Текст книги "Транзистор?.. Это очень просто!"

Автор книги: Евгений Айсберг

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 10 страниц)

Л. – Да, и его обозначают буквой α, а в схеме с ОЭ усиление по току обозначается буквой β.

Н. – По-моему, нелогично давать первую букву греческого алфавита схеме, которая реже применяется.

Л. – Это имеет свои исторические причины, мой друг. На заре транзисторов были известны только точечные типы транзисторов, и только схема с ОБ позволяла стабильно применять эти приборы.

Н. – Значит, схема с ОБ не представляет никакого интереса, так как она, вместо того чтобы усиливать сигнал, ослабляет его.

Схема имеет не только исторические заслуги

Л. – Вот опасности выводов столь же поспешных, как и окончательных, так характерных для молодого поколения…

Схема с ОБ во многих случаях представляет интерес. Она облегчает построение наиболее высокочастотных усилителей, причем обеспечивает неплохое усиление.

Н. – Ты что смеешься надо мной, называя усилением коэффициент меньше единицы?..

Л. – Успокойся, мой друг. Ведь это было сказано применительно к усилению по току. Но обычно нас интересует усиление по мощности. А в этом смысле положение более чем удовлетворительное. Чтобы ты мог убедиться в этом сам, я должен тебе сказать, что входное сопротивление схемы с ОБ очень мало и на практике составляет несколько десятков ом.

Н. – Ничего удивительного для меня в этом нет, потому что оно определяется отношением малых изменений напряжения на входе к вызываемым им изменениям тока. В отличие от схемы с ОЭ здесь мы имеем дело с током эмиттера, а он изменяется очень сильно, следовательно, отношение имеет очень малую величину.

Л. – Ты хорошо рассудил, Незнайкин. Но в противовес входному сопротивлению выходное сопротивление для схемы с ОБ может быть очень большим – порядка мегаома.

Н. – Какой же я глупец! Я только сейчас понял, что изменения выходного типа хотя примерно и равны изменениям входного тока, но на большом выходном сопротивлении создают напряжения, во много раз превышающие напряжение сигнала, приложенного к низкоомному входному сопротивлению. Действительно, мы должны иметь хорошее усиление по напряжению.

Л. – Да, это усиление может достигать нескольких тысяч раз, а поэтому мы можем также получить хорошее усиление по мощности. К несчастью, этим нельзя должным образом воспользоваться.

Н. – Ты, Любознайкин, подвергаешь меня настоящему шотландскому душу – бросаешь из жары в холод. Едва только схема с ОБ была реабилитирована, как ты начинаешь ее дискредитировать. Почему?

Л. – Потому что после нашего каскада с ОБ могут следовать другие, у которых входное сопротивление намного меньше, чем выходное сопротивление у схемы с ОБ, что приведет к потере выигрыша в усилении, полученного благодаря этому высокому выходному сопротивлению.

Третья схема

Н. – На этот раз с меня хватит! Я не хочу больше слышать об этой проклятой схеме с ОБ. И я надеюсь, что схема с ОК будет менее обманчивой.

Л. – Прежде чем приступить к анализу этой схемы, я хочу заметить, что на практике встречаются два варианта ее построения. В одном из них батарея питания коллектора находится между общим проводом (заземлением) и коллектором (рис. 77), а во втором – между нагрузочным сопротивлением и общим проводом, с которым коллектор соединен непосредственно (рис. 78). Во втором варианте база автоматически получает смещение по отношению к эмиттеру.

Рис. 77. Способ смещения для схемы, показанной на рис. 76.

Рис. 78. Возможный вариант схемы с общим коллектором, отличающийся от приведенной на рис. 76 схемы местом включения источника коллекторного напряжения.

Н. – Тогда в первом варианте нужно иметь специальную батарею смещения?

Л. – Совсем нет. Простой резистор R_см, установленный между базой и отрицательным полюсом батареи, выполнит эту задачу точно так же, как это имеет место в схеме с ОЭ. Пользуясь случаем, я привожу также практическую схему смещения для схемы с ОБ (рис. 79).

Рис. 79. Способ смещения для схемы, показанной на рис. 75.

