Евгений Айсберг - Радио и телевидение?.. Это очень просто!
Рассмотрим теперь схему с ОБ (рис. 143, д). Здесь постоянным потенциалом обладает база, а усиливаемое переменное напряжение подается на эмиттер. Ты догадываешься, что колебания в цепи коллектора находятся в фазе с колебаниями цепи эмиттера, т. е. если на вход усилителя поступает сигнал положительной полярности, то и на выходе он имеет ту же полярность.
А теперь посмотрим, какое сопротивление имеет схема с ОБ. Приложенное между эмиттером и корпусом напряжение определяет величину тока в цепи эмиттера, тогда как в схеме с ОЭ во входной цепи протекает только ток базы, который и учитывается при расчете входного сопротивления.
В схеме с ОБ во входной цепи протекает весь ток эмиттера; он значительно больше тока базы, так как, кроме него, протекает и ток коллектора. Разделив в соответствии с законом Ома входное напряжение на величину тока эмиттера, получим довольно низкое входное сопротивление. Оно равно всего лишь нескольким десяткам ом и во всяком случае не превышает сотни ом.
Ток эмиттера (который, я позволю себе повторить, равен сумме токов базы и коллектора) значительно больше тока коллектора. Это означает, что здесь мы скорее имеем дело с ослаблением, нежели с усилением тока. Напряжение же, наоборот, подвергается здесь очень большому усилению. Это определяется тем, что выходная цепь имеет очень высокое сопротивление. Оно находится в пределах 0,5–2 МОм. При этом нагрузочный резистор также должен иметь значительное сопротивление. Малейшие изменения тока коллектора вызывают большие изменения напряжения. Вот почему напряжение усиливается в несколько сотен, а то и тысяч раз.
Из-за высокого выходного сопротивления эту схему целесообразно применять перед цепями с высоким входным сопротивлением.
Схема с общим коллектором
И, наконец, рассмотрим, как работает схема с ОК (рис. 143, е). Здесь входная цепь идентична выходной цепи схемы с ОБ, о которой мы только что говорили. Это означает, что ее входное сопротивление высокое. Оно может быть от нескольких сотен килоом до одного мегаома. И наоборот, сопротивление выходной цепи невелико; оно не превышает половины килоома.
Из всего сказанного ты можешь понять, что малые изменения входного тока вызывают значительно большие изменения выходного тока. Коэффициент усиления по току находится в пределах or 20 до 200. Однако здесь, как и в ламповом аналоге, выходное напряжение равно входному. Эго объясняется тем, что на нагрузочном резисторе, который должен иметь низкое сопротивление, даже сильные изменения тока порождают лишь небольшие изменения напряжения. Ты легко можешь убедиться, что выходное напряжение находится в фазе с входным.
Для чего может служить такая схема, где напряжение совершенно не усиливается? Она применяется в тех случаях, когда сигнал нужно подать на схему с низким входным сопротивлением, которая по этой причине требует значительного усиления по току. Как ты видишь, нужно всегда обеспечивать хорошее согласование между выходным сопротивлением одного каскада и входным сопротивлением следующего.
Теперь, когда ты познакомился с основными транзисторными схемами, тебе будет легче анализировать практические схемы, в которых используются транзисторы.
Желаю тебе удачи!
Беседа двенадцатая
СВЯЗЬ ВЫХОД — ВХОД. ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
Использование транзисторов связано с проблемой связи между каскадами, потому что в отличие от ламп входное сопротивление у них не бесконечно. Любознайкин рассказывает в настоящей беседе о решениях этой проблемы. Затем он рассматривает различные способы создания отрицательной обратной связи, имеющей целью устранить нежелательные явления, вызванные нагревом, и снизить уровень искажений.
Аналогия и различие
Незнайкин. — Объяснения твоего дядюшки о трех основных схемах меня очень заинтересовали. Однако они касаются только транзисторов тина р-n-р. А я хотел бы знать, нельзя ли подобным образом включать транзисторы типа n-р-n.
