Рудольф Сворень - Шаг за шагом. Транзисторы
Второе напряжение, которое участвует в создании смещения, — это U'см. Оно образуется на резисторе Rб2, который представляет собой часть делителя Rб1Rб2. Этот делитель делит коллекторное напряжение, и часть его, а именно U'см, подается «минусом» на базу, то есть напряжение U'см стремится создать на базе «минус» относительно эмиттера, стремится отпереть транзистор.
Если включить последовательно две батарейки, причем так, чтобы они действовали друг против друга, то результирующее напряжение будет равно разности напряжений, которые дают эти батарейки. Точно так же напряжение, которое получится в результате взаимодействия U'см и U''см в одной последовательной цепи, равно разности этих напряжений. При этом U'см больше, чем U''см, и на базе оказывается «минус». (Иначе и быть не может — «плюс» запер бы триод и U''см вообще исчезло бы.) А если по каким-нибудь причинам будет меняться одно из этих двух напряжений, то одновременно будет меняться и их разность — результирующее смещение Uсм = U''см — U'см.
При налаживании усилительного каскада его элементы выбирают так, чтобы U'см было несколько больше, чем U''см, и чтобы их разность давала нужное отрицательное смещение на базу. Когда при повышении температуры возрастает коллекторный ток, то одновременно увеличивается и напряжение U''см = Iк·Rэ. В итоге меньше становится разностное напряжение Uсм, уменьшается «минус» на базе. А это приводит к уменьшению коллекторного тока, то есть к стабилизации режима.
Чтобы резистор Rэ не стал элементом отрицательной обратной связи, по переменному току, его шунтируют конденсатором.
Эффект автоматической стабилизации проявляется тем сильнее, чем больше сопротивление Rэ. Но, с другой стороны, увеличивать Rэ нежелательно, так как на нем теряется некоторая часть напряжения коллекторной батареи. Так, например, если батарея дает 4,5 в, а напряжение U''см равно 1 в, то «работающая часть» коллекторного напряжения, то есть то, что действует между нагрузкой и эмиттером, уменьшается до 3,5 в.
Второе ограничение эффективности схемы также связано с использованием коллекторной батареи. Дело в том, что схема стабилизирует режим тем лучше, чем меньше общее сопротивление делителя Rб1Rб2. В этом случае напряжение U'см в меньшей степени зависит от проходящих по делителю собственных токов транзистора. Однако, чем меньше общее сопротивление делителя Rб1Rб2, тем больше ток, который потребляется этим делителем от коллекторной батареи. Вот и приходится искать «золотую середину» — выбирать элементы схемы так, чтобы и режим был стабильным, и перерасход энергии не оказался слишком большим.
Вот примерные данные деталей и режим схемы, приведенной на листке В, рис. 87. В усилителе высокой частоты на транзисторе П420 детали могут иметь следующие данные: Rн — 5,1 ком, Rэ — 1,5 ком, Rб1 — 20 ком, Rб2 — 5,1 ком и Сэ — 0,05 мкф (в низкочастотном усилителе эта емкость должна была быть во. много раз больше, чтобы емкостное сопротивление конденсатора Сэ всегда было значительно меньше, чем Rэ). При питающем напряжении коллекторной батареи 9 в на отдельных участках такой схемы в режиме покоя (когда нет сигнала) и при комнатной температуре получаются напряжения: на коллекторе Uк равно 4,1 в; U''см на резисторе Rэ равно 1,4 в; U'см на резисторе Rб1 равно — 1,5 в. Все напряжения измерены относительно общего «земляного» провода, например относительно точки а. Поэтому все напряжения указаны со знаком «минус» — легко убедиться, что относительно точки а эти напряжения — U'см, U''см и Uк — отрицательны. Таким образом, общее напряжение смещения Uсм равно Uсм = U''см — U'см = 1,4 в — 1,5 в = —0,1 в. Отрицательным оно оказалось потому, что U'см больше, чем U''см, и таким образом на базе относительно эмиттера действует «минус».
