В электронике катодное смещение (также известное как самосмещение или автоматическое смещение) — это метод, используемый с электронными лампами, чтобы сделать катодное напряжение постоянного тока (DC) положительным по отношению к отрицательной стороне источника напряжения пластины на величину, равную до величины желаемого напряжения смещения сетки . [1]
Наиболее распространенная реализация катодного смещения пропускает катодный ток через резистор, включенный между катодом и отрицательной стороной источника напряжения пластины. [2] Катодный ток через этот резистор вызывает желаемое падение напряжения на резисторе и помещает катод в положительное постоянное напряжение, равное по величине необходимому отрицательному напряжению смещения сетки. Схема сетки подает на сетку нулевое напряжение постоянного тока относительно отрицательной стороны источника напряжения пластины, в результате чего напряжение сетки становится отрицательным по отношению к катоду на необходимую величину. [3] Катодные цепи с прямым нагревом подключают резистор катодного смещения к центральному отводу вторичной обмотки накального трансформатора или к центральному отводу низкого сопротивления, подключенного параллельно нити. [4]
Чтобы найти правильное значение резистора, сначала определяется рабочая точка лампы. Ток пластины, напряжение сетки относительно катода и ток экрана (если применимо) отмечаются для рабочей точки. Значение резистора катодного смещения определяется путем деления абсолютного значения напряжения сетки в рабочей точке на ток катода в рабочей точке (ток пластины плюс ток экрана). [5] Мощность, рассеиваемая резистором катодного смещения, равна произведению квадрата катодного тока и сопротивления в Омах.
Любое влияние частоты сигнала катодного резистора может быть сведено к минимуму путем установки подходящего развязывающего конденсатора параллельно резистору. В общем случае номинал конденсатора выбирается такой, чтобы постоянная времени конденсатора и резистора смещения была на порядок больше периода самой низкой частоты, подлежащей усилению. Конденсатор делает усиление каскада на частотах сигнала практически таким же, как если бы катод был подключен непосредственно к возврату цепи. [6]
В некоторых конструкциях может оказаться желательной дегенеративная (отрицательная) обратная связь, создаваемая катодным резистором. В этом случае все или часть сопротивления катода не шунтируется конденсатором. [7]
В двухтактных схемах класса А пара ламп, управляемых идентичными сигналами, сдвинутыми по фазе на 180 градусов, может использовать общий нешунтируемый катодный резистор. Дегенерации не произойдет, поскольку, если характеристики напряжения сетки и тока пластины двух ламп совпадают, ток через катодный резистор не будет меняться в течение 360 градусов цикла сигнала. [8]
Катодное смещение, как решение, часто является альтернативой использованию фиксированного смещения . [10] Роберт Томер в своей книге 1960 года об электронных лампах, которая в основном посвящена стратегиям увеличения срока службы ламп, осудил конструкции с фиксированным смещением в пользу катодного смещения. Он сказал, что фиксированное смещение, в отличие от катодного смещения, не дает права на погрешность, которое защищает систему от неизбежных различий между электронными лампами и не защищает от условий выхода из-под контроля, вызванных неисправностями лампы или схемы. [10] Он также утверждал, что большинство специалистов по лампам считают работу с фиксированным смещением опасной. [10] Несмотря на такую позицию, сегодня в ламповых усилителях обычно используется фиксированное смещение. Томер определил тенденцию к дизайну с фиксированным смещением в 1960 году, но не был уверен в ее причинах. [10]