Н. – К великой радости продавцов батарей, я предпочел бы иметь две батареи, как это показано на наших теоретических схемах… Но вернемся к схеме с ОК. В этом случае, как я вижу, при усилении тоже не происходит изменения фазы: более отрицательный потенциал на базе увеличивает ток эмиттера, что вызывает большее падение напряжения на нагрузочном резисторе и верхний конец его становится более отрицательным (рис. 77) или, что одно и то же, менее положительным (рис. 78).

Л. – О да, Незнайкин, из наших трех схем только схема с ОЭ изменяет фазу усиливаемого напряжения. Разберем теперь, какое усиление по току можно получить в схеме с ОК.

Н. – На входе этой схемы мы имеем ток базы, который, как и всегда, очень мал, а на выходе мы получим самый большой из трех токов – ток эмиттера. Следовательно, эта схема должна дать еще большее усиление по току, чем схема с ОЭ. Нет ли у тебя возражений, если я вновь прибегну к греческому алфавиту и обозначу это усиление буквой γ (гамма)^[16]?

Л. – Я не думаю, чтобы греки возразили против такого решения. Ты в восторге, и я вижу, тебе не терпится поскорее познакомиться с этой так хорошо усиливающей схемой, но мне вновь придется охладить твой юношеский пыл.

Н. – Я чувствую, что ты нанесешь мне жестокий удар, заявив, что здесь внутренние сопротивления имеют противоположное значение, чем в схеме с ОБ, и что поэтому наше прекрасное усиление по току нам ничего не дает.

Л. – Я не скрываю от тебя эту печальную истину. Как в ламповой схеме катодного повторителя, так и в схеме с ОК для транзисторов входное сопротивление может достигать 1 МОм, тогда как выходное сопротивление составляет всего лишь несколько десятков ом.

Н. – Прямая противоположность схеме с ОБ! Значит, мы не выигрываем ничего ни по напряжению, ни по мощности.

Л. – Ничего, Незнайкин, или почти ничего. Впрочем, ты мог сам прийти к такому выводу, заметив, что сопротивление нагрузки в этой схеме создает очень сильную отрицательную обратную связь. Когда полупериод сигнала стремится сделать базу отрицательной по отношению к эмиттеру, повышая ток последнего, то это увеличение тока делает эмиттер более отрицательным, что препятствует действию сигнала на входе.

Н. – Для чего же применяется эта схема, которая не может дать нам никакого усиления по напряжению?

Л. – Она используется в некоторых случаях, когда необходимо получить большой ток, например, для раскачки мощного транзистора или же когда низкое выходное сопротивление необходимо для лучшего согласования с сопротивлением нагрузки, например, при непосредственном включении звуковой катушки громкоговорителя.

Н. – Я еще раз убеждаюсь в справедливости старинной истины о золотой середине. У транзисторов этой золотой серединой бесспорно является схема с ОЭ, где входное и выходное сопротивления имеют добрые средние значения, что позволяет получить подходящее усиление как по току, так и по напряжению, и по мощности.

Л. – Ты прав, Незнайкин. Входное R_вх и выходное R_вых сопротивления представляют собой как бы две чаши весов, которые примерно уравновешены в схеме с ОЭ; для схемы с ОБ чаша R_вх резко уходит вниз, а при схеме с ОК – сильно поднимается вверх. Если ты обещаешь никому не говорить, я открою тебе один секрет: для одного транзистора произведение R_вхR_вых остается неизменным во всех трех схемах включения.

Н. – Значит, если, например, в схеме с ОЭ мы имеем R_вх = 500 Ом и R_вых = 20 000 Ом, а их произведение равно 10 000 000, то для этого же транзистора в схеме с ОБ сопротивление R_вх составляет, скажем, 50 Ом, a R_вых = 200 000 Ом, и если в схеме с ОК R_вх = 20 000 Ом, то R_вых должно иметь величину 50 Ом… Если ты разрешишь, я в заключение попытаюсь составить таблицу (рис. 80) наиболее важных характеристик всех основных схем, чтобы их можно было легче сравнивать.

Рис. 80. Сводная таблица основных характеристик трех основных схем включения транзистора.

