Знакомство с усилительными радиолампами начнем с триода, точнее двойного триода, с косвенным накалом 6Н14П. (не перепутайте с популярным пентодом 6П14П. Впрочем, внешне они сильно отличаются - 6П14П намного длиннее) Как эта лампа устроена? Внутри ее баллона находятся две пластинки из слюды - полупрозрачного минерала с очень хорошими диэлектрическими свойствами. В отверстия этих пластин и вставлены все электроды лампы. Катод представляет собой металлическую трубочку с покрытием, обеспечивающим более высокую эмиссию электронов, чем голый металл. Внутри по всей длине трубки проходит покрытая термостойкой изоляцией и сложенная в несколько раз вольфрамовая проволочка подогревателя. В этом устройство триода такое же, как и у диода. Примерно одинакова с диодом и окружающая катод металлическая коробочка анода. Отличие - в дополнительном электроде - сетке, размещенной в этом пространстве ближе к катоду. Сетка представляет собой две проволочные стойки, на которые намотана очень тонкая проволока. Если подать на нее отрицательное напряжение, то это электрическое поле будет отталкивать электроны, еще не успевшие набрать высокую скорость под действием электрического поля между катодом и анодом. Лампа закроется.
Также в баллоне лампы находится второй триод и экранирующая перегородка между ними. Устройство лампы хорошо видно через стеклянный баллон, так что, зная его, вы можете сами установить цоколевку лампы, даже не имея справочника.
Схема усилителя на лампе в чем-то похожа на усилитель на транзисторе n-p-n структуры или обратной проводимости. Ламп "прямой проводимости", увы, не существует. Хотя, если говорить точнее, то лампа более походит не на обычный транзистор, а на полевой с каналом n-типа. Как вы помните, собирая усилитель переменных сигналов на транзисторе, мы подавали на него смещение, чтобы слегка приоткрыть его. Лампа же, напротив, при нулевом смещении на сетке открыта почти "на всю катушку". Поэтому на сетку надо подать отрицательное смещение, чтобы призакрыть ее. Во многих случаях, например, в радиопередатчиках, мощных усилителях, импульсных и цифровых устройствах для этого ставят специальный (уже третий после накала и анода!) источник сеточного напряжения. Но в остальных случаях часто поступают проще - ставят между катодом и общим проводом резистор в несколько сотен ом.
От протекания анодного тока на нем возникает падение напряжения, то есть катод слегка "поднимается" - становится более положительным. А это значит, что сетка становится по сравнении с ним отрицательной. Ну, а раз на раскаленном катоде у нас плюс, а на холодной сетке - минус, то никакого тока через этот "диод" не идет. Таким образом, ламповые усилители, даже без принятия каких-либо специальных мер, обладают высоким входным сопротивлением, слабо нагружают источник сигнала и прекрасно работают со всякими высокоомными источниками сигнала, вроде пьезоэлектрических и конденсаторных микрофонов, звукоснимателей и подобных вещей. Резистор в цепи катода также стабилизирует режим работы лампы. Впрочем, лампы и так не склонны к самопроизвольному разгону тока, например, из-за изменения окружающей температуры. Как и к созданию резких нелинейных искажений. Чтобы избежать снижения усиления из-за такой отрицательной обратной связи можно поставить электролитический конденсатор С2. Резистор смещения в цепи сетки - обычно с довольно высоким сопротивлением в несколько сотен килоом. Обратите внимание на емкость разделительных конденсаторов. В транзисторных усилителях нам пришлось ставить единицы или даже десятки микрофарад, а здесь будет достаточно сотых долей мкф или даже меньше - всё благодаря высокому входному сопротивлению ламп. Резистор нагрузки обычно - десятки килоом.
