Электрические фильтры

Настало время выяснить то, что было недосказано о разделении сигналов на составляющие. Впервые мы заговорили об этом, когда возникла необходимость отличать звуковые колебания одной и той же частоты, но с различной тембровой окраской, с различной формой кривой. Тогда-то мы и ввели понятие о спектральном составе звука, вспомнили, что наш слуховой аппарат разделяет любой сложный звук на синусоидальные составляющие и затем уже анализирует их частоты и соотношение амплитуд. Каким образом все это осуществляется практически, мы тогда не сказали — этой, пока еще не очень ясной проблемой занимаются физиологи, а не радисты.

С помощью микрофона звуковые волны преобразуются в переменный электрический ток. Здесь мы опять намекнули, что протекающий в цепи микрофона ток сложной формы можно разбить, или, как говорят обычно, разложить на синусоидальные токи примерно так же, как ухо разделяет на составляющие сложный звук. И опять мы не сказали, как можно практически осуществить подобное разделение, теперь уже электрического сигнала. Правда, в этом случае никаких неясностей нет и можно было бы все объяснить, но мы к этому просто не были подготовлены.

Наконец, в предыдущей главе мы опять столкнулись с разделением электрического сигнала на составляющие — сначала смодулированный пульсирующий ток был представлен в виде суммы постоянной и высокочастотной составляющих, затем модулированный ток в виде суммы постоянной, высокочастотной и низкочастотной составляющих. Выделение тока низкой частоты — задача, имеющая для нас первостепенное практическое значение. Поэтому настал момент «раскрыть карты» и мы выводим на арену электрические фильтры — устройства для разделения сложных электрических сигналов на различные составляющие.

Прежде всего полезно еще раз задуматься над вопросом, а что это, собственно говоря, значит: разделить сложный ток на составляющие? Если вам захочется найти какое-нибудь сравнение, помогающее лучше понять этот процесс, то ни в коем случае не отправляйтесь за примерами в автомобильную или часовую мастерскую. Правда, там в основном только тем и занимаются, что разбирают сложные механизмы на составные части, но ничего общего с «разборкой» сложного тока такое занятие не имеет. В сложном токе вообще нет никаких составных частей, которые можно было бы сравнить со всякими там карбюраторами, амортизаторами или маятниками.

* * *

ОЛОВО, КАНИФОЛЬ И НИКАКИХ ФАНТАЗИЙ!

При ремонте электрического утюга или настольной лампы вы соединяете провода, просто скручивая их. В радиоэлектронной аппаратуре все соединения осуществляются только с помощью пайки. В джунглях монтажных проводов, сопротивлений, конденсаторов и катушек удобней всего пробираться с небольшим торцовым электрическим паяльником. Паять нужно быстро и аккуратно — многие детали, например полупроводниковые диоды и триоды, могут выйти из строя из-за перегрева.

Для пайки применяется один из оловянных припоев, например, сплав 60 % олова и — 40 % свинца. Однако никакая пайка не будет держаться, если пользоваться только одним припоем. К нему обязательно нужен «гарнир» — канифоль. Она очищает место спая от окислов и создает условия для прочного соединения металлов. Перед тем как паять какой-нибудь провод, его нужно зачистить и с помощью канифоли залудить — покрыть тонким слоем припоя.

Некоторые радиолюбители, когда у них не оказывается под руками канифоли, начинают искать какую-нибудь «похожую» замену. Пробуют воск, стеарин, смолу и даже кислоту… Результат почти всегда одинаков — пайка довольно быстро отваливается.

* * *

Сложный ток можно уподобить массивной каменной глыбе, ну, скажем, бесформенному гранитному монолиту. Именно с этого образа мы в свое время начинали разговор о спектральном составе сложного звука. Этот образ сохраняет свою достоверность и сейчас, когда речь идет о разделении сложного тока на составляющие.

Для того чтобы разрезать бесформенную глыбу, например, на большие и маленькие кубы или шары, нужно иметь специальные шаблоны. Глыба, если можно так выразиться, дает материал, обеспечивает массу и только с помощью определенных шаблонов из этой массы удается выделить куски нужной формы. Подобно этому сложный ток обеспечивает только движение электрических зарядов, представляет в наше распоряжение их энергию. Нам предстоит найти такие устройства, такие электрические «шаблоны», которые могли бы выделить нужные нам электрические составляющие, например, синусоидальные токи различных частот или переменные и постоянные токи. Подобные шаблоны можно построить из реактивных электрических элементов — конденсаторов и катушек индуктивности.