Н. – Прекрасная идея, она позволит нам приятно завершить нашу сегодняшнюю очень полезную беседу.^[17]

Два письма

ВОПРОСЫ СОГЛАСОВАНИЯ

Так же как и для ламп (а может быть, и в других случаях) проблема согласования сопротивлений имеет первостепенное значение в расчете схем на транзисторах. Однако Незнайкину из-за недостатка знаний основ электротехники трудно разобраться в этой сложной проблеме. Поэтому Любознайкин должен восполнить этот пробел, изложив некоторые элементарные понятия, которые даже многие техники – практики недостаточно усвоили… (разумеется, что читатель, знающий, что такое согласование сопротивлений, пропустит без внимания эпистолярные упражнения наших друзей).

_{Содержание: Источник и режим его нагрузки. Электродвижущая сила и внутреннее сопротивление. Напряжение на зажимах. Генератор напряжения. Генератор тока. Оптимальные условия передачи мощности. Согласование сопротивлений. Применение трансформатора. Оптимальный коэффициент трансформации.}

Письмо Незнайкина Любознайкину

Дорогой друг Любознайкин!

Если сингапурский грипп и лишает меня удовольствия побеседовать с тобой, то он не мешает мне думать обо всем, что ты объяснил мне во время нашей последней встречи.

Я убедился, что ты придаешь очень большое значение вопросу входного и выходного сопротивлений. Они изменяются в зависимости от избранной схемы, а ты неоднократно отмечал целесообразность согласования сопротивлений. Я признаюсь, что не очень хорошо понял твои объяснения. Я чувствую себя подобно полупроводнику типа р: у меня дырки (в знаниях).

Не мог бы ты их заполнить? Заранее благодарю тебя.

Твой друг Незнайкин.

Ответ Любознайкина Незнайкину

Бедный мой Незнайкин!

Все несчастия сразу! Грипп и дырки…

Первым займется твой врач, а я постараюсь устранить второе.

Да, проблема согласования сопротивлений очень важна, и я хочу, чтобы ты ее хорошо усвоил.

Во всех схемах, которые мы с тобой должны будем рассмотреть, задача сводится к тому, чтобы передать электрическую энергию от одного каскада к другому с минимальными потерями, иначе говоря, с максимальной эффективностью или к. п. д.

Следовательно, всегда имеется отправитель и адресат. Первый является по отношению ко второму источником энергии (генератором), а второй, получающий энергию, – потребителем (нагрузкой). Одним словом, их взаимоотношения напоминают отношения поставщика и потребителя (рис. 81).

Рис. 81. Вот как в самой общей форме можно представить передачу энергии от источника (генератора) к нагрузке (потребителю) в любой электрической цепи.

Извини меня. Незнайкин, за то, что я преподношу тебе азбучные истины, придав им философскую форму. На практике ты постоянно имеешь дело с такими генераторами и нагрузками. С генераторами ты встретишься не только на электростанции: генератором является, например, батарейка карманного фонарика, а нить питаемой ею лампочки служит нагрузкой.

Антенна радиоприемника, являющаяся источником сигналов, поступающих на вход приемника, – это тоже генератор, а входная цепь приемника, в которую вводится сигнал от антенны, – его нагрузка. Точно так же мощная оконечная лампа является генератором для нагрузки – громкоговорителя.

В схемах на транзисторах выходная цепь каждого транзистора представляет собой генератор энергии для входной цепи следующего каскада, выступающего в роли нагрузки.

Но стоит ли умножать количество примеров? Нужно хорошо понять, что любой источник энергии – генератор – характеризуется двумя величинами:

1) электродвижущей силой (э. д. с.) – максимальным напряжением, которое источник способен дать на выходе; это, если хочешь, его жизненная сила;

2) внутренним сопротивлением, т. е. сопротивлением, которое он оказывает, как и любой другой элемент электрической цепи, проходящему через него току (рис. 82).

Рис. 82. Переменная или постоянная э.д.с. Е источника создает ток I, проходящий через внутреннее сопротивление генератора R_вн на котором возникает падение напряжения U_вн, и через нагрузку R_н, на которой появляется напряжение U_н.

На этом внутреннем сопротивлении генератора R_вн, разумеется, происходит падение напряжений за счет тока, создаваемого самим источником. Поэтому напряжение U_н на зажимах источника, а следовательно, и на нагрузочном резисторе R_н будет меньше э. д. с. Е. Разница между э. д. с. и напряжением на нагрузке тем значительней, чем больше ток I. Естественно, что если нагрузка отключена, то напряжение источника равно его э. д. с. В этом случае говорят, что генератор находится в режиме холостого хода.