Давайте же сразу начнем с двухкаскадного усилителя! Вообще-то наиболее ходовые и имеющие хорошие параметры лампы питаются анодным напряжением в 150 - 300 В. Но это опасно, особенно если пытаться его получить выпрямителем прямо от сети без трансформатора, обеспечивающего гальваническую развязку с сетью. Впрочем, нам сейчас не требуется получить высококлассную мощную аппаратуру. Да и лампу мы выбрали такую, у которой номинальное напряжение анода в 90 В. Поэтому сделаем себе более безопасный источник из двух последовательно соединенных батареек "Крона" по 9 вольт. А еще воспользуемся одновременно для двух целей накальным источником питания, который даст не только на накал, но и на анод первые 6 вольт. Итого - 24 вольта. Для того, чтобы увидеть лампу в работе, этого будет достаточно. Вот получившаяся в итоге схема:
Выше уже было сказано, что лампы работают при высоких напряжениях, но малых токах. Громкоговорители и современные низкоомные стереонаушники, наоборот, при невысоких напряжениях и значительной силе тока. Такое несогласование порой создает проблемы даже в транзисторных усилителях. А в ламповых и вовсе проявляется "во всей красе". Поэтому самый эффективный способ - применение выходного трансформатора. К тому же при этом обеспечивается развязка громкоговорителя или наушников от анодного напряжения, что безопаснее. Возьмем наш трансформатор питания от магнитолы, хоть он и не предназначен для такой работы. Если он имеет отвод на 110 вольт, то включите в схему только половину высоковольтной обмотки. Разделительные конденсаторы, на случай применения более подходящего источника анодного питания, лучше взять пленочные или бумажные на напряжение не ниже 250 В.
Вообще-то для лампового усилителя было бы оптимальнее использовать микрофон со специальным, защищенным от наводок, повышающим трансформатором. Но нам сойдет даже обычный динамик в качестве микрофона. И вы убедитесь, что этот усилитель вполне работоспособен. Очень даже неплохо для анодного напряжения вчетверо ниже нормы! Только будьте осторожны - лампа, работающая в режиме, уже напоминающем настоящий, становится весьма горячей.
Если же вы, не меняя схемы, расщедритесь на третью батарейку "Крона", то услышите, что при анодном напряжении свыше 30 В громкость, усиление и качество звука значительно улучшатся.
В случае, если вам не удастся раздобыть лампу 6Н14П, то вы можете попробовать собрать эту схему на более современной и популярной лампе 6Н23П. Но учтите, что у нее иная цоколевка. Думаю, переделать схему вы сумеете. Параметры и цоколевки рекомендованных ламп (и некоторых других) приведены ниже.
А сейчас - очень важное дополнение, не входившее обычно в школьные учебники. Недостаток лампы-триода или транзистора в емкости между сеткой и анодом или между базой и коллектором. То есть, между входом и выходом усилителя. Это приводит к снижению усиления на высоких частотах, самовозбуждению и прочим неприятностям. В транзисторе с этим ничего не поделаешь, а вот в лампе изобретатели попытались поставить между сеткой и анодом вторую, экранирующую сетку. По переменному току ее заземляли конденсатором, а чтобы она не мешала потоку электронов, подавали на нее от 50 до 100% положительного анодного напряжения. Так получился тетрод. Он не особо радовал радиотехников, так как вторая сетка перехватывала немало электронов, которые должны были попасть на анод. На некоторых режимах это приводило к тому, что даже имевшиеся на аноде электроны выбивались прилетевшими и притягивались экранной сеткой (динатронный эффект). Пришлось определенным образом взаимно располагать витки первой и второй сеток, ставить специальные пластины, формирующие поток электронов в направленные лучи. Так получился лучевой тетрод, вполне годный к делу и имевший некоторое применение.
Но самой большой удачей стало создание пентода - пятиэлектродной лампы с тремя сетками. Третья (или защитная, или антидинатронная) сетка отталкивала электроны от второй сетки обратно к аноду. Ее обычно соединяли с общим проводом, то есть минусом анодного питания. Либо с катодом радиолампы. В некоторых лампах это соединение делалось прямо внутри баллона. Эта лампа стала даже популярнее триода. Практически все выходные каскады усилителей звука, видеосигнала или в радиопередатчиках делались именно на этих лампах. Вот схема усилительного каскада на пентоде. Для разнообразия эта схема дана в варианте с отдельным источником отрицательного сеточного смещения. Но, естественно, маломощные пентоды могут использоваться и в схеме с сопротивлением в цепи катода.