В принципе конденсатор устроен очень просто — в нем имеются две металлические пластины, между которыми находится тонкий слой изолятора (рис. 21, а). От пластин — их часто называют обкладками — сделаны проволочные выводы, с помощью которых конденсатор можно включить в электрическую цепь. В качестве изолятора могут применяться самые различные вещества, но чаще других встречаются воздушные, слюдяные, керамические, бумажные и стиррофлексные конденсаторы. Вы уже, наверное, догадались, что в данном случае название конденсаторов говорит о том, какое изолирующее вещество находится между обкладками. Иногда в название включают еще и особенности конструкции. Например, название КДК относится к керамическому конденсатору с обкладками в виде плоских дисков. В керамическом конденсаторе КТК, обкладки выполнены в виде двух вставленных одна в другую концентрических трубок, между которыми находится тонкий слой керамики.

Включение конденсатора в цепь постоянного тока равносильно разрыву этой цепи — через изолирующую прослойку, а значит и через весь конденсатор ток пройти не сможет. Но из этого совсем не следует, что конденсатор можно приравнять к обычному выключателю. Истинное назначение конденсатора — слово это означает «накопитель» — станет ясным, если мы посмотрим, какие изменения происходят в самом конденсаторе после его включения в цепь.

Рис. 21

Прежде всего, конденсатор зарядится от батареи и на обкладках его накопятся избыточные заряды (рис. 21, б). С этой обкладки, которая подключена к плюсу батареи, уйдут свободные электроны, и на этой обкладке появится положительный заряд. На другой обкладке, наоборот, окажется «—», так как туда, естественно, хлынут свободные электроны с «минуса» батареи. Эти заряды сохранятся на обкладках и после отключения конденсатора (рис. 21, в). А куда им деваться? Обкладки изолированы от всего мира и никуда свободные заряды с них уйти не могут. Кроме того, положительные и отрицательные заряды, скопившиеся на обкладках, через изолирующую прослойку притягивают друг друга. Само собой разумеется, что такое взаимное притяжение осуществляется через электрическое поле, которое в основном образуется между обкладками. В этом поле сосредоточены запасы энергии, которые конденсатор успел получить у батареи.

* * *

ПОПУЛЯРНАЯ ЕДИНИЦА

Единицу измерения децибел (дб) вы можете встретить повсюду — там, где идет речь о токе, напряжении, мощности, звуковом давлении, усилении, ослаблении, там, где нужно дать характеристику выпрямителю, антенне, фильтру, контуру, усилителю… Такая универсальность объясняется тем, что децибел не относится только к току, только к напряжению или только к мощности. Он характеризует отношение двух величин, то есть показывает, во сколько раз (вторая и третья строка таблицы) одна из них больше или меньше другой.

В децибелах очень удобно выражать неравномерность частотной характеристики, избирательные свойства контура, эффективность фильтров, подавление фона, усиление или ослабление. В последнем случае знак плюс говорит о том, что происходит усиление, знак минус — ослабление сигнала.

* * *

Заряды, накопившиеся на обкладках, притягивают друг друга, но встретиться никак не могут — не в силах преодолеть сопротивление изолирующей прослойки. Ну а что, если им помочь? Что, если соединить обкладки просторной дорожкой — проводником? Конечно, в этом случае электрическое поле заработает вовсю — оно двинет свободные электроны по проводнику на ту обкладку, где их не хватает, то есть на обкладку, заряженную положительно. При этом в цепи, так же как и во время заряда, появится кратковременный ток, который прекратится, как только конденсатор полностью разрядится и на его обкладках не останется лишних зарядов (рис. 21, г).

Сейчас мы вплотную подошли к очень важному свойству конденсатора — он пропускает переменный ток и поэтому может использоваться для разделения постоянных и переменных составляющих. Кроме того, он по-разному реагирует на переменные токи различной частоты и формы и поэтому может использоваться для отделения одних переменных токов от других. Однако прежде чем пояснить и комментировать эти свойства, еще несколько слов о самом конденсаторе.

Как вы думаете, от чего зависит количество зарядов, накопившихся на обкладках? Да, правильно — от напряжения, приложенного к конденсатору. Чем больше это напряжение, тем больше зарядов «втиснет» батарея на обкладки. Но напряжение — еще не все. Многое зависит и от устройства самого конденсатора, в частности, от площади его обкладок, расстояния между ними и материала, из которого сделана изолирующая прослойка. Чем больше обкладки, тем больше зарядов разместится на них при одном и том же напряжении батареи. Чем меньше расстояние между обкладками, тем сильнее заряды притягивают друг друга, тем опять-таки больше этих зарядов сможет удержать конденсатор. Ну и, наконец, изолятор — от его свойств зависит концентрация электрического поля между обкладками, а это паче, как уже говорилось, главное действующее лицо в процессе накопления зарядов. Так, например, если в конденсатор с воздушной прослойкой вставить особый вид керамики — титанат бария, то поле между обкладками усилится в несколько тысяч раз и в такое же число раз возрастет количество накопленных зарядов.