Рискуя вызвать у тебя повышение температуры, я предлагаю тебе внимательно рассмотреть следующий очень элементарный расчет. Пусть общее сопротивление будет R_вн + R_н. Следовательно, по закону Ома ток

На внутреннем сопротивлении R_вн этот ток создает падение напряжения

а на сопротивлении нагрузки R_н – падение напряжения

Если ты еще в состоянии держать карандаш, то сложи эти два напряжения; в итоге получишь:

U_вн + U_н = Е,

что и следовало ожидать. Ты увидишь, что э.д.с. делится на два напряжения: U_вн, представляющее собой внутреннее падение напряжения, и U_н – напряжение на нагрузке (оно же на зажимах источника). Это распределение происходит пропорционально сопротивлениям генератора и нагрузки.

Если внутреннее сопротивление генератора очень мало по сравнению с сопротивлением нагрузки, то и падение напряжения в генераторе тоже очень мало, а напряжение на нагрузке почти равно э. д. с. Е. В этих условиях переменная э. д. с. проявляется на сопротивлении нагрузки в виде переменного напряжения, и поэтому говорят, что питание производится от генератора напряжения, причем режим его работы близок к холостому ходу.

Разберем теперь обратный случай, когда внутреннее сопротивление R_вн источника значительно больше сопротивления нагрузки R_н. При этом почти вся э. д. с. будет теряться в виде внутреннего падения напряжения в генераторе, а напряжение U_н, остающееся на зажимах и прикладываемое к сопротивлению нагрузки, составит незначительную часть э. д. с. генератора. При таких условиях основное значение имеет ток I, пропорциональный э. д. с. и практически не зависящий от сопротивления нагрузки, так как ввиду его малости ток ограничивается по существу внутренним сопротивлением. В этом случае говорят, что питание производится от генератора тока, причем режим его работы близок к короткому замыканию.

При применении транзисторов можно столкнуться с обоими этими крайними случаями, но для достижения наилучшего к. п. д. и здесь следует придерживаться золотой середины.

При выборе схемы связи между каскадами с лампами мы стремимся подать на вход следующего каскада максимум напряжения. Здесь добрая фея устроила все наилучшим образом, так как вход сетка – катод обычно имеет бесконечно большое сопротивление, а потому на него передается вся э. д. с., развиваемая в выходной цепи предшествующего каскада. Это типичный пример возбуждения от генератора напряжения.

А вот при применении транзисторов, мой дорогой Незнайкин, характер явлений меняется; чтобы на входную цепь подать напряжение, надо затратить определенную мощность, потому что, какой бы ни была схема, через входные зажимы транзистора обязательно проходит ток. Образно говоря, лампы удовлетворяются вольтами, а транзисторы, на которые подаются вольты, одновременно поглощают амперы. А вольты на амперы дают ватты.

Задача передачи мощности не столь проста – суди сам: мы стремимся передать в нагрузку максимальную мощность, т. е. наибольшее значение тока при самом высоком напряжении (рис. 83).

Рис. 83. Экспериментальная схема для изучения режимов нагрузки, позволившая снять кривые, показанные на рис. 84.

_{Внутреннее сопротивление источника Rвн изображено отдельно от условного обозначения батареи; в действительности же оно свойственно самой батарее. Чтобы не вносить пoгрешность в измеряемые значения токов и напряжений, нужно применять амперметр А с очень низким и вольтметр V с очень высоким сопротивлением.}

Хочешь ли ты выяснить, каким должно быть сопротивление нагрузки, чтобы получить наилучший результат? Если оно мало по сравнению с сопротивлением генератора, то ток будет больше. Тем лучше! Но тогда из-за повышенного падения напряжения внутри источника напряжения напряжение на этом сопротивлении нагрузки будет меньше. Тем хуже!

Сделаем наоборот. Возьмем сопротивление нагрузки значительно большее, чем сопротивление генератора. Тогда (как и в ламповых схемах) мы передадим на нагрузку почти всю э. д. с. Тем лучше! А ток будет меньше. Тем хуже!

