Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Детектор на основе сопротивления утечки в сетке – это электронная схема, которая демодулирует амплитудно-модулированный переменный ток и усиливает восстановленное модулирующее напряжение. В схеме используется нелинейная вольт-амперная характеристика катода и управляющее воздействие на сетку, а также коэффициент усиления вакуумной лампы. Изобретенный Ли Де Форестом примерно в 1912 году, он использовался в качестве детектора (демодулятора) в первых радиоприемниках на вакуумных лампах до 1930-х годов.
A grid leak detector is an electronic circuit that demodulates an amplitude modulated alternating current and amplifies the recovered modulating voltage. The circuit utilizes the non linear cathode to control grid conduction characteristic and the amplification factor of a vacuum tube. Invented by Lee De Forest around 1912, it was used as the detector (demodulator) in the first vacuum tube radio receivers until the 1930s.
История
Ранние применения триодных ламп (Audions) в качестве детекторов обычно не включали резистор в цепь сетки. Первое использование сопротивления в цепи сетки вакуумного детектора, возможно, было осуществлено Сеуоллом Каботом в 1906 году. Кабот писал, что он делал карандашную метку для разряда конденсатора сетки, обнаружив, что прикосновение к выводу сетки лампы приводило к возобновлению работы детектора после его остановки. Эдвин Армстронг в 1915 году описывает использование "сопротивления в несколько сотен тысяч Ом, подключенного параллельно конденсатору сетки" с целью его разряда. Наибольшее распространение детекторы с утечкой в сетке получили в 1920-х годах, когда современной технологией были радиоприемники, работающие от батарей, с многодиапазонной настройкой радиочастоты и использующие триоды с низким коэффициентом усиления и непосредственно нагреваемыми катодами. Модели Zenith 11, 12 и 14 являются примерами таких радиоприемников. После того как в 1927 году для новых конструкций стали доступны лампы с экранной сеткой, большинство производителей перешли на пластинчатые детекторы. При больших амплитудах несущей частоты происходит переход к линейному детектированию благодаря односторонней проводимости от катода к сетке. Усиление: изменяющееся напряжение постоянного тока (DC) на сетке управляет током пластины. Напряжение восстановленного модулирующего сигнала усиливается в цепи пластины, в результате чего детектор с утечкой в сетке обеспечивает большую выходную аудиочастоту, чем диодный детектор, при малых уровнях входного сигнала. Ток пластины включает радиочастотную составляющую принятого сигнала, которая используется в конструкциях регенеративных приемников.
Early applications of triode tubes (Audions) as detectors usually did not include a resistor in the grid circuit. First use of a resistance in the grid circuit of a vacuum tube detector circuit may have been by Sewall Cabot in 1906. Cabot wrote that he made a pencil mark to discharge the grid condenser, after finding that touching the grid terminal of the tube would cause the detector to resume operation after having stopped. Edwin H. Armstrong, in 1915, describes the use of "a resistance of several hundred thousand ohms placed across the grid condenser" for the purpose of discharging the grid condenser. The heyday for grid leak detectors was the 1920s, when battery operated, multiple dial tuned radio frequency receivers using low amplification factor triodes with directly heated cathodes were the contemporary technology. The Zenith Models 11, 12, and 14 are examples of these kinds of radios. After screen grid tubes became available for new designs in 1927, most manufacturers switched to plate detectors, Detection transitions at larger carrier amplitudes to linear detection behavior due to unilateral conduction from the cathode to grid. Amplification: The varying direct current (dc) voltage of the grid acts to control the plate current. The voltage of the recovered modulating signal is increased in the plate circuit, resulting in the grid leak detector producing greater audio frequency output than a diode detector, at small input signal levels. The plate current includes the radio frequency component of the received signal, which is made use of in regenerative receiver designs.