Любознайкин. — Легко и просто при условии изменения полярности источников напряжения, используемых в каждой из этих схем. На практике используют только одну батарею; смещение на базу подается в результате падения напряжения на резисторе или с помощью деятеля напряжения, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов, подключенных к полюсам этой батареи.
Н. — Так как три основные схемы включения транзисторов аналогичны схемам на вакуумных триодах, я думаю, что все изученные нами схемы усиления ВЧ, НЧ, преобразования частоты и детектирования могут также использоваться в приемниках на транзисторах.
Л. — Твое заключение слишком поспешно. Аналогия не означает равнозначности. Не забывай, что по некоторым характеристикам транзисторы очень отличаются от электронных ламп. Последние имеют бесконечно большое входное сопротивление, тогда как у транзисторов оно может быть довольно низким. Поэтому при использовании ламп каждый каскад передает следующему за ним лишь усиленные напряжения. А в транзисторных схемах надлежит передавать некоторую мощность, так как напряжения предыдущего каскада создают токи во входной цепи следующего каскада.
Н. — Это действительно все меняет. Теперь я лучше понимаю, почему твой дядюшка во время своего последнего рассказа особенно акцентировал внимание на входном и выходном сопротивлениях каждой из основных схем. В заключение он сказал, что для обеспечения хорошего согласования между двумя следующими друг за другом каскадами нужно по мере возможности сделать равными выходное сопротивление первого и входное сопротивление второго.
Согласование между источником и нагрузкой
Л. — Это очень важный принцип всех областей электротехники и электроники. Нужно всегда отличать источник тока от того, что представляет собой нагрузку. Так, батарею следует рассматривать как источник, а приемник — как нагрузку. Однако источник сам обладает внутренним сопротивлением Rвн. которое может быть более или менее высоким. Вырабатываемое источником переменное или постоянное напряжение называется электродвижущей силой (э. д. с.).
Н. — Иначе говоря, это напряжение, которое мы измеряем на зажимах батареи?
Л. — Нет, Незнайкин. Протекающий по батарее ток создает падение напряжения на ее внутреннем сопротивлении. Поэтому на зажимах батареи мы имеем напряжение, равное э. д. с., минус падение напряжения внутри источника.
Н. — Но если через батарею, когда к ней ничего не подключено, не протекает ток?..
Л. — В этом случае действительно на зажимах батареи появляется полностью вся э. д. с., так как падения напряжения на внутреннем сопротивлении не происходит. Вот почему вольтметр может измерить э. д. с. лишь в том случае, если он обладает очень высоким сопротивлением и поэтому потребляет ничтожный ток.
А теперь посмотрим, что произойдет, если к источнику подключить цепь нагрузки с входным сопротивлением Rвх (рис. 144).
Рис. 144. К источнику напряжения Е с внутренним сопротивлением Rвых подключена нагрузка с входным сопротивлением Rвх; U — напряжение на выходе.
Н. — Я отмечаю, что внутреннее сопротивление источника Rвых и сопротивление цепи нагрузки Rвх соединены последовательно, в результате чего ток, создаваемый э. д. с. Е, поочередно протекает по этим сопротивлениям.
Л. — Верно. И на каждом из этих сопротивлений он создает падение напряжения, тем больше, чем выше это сопротивление.
Н. — Согласен. Теперь я вижу, к чему ты хочешь подвести. Если сопротивление нагрузки Rвх очень высокое, а внутреннее сопротивление источника невелико, то почти вся э. д. с. в виде напряжения U появится на сопротивлении нагрузки Rвх.
Именно это происходит в случае использования электронных ламп, имеющих бесконечно большое входное сопротивление. На их входе могут быть полностью приложены напряжения, создаваемые на выходе предыдущего каскада. Транзисторы же имеют достаточно низкое входное сопротивление. Следовательно, если выходное сопротивление предшествующего каскада относительно высокое, на входе другого получим лишь небольшое напряжение U.