Ты догадываешься, Незнайкин, что в этом случае наилучшим решением окажется наша «золотая середина»: сопротивление нагрузки не должно быть ни больше, ни меньше сопротивления генератора. Иначе говоря, отдача наибольшей мощности происходит тогда, когда сопротивление нагрузки равно сопротивлению генератора. Когда это условие выполнено, то говорят, что сопротивления согласованы.

Чтобы лучше тебя в этом убедить, я не поленился составить графики зависимости отдаваемой в нагрузку мощности Р, тока I и напряжения U_н (для источника с э. д. с. Е = 12 В и внутренним сопротивлением R_вн = 6 Ом) от сопротивления нагрузки R_н (рис. 84). Ты видишь, что по мере увеличения R_н уменьшается ток I и возрастает напряжение U, их произведение быстро достигает максимума при R_н = R_вн = 6 Ом, а затем медленно убывает. Разве это не достаточно убедительно?

Рис. 84. Зависимость мощности P, напряжения U_н, и тока I от сопротивления нагрузки R_н. Внимание! Масштабы, в которых приведены Р, U_н и I, разные.

Однако не думай, что оптимальные условия передачи энергии всегда требуют исключительно точного согласования сопротивлений. Другие требования, такие как хорошая линейность, могут заставить выбрать соотношение между R_н и R_вн, значительно отличающееся от согласования.

Но я предчувствую появление вопроса: как наладить сотрудничество генератора и нагрузки с очень различными сопротивлениями, не разбазаривая при этом слишком много мощности?

Действительно, как передать энергию на транзистор с малым входным сопротивлением от другого транзистора, имеющего большое выходное сопротивление? Как передать мощность от лампы с большим внутренним сопротивлением на низкоомную звуковую катушку громкоговорителя? Как, имея электродинамический микрофон с малым внутренним сопротивлением, подать сигналы на вход лампы усилителя, у которой входное сопротивление бесконечно велико?..

Ты угадываешь ответ: средством согласования сопротивлений должен служить твой старый знакомый – трансформатор: для этого, разумеется, подбирают соответствующее отношение между числами витков первичной и вторичной обмоток (рис. 85).

Рис. 85. Для согласования различных сопротивлений генератора и нагрузки применяют трансформатор с соответствующим отношением витков.

Само собой разумеется, что трансформируемое в цепь первичной обмотки сопротивление нагрузки должно равняться внутреннему сопротивлению генератора. В свою очередь трансформируемое в цепь вторичной обмотки сопротивление генератора должно быть равно сопротивлению нагрузки. Для этого необходимо, чтобы индуктивные сопротивления были пропорциональны сопротивлениям цепей, в которые каждая из обмоток включена.

А ты знаешь. что индуктивное сопротивление обмотки равно ее индуктивности, умноженной на угловую частоту ω = 2πf. Обозначив индуктивность первичной и вторичной обмоток соответственно через L₁ и L₂, получим:

Я напомню тебе, что индуктивность в свою очередь пропорциональна квадрату числа витков. Обозначив число витков первичной и вторичной обмоток через ω₁ и ω₂, мы можем записать:

А что такое ω₁/ω ₂, Незнайкин? Вспомни, что отношение числа витков обмоток трансформатора называется коэффициентом трансформации n. Следовательно, можно написать:

Этот результат имеет большое значение. Возьми для примера мощную лампу с внутренним сопротивлением R_вн = 9000 Ом (рис. 86).

Рис. 86. Понижающий трансформатор позволяет согласовать малое сопротивление звуковой катушки громкоговорителя с высоким внутренним сопротивлением выходной лампы.

Если сигнал с нее должен подаваться на громкоговоритель, сопротивление звуковой катушки которого составляет 10 Ом, то между ними нужно установить трансформатор с отношением витков первичной обмотки ко вторичной:

Но остановимся сегодня на этом, так как я не хочу препятствовать благотворному действию аспирина на твой организм. Желаю скорейшего выздоровления!

Твой друг Любознайкин.

Беседа десятая

СВЯЗИ ВСЕХ ВИДОВ

В ходе предыдущих бесед Любознайкин и Незнайкин изучили работу одиночного транзистора. Теперь они хотят рассмотреть схемы с несколькими транзисторами и способы связи транзисторов между собой. Цепи связи должны передавать последующему транзистору мощность, отдаваемую предшествующим транзистором. Как будет показано, кроме цепей связи, заимствованных из ламповой техники, здесь можно применять множество свойственных только транзисторам хитроумных комбинаций, которые сначала удивляют Незнайкина и вызывают у него бурный энтузиазм.