Операция
Контрольная сетка и катод работают как диод, при этом напряжение на контрольной сетке оказывает обычное влияние на электронный поток от катода к аноду. В схеме конденсатор (конденсатор сетки) соединяет радиочастотный сигнал (несущую) с контрольной сеткой электронной лампы. Конденсатор также способствует развитию постоянного напряжения на сетке. Импеданс конденсатора мал на несущей частоте и велик на модулирующих частотах. Резистор (сопротивление утечки из сетки) соединен либо параллельно с конденсатором, либо от сетки к катоду. Резистор позволяет постоянному заряду "утекать" из конденсатора и используется для установки смещения сетки. При небольших уровнях несущего сигнала, обычно не более 0,1 вольта, пространство между сеткой и катодом проявляет нелинейное сопротивление. Ток сетки возникает в течение 360 градусов цикла несущей частоты. Ток сетки увеличивается в большей степени во время положительных полуволн напряжения несущей, чем уменьшается во время отрицательных полуволн, из-за параболической зависимости тока сетки от напряжения сетки в этой области. Этот асимметричный ток сетки создает постоянное напряжение на сетке, которое включает в себя частоты модуляции. В этой области работы демодулированный сигнал развивается последовательно с динамическим сопротивлением сетки, которое обычно находится в диапазоне от 50 000 до 250 000 Ом, а конденсатор сетки вместе с емкостью сетки формируют фильтр нижних частот, определяющий полосу пропускания звуковой частоты на сетке. Детектирование утечкой в сетке, оптимизированное для работы в этой области, известно как детектирование на основе мощности сетки или детектирование мощности утечкой в сетке. Ток сетки возникает только на положительных пиках цикла несущей частоты. Разделительный конденсатор накапливает постоянный заряд благодаря выпрямляющему действию катодно-сеточному пути. Конденсатор разряжается через резистор (то есть сопротивление утечки из сетки) в течение времени, когда напряжение несущей уменьшается. Постоянное напряжение на сетке будет изменяться в соответствии с огибающей амплитудно-модулированного сигнала. Анодный ток проходит через импеданс нагрузки, выбранный для обеспечения желаемого усиления в сочетании с характеристиками лампы. В нерегенеративных приемниках конденсатор с низким импедансом на несущей частоте соединяется от анода к катоду для предотвращения усиления несущей частоты.
The control grid and cathode are operated as a diode while at the same time the control grid voltage exerts its usual influence on the electron stream from cathode to plate. In the circuit, a capacitor (the grid condenser) couples a radio frequency signal (the carrier) to the control grid of an electron tube. The capacitor also facilitates development of dc voltage on the grid. The impedance of the capacitor is small at the carrier frequency and high at the modulating frequencies. A resistor (the grid leak) is connected either in parallel with the capacitor or from the grid to the cathode. The resistor permits dc charge to "leak" from the capacitor and is utilized in setting up the grid bias. At small carrier signal levels, typically not more than 0.1 volt, the grid to cathode space exhibits non linear resistance. Grid current occurs during 360 degrees of the carrier frequency cycle. The grid current increases more during the positive excursions of the carrier voltage than it decreases during the negative excursions, due to the parabolic grid current versus grid voltage curve in this region. This asymmetrical grid current develops a dc grid voltage that includes the modulation frequencies. In this region of operation, the demodulated signal is developed in series with the dynamic grid resistance , which is typically in the range of 50,000 to 250,000 ohms. and the grid condenser along with the grid capacitance form a low pass filter that determines the audio frequency bandwidth at the grid. Grid leak detection optimized for operation in this region is known as power grid detection or grid leak power detection. Grid current occurs only on the positive peaks of the carrier frequency cycle. The coupling capacitor will acquire a dc charge due to the rectifying action of the cathode to grid path. The capacitor discharges through the resistor (thus grid leak) during the time that the carrier voltage is decreasing. The dc grid voltage will vary with the modulation envelope of an amplitude modulated signal. The plate current is passed through a load impedance chosen to produce the desired amplification in conjunction with the tube characteristics. In non regenerative receivers, a capacitor of low impedance at the carrier frequency is connected from the plate to cathode to prevent amplification of the carrier frequency.