Способность конденсатора накапливать заряды характеризуется специальным коэффициентом — электрической емкостью. Единицей емкости является фарада (ф). Такой емкостью обладает конденсатор, который под действием напряжения в 1 в накапливает заряд в 1 к. Вместо слова «обладает» правильней сказать «обладал бы» — фарада настолько большая величина, что конденсаторов с такой емкостью практически не существует. На практике мы имеем дело с конденсаторами, емкость которых измеряется микрофарадами (мкф, миллионная часть фарады) и пикофарадами (пф, миллионная часть микрофарады).

Емкость конденсатора сокращенно обозначается буквой С. Этой же буквой на схемах и чертежах обозначаются и сами конденсаторы.

Кроме емкости, у конденсатора есть еще одна характеристика, с которой нам полезно познакомиться. Это так называемое рабочее напряжение. Оно оговаривает условия, в которых конденсатор может безопасно работать. Если подвести к конденсатору напряжение больше допустимого, то может произойти пробой — диэлектрик разрушится, между обкладками проскочит импульс тока, обкладки на каком-то участке расплавятся и соединятся друг с другом накоротко. Конденсатор превратится в обычный проводник.

Самое главное, на что вам следовало обратить внимание, так это на неточность заявления, что включение конденсатора в цепь приравнивается к разрыву этой цепи. В разорванной цепи тока не бывает, а вот в цепи, куда включен конденсатор, мы сами дважды наблюдали движение зарядов. Первый раз когда происходил заряд конденсатора, второй раз — во время его разряда. Для того, чтобы было легче вывести из этих частных случаев общее правило, проделаем еще один мысленный эксперимент. Возьмем цепь, с которой мы начинали (батарейка, лампочка, конденсатор), и каким-нибудь «волшебным» способом увеличим напряжение батареи. При этом к обкладкам двинутся дополнительные заряды, и в цепи опять появится кратковременный ток. Уменьшим напряжение, и некоторая часть зарядов вернется обратно к батарее — в цепи снова появится импульс тока, но уже обратного направления.

Теперь уже общее правило напрашивается само собой — при всяком изменении напряжения в цепи, где имеется конденсатор, будет наблюдаться ток. Заметьте — это очень важно — ток появляется только при изменении напряжения.

Все, о чем только что говорилось, позволяет легче понять, что произойдет, если подключить конденсатор к генератору переменного напряжения (рис. 21, д). Если напряжение все время меняется, то меняется и количество зарядов на обкладках, а значит, заряды постоянно движутся от генератора к обкладкам или обратно. В цепи все время протекает переменный ток.

Теперь легко сообразить, что будет, если мы подведем к конденсатору пульсирующее напряжение. Его постоянная составляющая не создаст тока в цепи конденсатора, а переменная — сделает это. Таким образом, конденсатор отделит переменную составляющую от постоянной. На рис. 22, б показана простейшая практическая схема, с помощью которой решается подобная задача. Это так называемый RС-фильтр, в котором переменная составляющая пульсирующего тока идет через конденсатор С₁ а постоянная — через сопротивление R₁.

Рис. 22

Приведенная схема, если ее использовать в детекторе, может легко отделить высокочастотную составляющую в том случае, когда сигнал не модулирован. А что будет во время модуляции? В этом случае у нас уже появляются две переменные составляющие — низкочастотная и высокочастотная. А вот как их разделить? И эту задачу можно решить с помощью RC-фильтров, но уже более сложных (рис. 23).

Под действием переменного напряжения через конденсатор проходит переменный ток. Ну а какова величина этого тока? От чего она зависит? Ответ на этот вопрос дает закон Ома для цепи переменного тока, очень похожий на закон, который мы вывели для тока постоянного. Основное отличие состоит в том, что вместо хорошо знакомого нам сопротивления появляется так называемое емкостное сопротивление конденсатора, обозначаемое х_с (рис. 21, е). Оно так же, как и R, измеряется в омах, так же устанавливает связь между током и напряжением, однако емкостное сопротивление связано совсем с другими физическими процессами и поэтому имеет совсем другой смысл.

