Отрицательная обратная связь в ламповых усилителях

В современных высококачественных ламповых УНЧ, как разрабатываемых радиолюбителями, так и выпускаемых ведущими фирмами, широко применяются различные схемотехнические решения, основу которых составляет использование некоторых видов обратной связи (ОС).

Принцип использования в ламповом УНЧ, например, отрицательной обратной связи (ООС), применение которой позволяет за счет снижения коэффициента усиления улучшить качество звучания и уменьшить вносимые искажения, заключается в следующем. На вход усилителя подается некоторая часть выходного напряжения, фаза которого отличается от фазы входного напряжения на 180° или почти на это значение. При этом величина напряжения, подаваемого на вход усилителя через цепь обратной связи, может зависеть или от тока в нагрузке, или от выходного напряжения или же одновременно от того и другого. Поэтому различаются следующие виды отрицательной обратной связи: по току, по напряжению и смешанная обратная связь. Если напряжение ОС вводится во входную цепь последовательно с первичным источником входного напряжения, такая схема называется схемой с последовательной обратной связью. Схемы, в которых напряжение ОС подается параллельно источнику входного напряжения, называются схемами с параллельной обратной связью.

Уменьшение коэффициента усиления при использовании последовательной отрицательной обратной связи объясняется тем, что из-за разности фаз напряжение на сетке лампы оказывается меньше входного сигнала на величину напряжения ОС. В результате понижение подаваемого на сетку лампы напряжения приведет и к уменьшению напряжения, формируемого на выходе усилителя. Поэтому коэффициент усиления каскада, охваченного ООС, будет меньше, чем у аналогичного каскада без ООС.

Помимо уменьшения коэффициента усиления отрицательная обратная связь оказывает весьма существенное влияние на искажения различного рода. Дело в том, что искажения и помехи, возникающие в усилительном тракте, являются причиной изменений формы сигнала на выходе. В усилителе с ООС любое искажение формы сигнала приведет к подаче на вход противофазного напряжения, вызванного искажениями на входе усилителя. В процессе усиления это дополнительное напряжение и будет компенсировать возникшие искажения.

Необходимо отметить, что введение ООС оказывает влияние и на форму частотной характеристики усилителя. Поскольку в результате уменьшения коэффициента усиления на крайних частотах воспроизводимого диапазона уменьшается напряжение соответствующих составляющих на выходе усилителя, то и напряжение обратной связи для сигналов этих частот, подаваемое в противофазе на вход усилителя, также будет меньше. Поэтому и результирующее напряжение, поступающее на сетку лампы, на низших и высших частотах понижается в меньшей степени, чем на средних частотах. Этим обеспечивается относительное увеличение напряжения на выходе. Таким образом, на средних частотах воспроизводимого диапазона отрицательная обратная связь оказывает заметно большее воздействие на величину коэффициента усиления каскада, чем на высших и низших частотах.

Принципиальная схема оконечного усилительного каскада с отрицательной обратной связью приведена на рис. 1.

В этой схеме, часто применяемой в простых ламповых усилителях низкой частоты, цепь ООС состоит из разделительного конденсатора Сос, резистора Rос и резистора R2, включенного последовательно с резистором R1 утечки лампы Л1. Необходимо отметить, что сопротивление конденсатора Сос на самой нижней частоте воспроизводимого диапазона должно быть в 3-5 раз меньше суммы сопротивлений резисторов Rос и R2.

В ламповых УНЧ отрицательной обратной связью могут быть охвачены и два каскада. Упрощенная принципиальная схема двухкаскадного УНЧ, в котором напряжение обратной связи снимается с дополнительной обмотки выходного трансформатора, приведена на рис. 2. В данной схеме требуемый порядок подключения выводов обмотки цепи ООС определяется опытным путем.

Упрощенная принципиальная схема усилителя с параллельной ООС по напряжению приведена на рис. 3. В рассматриваемой схеме напряжение из анодной цепи лампы Л2 подается через резистор Roc на вход той же лампы.

Если в первом каскаде усилителя используется пентод, рекомендуется применять параллельную обратную связь, которая позволяет достичь лучших результатов.