Předpětí (bias)

Předpětím se nastavuje vhodný klidový pracovní bod elektronky. Může být získáno buď pomocí odporu v katodovém obvodu (automatické předpětí, self bias) nebo ze zvláštního stejnosměrného zdroje (pevné předpětí, fixed bias) nebo průchodem mřížkového proudu svodovým odporem vysoké hodnoty (grid leak bias).

Automatické předpětí  (self bias) závisí na procházejícím katodovém proudu a lze ho použít tam, kde je tento proud alespoň přibližně stálý. To je případ předzesilovacích stupňů a výkonových zesilovačů pracujících ve třídě A, částečně i ve třídě AB. Ve třídě B, kdy proud silně kolísá, ho použít nelze. Katodový odpor musí být přemostěn kondenzátorem, protože jinak by na něm vznikla záporná proudová zpětná vazba, která snižuje zesílení a zvyšuje vnitřní odpor stupně. V dvojčinném zesilovači v čisté třídě A se sice signálové složky anodových proudů navzájem vyruší, takže by blokovací kondenzátor mohl odpadnout, přesto je vhodné  použít ho i v takovém případě.  V nízkofrekvenčních obvodech mají katodové kondenzátory běžně kapacitu desítek až stovek μF, zpravidla se na této pozici používají elektrolytické kondenzátory. Výhodou automatického předpětí je, že stabilizuje klidový pracovní bod: Zvýší-li se z jakéhokoli důvodu (stárnutí či výměna elektronky, kolísání napájecích napětí) anodový proud, vzroste také úbytek napětí na katodovém odporu, mřížkové předpětí se zvýší a anodový proud poklesne. Z téhož důvodu se při práci s automatickým předpětím připouští i vyšší hodnota mřížkového svodového odporu. 

Předpětí na katodovém odporu vzniká vlastně na úkor napájecího napětí, tím se snižuje výstupní výkon a účinnost stupně. Markantní je to u výkonových triod s nízkým zesilovacím činitelem (AD1, 300B, 2A3), které vyžadují vysoké záporné předpětí.

 

 

Obr. 1: Automatické předpětí: a) automatické předpětí v jednočinném zesilovači, b) automatické předpětí ve dvojčinném zesilovači se společným katodovým odporem, c) automatické předpětí ve dvojčinném zesilovači s individuálními katodovými odpory, d), e) zapojení pro vyrovnání anodových proudů elektronek 

V dvojčinném zesilovači je vhodné použít takové zapojení, které umožní vyrovnat klidové proudy elektronek na stejnou velikost; přitom jde hlavně o vyvážení  anodových proudů tak, aby byly shodné. To je důležité z hlediska stejnosměrné magnetizace výstupního transformátoru i z hlediska malého zkreslení signálu. Při shodných anodových proudech lze totiž předpokládat shodnou strmost elektronek. Pokud použijeme jediný odpor ve společném přívodu katod, musí být elektronky velmi dobře spárované, jinak hrozí vlivem nestejných anodových proudů přesycení výstupního transformátoru a případně i přetížení jedné elektronky. Lépe je tedy v takovém případě použít samostatné katodové odpory (Obr. 1c), případně  i proměnný odpor (Obr. 1d, 1e).

Při pevném předpětí (fixed bias) jsou katody elektronek zpravidla spojeny přímo se společným vodičem a potřebné předpětí se získá ze zvláštního zdroje, zapojeného v mřížkovém obvodu. Předpětí tedy nezávisí na katodovém proudu, takže je možné ho použít i v zesilovačích třídy B. Protože však nemá výše zmíněný stabilizující vliv na anodový proud, připouští se v takovém případě podstatně nižší hodnota mřížkového odporu než v případě automatického předpětí. Například u elektronky EL84 může mít mřížkový odpor při automatickém předpětí hodnotu 1MΩ, při pevném předpětí ale jen 300kΩ; u elektronky 6L6GC jsou tyto hodnoty 500kΩ a 100kΩ.

Zdroj mřížkového předpětí musí dávat dobře filtrované stabilní napětí, které by mělo být nastavitelné v rozsahu ±25% od jmenovité hodnoty. Také při pevném předpětí je důležité vyrovnání anodových proudů v dvojčinném zesilovači. 

 

Obr. 2: Pevné předpětí: a), b) vyrovnání anodových proudů při pevném předpětí, c) získání pevného předpětí pomocí Zenerovy diody 

Mřížkové předpětí vytvořené mřížkovým proudem na svodovém odporu mřížky (grid leak bias) umožňuje udržet katodu nepřímožhavené elektronky na nulovém potenciálu. Tím se odstraní bručení, vzniklé svodem mezi žhavicím vláknem a katodou, které může v citlivých vstupních zesilovačích rušit. Mřížkové předpětí má při mřížkových odporech 10÷22MΩ -jsou tedy asi 10x vyšší než obvykle- hodnotu -0,7÷ -1,0V. Zdroj signálu je zatížen nelineárním odporem dráhy mřížka-katoda, takže je přípustné používat takto získané předpětí jen při signálech do 100mV, jinak hrozí zkreslení mřížkovým proudem.

 

Obr. 3: Předpětí vytvořené mřížkovým proudem. V obvodu žhavení je zapojen odbručovač.