Увеличение обратного тока коллектора при нагревании может вообще вывести транзистор из строя. Подобная опасность возникает в том случае, если к транзистору, включенному по схеме ОЭ или ОК, подведено коллекторное напряжение, а база при этом вообще никуда не подключена и «висит в воздухе». Появившийся начальный коллекторный ток создаст на эмиттерном pn-переходе небольшое напряжение, которое своим «минусом», приложенным к базовой области, слегка отопрет транзистор. При этом коллекторный ток слегка увеличится, кристалл немного нагреется, возрастет число неосновных зарядов. Это «цепная реакция». Ток лавинообразно нарастает, и за какие-нибудь доли секунды наступает тепловой пробой одного из рn-переходов.
Чтобы избежать этой разрушающей лавины, не нужно допускать появления «висящей базы». А для этого при монтаже или налаживании транзисторных схем рекомендуется базу подключить первой, а отключать последней (рис. 89).
Рис. 89. Если подано напряжение на коллектор, а база никуда не подключена, то в транзисторе может произойти лавинообразное нарастание тока и в итоге — тепловой пробой.
Приведенные конкретные данные деталей и режимы транзистора, а также рекомендации относительно «висящей базы» знаменует для нас довольно важное событие. Мы завершаем знакомство с транзисторным усилителем в общем виде и от абстрактного усилителя переходим к конкретному. Переходим к практическим транзисторным схемам.
Глава IV
ТЫСЯЧА И ОДНА СХЕМА
Лет десять назад, когда в продаже появились первые серийные транзисторы, многие любители начали строить карманные приемники. К тому времени в журнале «Радио» были опубликованы две-три схемы таких приемников, и именно они послужили основой для развития «приемниковой лихорадки». Причем большинство любителей просто копировало журнальные схемы, не отступая от них ни на шаг и даже в точности повторяя расположение деталей на монтажной плате.
Но вот прошло два-три года, и в журналах, книгах, сборниках появилось множество других схем, чем-то похожих, а чем-то различающихся. И сегодня радиолюбитель, который хочет собрать приемник или усилитель, часто задумывается, какую схему из всего этого множества схем выбрать? Нужно сразу сказать, что, несмотря на большое разнообразие, все простые любительские схемы делятся на сравнительно небольшое число основных групп. В пределах такой группы схемные решения зачастую очень похожи.
К основным группам схем, интересующих начинающего любителя, можно отнести собранные на двух-трех транзисторах приемники с головными телефонами (наушниками), схемы сравнительно простых, но уже на четырех — шести транзисторах приемников прямого усиления для громкоговорящего приема и схемы всеволновых супергетеродинных приемников. Усилители НЧ чаще всего разделяются на такие группы: усилители с выходной мощностью около 0,1 вт (100 мвт) и с маломощными (типа П41) транзисторами в выходном каскаде и усилители с мощными транзисторами (типа П214) и выходной мощностью 1–2 вт. И в той и в другой группе встречаются схемы, где громкоговоритель подключается к выходному каскаду через трансформатор или без него. Начинающие любители проявляют также интерес к простейшим схемам электромузыкальных инструментов и к приборам автоматики.
В этой главе вы найдете схемы, представляющие каждую из названных групп, причем в некоторых случаях принципиальные схемы дополнены монтажными, показывающими один из возможных вариантов (но не единственный!) расположения деталей на монтажной плате. При отборе схем обращалось внимание на такое их качество, которое можно назвать «типичностью». Иными словами, в отобранных схемах используются схемные элементы, которые наиболее часто встречаются в любительской аппаратуре. Кроме того, при отборе схем учитывалась простота их налаживания и сохранение основных параметров при некотором отклонении деталей от указанных на схемах величин.
Все приведенные схемы можно назвать практическими, потому что они были построены в любительских условиях, а некоторые перед* публикацией в книге специально проверялись, дорабатывались или разрабатывались заново. При желании можно в различных вариантах сочетать приведенные схемы (например, пристраивать усилитель НЧ от одного приемника к усилителю ВЧ от другого), менять отдельные схемные элементы (например, в качестве нагрузки включать в усилители ВЧ дроссели, намотанные на ферритовых кольцах вместо предусмотренных схемой резисторов) или даже менять целые схемные узлы (например, включив первый каскад усилителя НЧ по схеме ОК вместо схемы ОЭ). Можно также в некоторых пределах менять данные деталей схемы — уменьшать при необходимости сопротивление нагрузки, увеличивать емкость разделительных конденсаторов, вводить дополнительные развязывающие фильтры и т. п. В результате всех этих «комбинаций» можно получить огромное множество схем, и некоторые из них могут оказаться лучше своих «родителей».