Дизайн
Емкость конденсатора сетки выбирается примерно в десять раз больше входной емкости сетки и обычно составляет от 100 до 300 пикофарад (пФ), причем меньшее значение используется для экранирующих сеток и пентодных ламп. Если предусмотрен постоянный путь от утечки сетки к косвенно нагретому катоду или к отрицательному концу непосредственно нагретого катода, то создается отрицательное начальное смещение сетки относительно катода, определяемое произведением сопротивления утечки сетки и тока сетки. Для некоторых ламп с непосредственно нагреваемыми катодами оптимальное смещение сетки достигается при положительном напряжении относительно отрицательного конца катода. Для таких ламп предусмотрен постоянный путь от утечки сетки к положительной стороне катода или к положительной стороне батареи "А", обеспечивающий положительное фиксированное напряжение смещения сетки, определяемое постоянным током сетки и сопротивлением утечки сетки. С увеличением сопротивления утечки сетки увеличивается входное сопротивление сетки и уменьшается полоса пропускания звуковой частоты на сетке при заданной емкости конденсатора сетки. Для пентодных и тетродных ламп напряжение на экранирующей сетке выбирается или регулируется для обеспечения желаемого тока анода и усиления при выбранном импедансе нагрузки анода. Для детектирования с помощью утечки сетки постоянная времени утечки сетки и конденсатора должна быть меньше периода самой высокой воспроизводимой звуковой частоты. Утечка сетки около 250 000 - 500 000 Ом подходит с конденсатором 100 пФ. Лампа, требующая относительно большого напряжения сетки для отсечки тока анода, предпочтительнее (обычно триод с низким коэффициентом усиления), что соответствует пиковому немодулированному напряжению несущей, составляющему примерно четверть прогнозируемого напряжения отсечки. Тетродные и пентодные лампы также обеспечивают значительно более высокую амплитуду выходного сигнала звуковой частоты при малых уровнях входного сигнала несущей (около одного вольта или меньше) в схемах детектирования с помощью утечки сетки, чем триоды.
The capacitance of the grid condenser is chosen to be around ten times the grid input capacitance and is typically 100 to 300 picofarads (pF), with the smaller value for screen grid and pentode tubes. If a dc path is provided from the grid leak to an indirectly heated cathode or to the negative end of a directly heated cathode, negative initial velocity grid bias is produced relative to the cathode determined by the product of the grid leak resistance and the grid current. For certain directly heated cathode tubes, the optimum grid bias is at a positive voltage relative to the negative end of the cathode. For these tubes, a dc path is provided from the grid leak to the positive side of the cathode or the positive side of the "A" battery; providing a positive fixed bias voltage at the grid determined by the dc grid current and the resistance of the grid leak. As the resistance of the grid leak is increased, the grid resistance increases and the audio frequency bandwidth at the grid decreases, for a given grid condenser capacitance. For pentode and tetrode tubes, the screen grid voltage is chosen or made adjustable to permit the desired plate current and amplification with the chosen plate load impedance. For grid leak power detection, the time constant of the grid leak and condenser must be shorter than the period of the highest audio frequency to be reproduced. A grid leak of around 250,000 to 500,000 ohms is suitable with a condenser of 100 pF. A tube requiring comparatively large grid voltage for plate current cutoff is of advantage (usually a low amplification factor triode). corresponding to a peak unmodulated carrier voltage of about one quarter of the projected cutoff bias. Tetrode and pentode tubes also produce significantly higher audio frequency output amplitude at small carrier input signal levels (around one volt or less) in grid leak detector applications than triodes.
Преимущества
Детектор на основе резистивной нагрузки потенциально обеспечивает большую экономию по сравнению с использованием отдельных диодов и ламп усилителей. При малых уровнях входного сигнала схема выдает более высокую выходную амплитуду, чем простая диодная схема детектирования.
The grid leak detector potentially offers greater economy than use of separate diode and amplifier tubes. At small input signal levels, the circuit produces higher output amplitude than a simple diode detector.
Недостатки
Одним из потенциальных недостатков детектора на основе резистивной нагрузки, особенно в нерегенеративных схемах, является влияние, которое он может оказывать на предыдущую цепь.
One potential disadvantage of the grid leak detector, primarily in non regenerative circuits, is that of the load it can present to the preceding circuit.