Прежде чем говорить подробно о емкостном сопротивлении, напомним еще раз, что такое величина, или, как еще говорят, сила тока. Величина тока показывает количество зарядов, которое проходит через какой-нибудь участок цепи за единицу времени. Чем быстрее движутся заряды, чем более массовый характер носит их движение, тем больше ток.

Теперь можно без долгих пояснений сказать, что величина тока в цепи с конденсатором, зависит от его емкости. Чем больше емкость, тем больше зарядов участвует в зарядном и разрядном токе. Однако это еще не все. В определении величины тока четко сказано, что мы учитываем не общее количество зарядов, проходящих мимо условного контрольного пункта, а количество, которое приходится на единицу времени. Отсюда следует, что величина тока в цепи с конденсатором зависит еще и от частоты самого тока. При изменении частоты количество движущихся зарядов не меняется, но зато они быстрее или медленнее совершают цикл заряд — разряд. Так, например, с увеличением частоты ток в цепи с конденсатором растет.

Если все эти рассуждения отнести к емкостному сопротивлению, то получится, что с увеличением емкости и частоты это сопротивление уменьшается. Конденсатор лучше пропускает тот ток, который имеет более высокую частоту. И дальше, для тока одной и той же частоты меньшее сопротивление будет сказывать конденсатор с большей емкостью (рис. 21, е). Вот теперь давайте посмотрим на реальную, хотя и не окончательную схему детектора (рис. 23, и).

Рис. 23. и, к

Из «черного ящика» — в него мы пока поместили все, что находится между антенной и детектором — выводится высокочастотное модулированное напряжение. Оно подводится к детекторному узлу, или, как еще говорят, к детекторному каскаду, в который, как обычно, входит диод Д₁ и три фильтрующие цепи. По одной из них через сопротивление R₁ проходит постоянная составляющая продетектированного сигнала. Другого пути для этой составляющей нет, так как в каждой из двух остальных цепей имеется конденсатор — препятствие для постоянного тока непреодолимое.

Высокочастотная составляющая пройдет через конденсатор С₁. Несмотря на сравнительно небольшую емкость этот конденсатор не представляет заметного сопротивления для высокочастотного тока — мы только на предыдущей странице отметили, что емкостное сопротивление уменьшается с увеличением частоты. Высокочастотная составляющая могла бы еще легче пройти через конденсатор С₂, емкость которого во много раз больше, а емкостное сопротивление, следовательно, во столько же раз меньше, чем у C₁. Однако последовательно с С₂ включено большое сопротивление R₂ и поэтому общее сопротивление цепи R₂C₂ для высокочастотного тока оказывается больше, чем емкостное сопротивление конденсатора C₁.

Теперь попробуем выяснить, куда направится низкочастотная составляющая. Через C₁ она не пойдет — слишком мала емкость этого конденсатора и поэтому слишком велико его сопротивление для низкочастотного тока. Сравнительно легко пройдет низкочастотная составляющая по цепи R₂C₂ (даже на низких частотах конденсатор С₂ благодаря значительной емкости не оказывает заметного сопротивления), а также частично по сопротивлению R₁. Ответвление низкочастотного тока в сопротивление R₁ это своего рода потери, но с ними можно мириться. Главная же задача решена нами без всяких скидок и абсолютно точно — мы разделили высокочастотный модулированный пульсирующий ток на три составляющие и одну из них, а именно низкочастотную, выделили в чистом виде, без примесей. Проходя по R₂, переменный ток низкой частоты создаст на этом сопротивлении такое же по частоте и форме кривой низкочастотное напряжение, которое мы в итоге направим к громкоговорителю.

* * *

ПРОВОД ОДЕВАЕТ КОЛЬЧУГУ

Несколько проводов в своеобразной кольчуге — плетеной металлической оболочке — можно увидеть почти в каждом приемнике. Такая защита (ее называют экраном, а сам провод — экранированным) нужна, чтобы укрыть провод от внешних электромагнитных полей. В частности, большую опасность представляют поля, создаваемые обычной электрической сетью переменного тока. Под действием этих полей в каждом проводнике, так же как и в обычной приемной антенне, наводится переменное напряжение с частотой 50 гц. Если такая наводка появляется в цепи детектора или в сеточной цепи первой лампы усилителя НЧ, то в громкоговорителе она превращается в громкий (часто говорят, «сильный») гул — фон переменного тока. Даже на небольшом проводнике наводки создают напряжение в несколько милливольт, а иногда и несколько десятков милливольт. Такую же величину может иметь и полезный сигнал на входе усилителя. А поскольку весь дальнейший путь сигнал и наводка проходят вместе, то и на выходе усилителя соотношение между фоном и сигналом оказывается таким же, как на входе первой лампы.

