали емкостные фильтры, сейчас скажем несколько слов об индуктивных (рис. 22, а). В фильтрующих цепях конденсатор находит применение только потому, что он оказывает различное сопротивление токам разных частот. Подобными свойствами обладает еще один элемент электрических цепей — катушка индуктивности.

Еще в самом начале книги, вспоминая основы электротехники, мы отметили, что у всякого движущегося заряда появляются магнитные свойства. Это положение можно перенести и на проводник с током — вокруг него всегда существует магнитное поле, причем это поле оказывается тем сильней, чем больше ток в проводнике. Наряду с увеличением тока есть и другой способ усилить магнитное поле — нужно свернуть проводник в спираль или намотать его на катушку, чтобы магнитные поля отдельных витков суммировались. Совершенно ясно, что чем больше витков в такой катушке, тем, при прочих равных условиях, сильнее будет созданное ею магнитное поле.

Способность катушки создавать магнитное поле характеризуют коэффициентом самоиндукции, который иногда для простоты называют индуктивностью. Чем больше витков в катушке, тем сильней создаваемое ею магнитное поле, тем больше ее индуктивность. Единицей индуктивности является генри (гн). Определить эту величину мы сможем, если вспомним, что такое электромагнитная индукция.

При всяком изменении магнитного поля — только при изменении — вокруг проводника возникает электрическое поле и на концах этого проводника наводится э. д с. С этим явлением мы уже встречались, когда говорили об излучении радиоволн и о наведении тока в приемной антенне. То же самое происходит, если менять ток в катушке. Когда мы меняем ток, то на концах катушки наводится электродвижущая сила — так называемая э. д. с. самоиндукции. Величина ее зависит как от скорости изменения тока (а следовательно, и магнитного поля), так и от индуктивности катушки. Из этого и выводится единица коэффициента самоиндукции. Если при скорости изменения тока в катушке на 1 а за 1 сек на ней наводится э. д. с., равная 1 в, то коэффициент самоиндукции (индуктивность) такой катушки равен 1 гн. Генри — величина очень большая — такой индуктивностью обладают катушки, которые содержат много тысяч витков. В приемнике нам приходится иметь дело с катушками, индуктивность которых измеряется в миллигенри (мгн, тысячная часть гн) и микрогенри (мкгн, миллионная часть гн).

Коэффициент самоиндукции сокращенно обозначается буквой L. Этой же буквой на схемах и чертежах обозначаются и сами катушки (рис. 24).

Рис. 24

Занимаясь определением коэффициента L, мы как-то незаметно проскочили мимо одной очень важной зависимости, не обратили внимания на то, что величина э. д. с. самоиндукции зависит от скорости изменения тока: чем быстрее меняется ток, тем больше эта э. д. с. Имея уже некоторый опыт с конденсатором, мы можем сразу же перейти к переменному току и отметить, что он создаст на катушке переменную э. д. с. самоиндукции. Величина ее будет тем больше, чем больше L катушки и чем быстрее меняется ток, то есть чем выше его частота.

Мы пока ничего не говорили о полярности, наведенной э. д. с., а этот вопрос имеет очень важное значение. Оказывается, электродвижущая сила самоиндукции всегда действует так, что мешает любому изменению тока. Она действует против тока, когда тот нарастает и поддерживает его, когда ток убывает. Это систематическое противодействие приводит к тому, что наведенная э. д. с. — ее так и называют — противоэдс— просто уменьшает величину переменного тока и поэтому катушка оказывает ему большое сопротивление. Это сопротивление называется индуктивным и обозначается x_L. Оно очень напоминает емкостное сопротивление конденсатора с той лишь разницей, что при увеличении частоты х_с уменьшается (рис. 21, е), a x_L растет (рис. 24, д): чем больше частота, тем быстрее меняется ток, тем, следовательно, больше величина противодействующей э. д. с.

Теперь мы можем вернуться к тому, с чего начали разговор о катушке — оказывая разное сопротивление токам различных частот, она может работать в фильтрующих цепях. На рисунке 22, а показан простейший RL — фильтр для разделения постоянной и переменной составляющих пульсирующею тока. Постоянный ток сравнительно легко пройдет через катушку, а для переменной составляющей она будет представлять большое сопротивление. Поэтому переменная составляющая пойдет через R₁, а постоянная — через L₁.

Индуктивность катушки, применяемой в фильтре, выбирают с учетом частоты. Для того чтобы получить большое сопротивление на низких частотах, приходится брать катушку с весьма большой индуктивностью, например, несколько десятков генри. Большую индуктивность легче всего получить, если вставить в катушку стальной сердечник. Под действием магнитного поля катушки он намагнитится и во много раз усилит это магнитное поле. Более подробно о катушках и, в частности, о катушках с сердечниками, мы поговорим в следующей главе, а сейчас вернемся к детекторному каскаду и попробуем разобрать его реальную схему (рис. 23, к).

Почти все элементы этой схемы нам уже знакомы. Правда, вместо постоянного сопротивления R₁ включено переменное R"₁, так что оно образует делитель низкочастотного напряжения. Когда движок, то есть средний подвижной контакт этого сопротивления, находится в верхнем по схеме положении, то мы снимаем с сопротивления R"₁ все образующееся на нем напряжение. Если перевести движок вниз, то напряжение мы вообще не снимем. Во всех промежуточных положениях движка можно получить от детектора большую или меньшую часть выделенного напряжения НЧ. Таким образом, в приемнике обычно осуществляется регулировка громкости. Появившееся в новой схеме сопротивление R'₁  — это дополнительный, образно говоря, аварийный элемент фильтра. Дело в том, что когда движок находится в крайнем верхнем положении, высокочастотная составляющая может «почувствовать лазейку» и ринуться в цепь низкой частоты. Вот на этот случай на пути ВЧ-составляющей (так мы в дальнейшем будем сокращенно обозначать высокую частоту) и устанавливается дополнительное сопротивление R"₁.