Наводки, появляющиеся в сеточной цепи выходной лампы, не столь неприятны. Здесь после усиления в первом каскаде напряжение сигнала достигает нескольких вольт, и сигнал оказывается но много раз больше наводки. Для высокочастотных каскадов электромагнитные волны низкой (сетевой) частоты практически совсем не страшны — здесь просто нет путей, по которым низкочастотный сигнал мог бы пройти с одного каскада в другой. Однако в тракте ВЧ существует другая опасность — высокочастотные токи в анодных цепях ламп тоже излучают и, воздействуя таким образом на сеточные цепи, создают «незапланированную» обратную связь. Поэтому высокочастотные контуры, особенно контуры ПЧ, одевают в броню, заключают их в тонкие алюминиевые экраны, а монтажные провода в анодных и сеточных цепях располагают так, чтобы они как можно слабее были связаны друг с другом.

В заключение самое важное — любой экран обязательно нужно заземлить, то есть соединить с металлическим шасси. Только в этом случае он примет на себя удар электромагнитных излучений и отведет их от защищаемой цепи. Это относится и к сплошным металлическим экранам, и к экранированному проводу. Кстати, если вам понадобится такой провод, то кольчугу вы легко изготовите сами, намотав поверх изоляции длинную спираль из любого не очень толстого провода.

* * *

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 R₁включено 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.

* * *

НЕ БОЙТЕСЬ ТЕСНОЙ «ОБУВИ»

Если человек носит обувь сорок третьего размера, он едва ли согласится купить 44-й и уж наверняка откажется от 42-го. Так и радиолюбитель, покупая запасную деталь для своего приемника, обычно требует, чтобы ему дали точно такую, какая была. А между прочим, аналогию здесь проводить нельзя. Очень многие детали могут сильно отличаться от тех, что требуется по схеме. Так, в большинстве случаев можно допустить изменение емкости и сопротивления на 10–20 %. Более того в некоторых случаях сопротивление или емкость можно смело увеличить или уменьшить в 1,5–2 раза. Даже силовые и выходные трансформаторы можно брать от других приемников. Значительно хуже обстоит дело с контурными катушками и конденсаторами. Здесь даже небольшое отклонение от необходимой величины влечет за собой расстройку контура, а значит, заметное ухудшение избирательности и чувствительности. И уж совсем нельзя допускать уменьшения рабочего напряжения конденсаторов и мощности рассеивания сопротивлений. В остальном же при замене радиодеталей можно проявлять побольше смелости и решительности, чем при покупке обуви.

* * *

До сих пор мы говорили, что полученное после детектирования напряжение низкой частоты подается на громкоговоритель для воспроизведения звука. Однако в действительности прямой связи детектора с громкоговорителем — слишком слабый низкочастотный сигнал получается после детектирования. Он не только не сдвинет с места диффузор громкоговорителя, но даже не всегда сможет создать слабенький звук с помощью телефона. Одним словом, между детектором и громкоговорителем нам придется включить еще один «черный ящик» — в нем будет находиться пока загадочный для наc низкочастотный усилительный тракт. Что же касается «черного ящика», который стоит между детектором и антенной, то совершенно ясно, что в нем будет происходить «обработка» высокочастотного сигнала и поэтому его можно теперь назвать трактом высокой частоты.

Вы, конечно, можете спросить, а не слишком ли много «черных ящиков»? И действительно, мы с вами уже прошли почти треть пути, а из настоящего приемника знакомы только с детектором. Когда же нам будут представлены и другие узлы, когда они выйдут из «черных ящиков» и расскажут о своем устройстве? Почему бы, например, не начать с антенны и, следуя за сигналом, разобрать все, что встречается на его пути?

Это, к сожалению, невозможно. Уже на первых шагах мы столкнулись бы с серьезными трудностями, обнаружив, что совсем не готовы к генеральному наступлению. В нашем случае приходится поступать примерно так, как поступают в сложной шахматной партии. Сначала готовится плацдарм, укрепляются тылы, группируются фигуры, и только после тщательной и серьезной подготовки начинается атака.

Мы с вами уже выполнили большую часть программы. Осталось сделать еще два очень важных, едва ли не самых важных, шага. Нужно выяснить, как осуществляется усиление сигнала и что обеспечивает необходимую избирательность, то есть выделение сигнала только нужной нам станции.

Этими двумя вопросами мы сейчас и займемся. Начнем с избирательности.

Назад: Один из трех китов

Дальше: В мире качающихся маятников