_{Содержание: Основные схемы с транзисторами структуры n-р-n. Преимущества и недостатки трансформаторной связи. Регулировка громкости звука. Резистивно-емкостная связь. Емкость конденсатора связи. Схема с непосредственной связью. Усилитель постоянного тока. Схема с дополнительной симметрией. Тандем из двух транзисторов.}

О транзисторах n-р-n

Незнайкин. – Последнее время, мой дорогой Любознайкин, ты говорил мне лишь о транзисторах типа р-n-р, обращаясь с транзисторами типа n-р-n, как с бедными родственниками.

Любознайкин. – Для этого есть две причины: во-первых, тип р-n-р – самый распространенный, а во-вторых, все, что мы говорим о транзисторе типа р-n-р, может относиться и к транзистору типа n-р-n – для этого нужно всего лишь поменять полярность источников питания и полярность электролитических конденсаторов в схемах.

Н. – Именно этим я и занимался, приспосабливая к транзисторам типа n-р-n рассмотренные нами в прошлый раз три основные схемы. И я сделал эти рисунки (рис. 87).

Рис. 87. Включение транзистора структуры n-р-n в трех основных схемах. Обратите внимание на полярность батарей.

Л. – Не преувеличивай! Если судить по схемам, а я должен признать, что они сделаны безукоризненно правильно, то грипп не сказался отрицательно на твоих умственных способностях.

Н. – Я тоже надеюсь на это, так как горю от нетерпения перейти к изучению полных схем усилителей и приемников на транзисторах. Впрочем, я думаю, что при составлении таких схем можно пользоваться знакомыми нам из ламповых схем принципами, учитывая, конечно, невысокое сопротивление транзисторов.

Принципиальная разница

Л. – И да, и нет, Незнайкин. Не удивляет ли тебя мой достойный оракула ответ? Разумеется, все цепи связи, используемые в ламповых схемах, применимы и для транзисторов. Но тем не менее между ними есть принципиальная разница: в любой ламповой схеме каждый каскад подает на следующий усиленное напряжение; и только оконечный каскад управляемый чаще всего тоже напряжением, должен отдавать мощность. В отличие от этого в транзисторных схемах каждый каскад передает некоторую мощность, которую он усилил и которую следующий каскад в свою очередь должен усилить.

Я сказал бы, что транзисторный приемник представляет собой цепочку каскадов, на которых непрерывно нарастает мощность.

Н. – Я признаю, что это существенно изменяет суть дела. В своем письме ты хорошо объяснил мне, что если хотят передать на сопротивление нагрузки максимальное напряжение, то стараются взять это сопротивление большой величины.

Именно этого стремятся достичь во всех связях между лампами, и это легко удается, так как входное сопротивление лампы бесконечно велико. В транзисторных же схемах мы стремимся передать максимальную мощность. Для достижения этой цели нужно, чтобы сопротивление нагрузки имело ту же величину, что и сопротивление источника. Однако на всех трех рассмотренных нами схемах входное и выходное сопротивления имеют весьма различные значения. Отсюда я делаю вывод, что необходимо согласовывать сопротивления с помощью трансформатора. Следовательно, единственным средством связи между транзисторами может быть трансформатор.

Л. – О непоседливая молодость! К сожалению, должен тебя огорчить. В транзисторной технике связь с помощью резисторов (точнее, резистивно-емкостная) тоже имеет право на существование. Можно даже вообще обойтись без каких-либо элементов связи, соединив непосредственно выход транзистора одного со входом транзистора другого каскада.

Н. – Как? Куском простой проволоки?

Преимущества и недостатки трансформатора

Л. – Вот именно. Однако продолжим все по порядку, и если ты уделяешь столько внимания трансформатору, начнем с него. Ты назвал только одно из его положительных качеств – он позволяет согласовать выходное сопротивление каскада с входным сопротивлением следующего каскада, т. е. добиться оптимальных условий передачи мощности, но есть и другие качества. Малое сопротивление провода его обмоток вызывает достаточно малое падение питающего напряжения, и поэтому можно пользоваться источниками питания с невысоким напряжением. И, что особенно важно для высокочастотных усилителей, выбором соответствующей связи с колебательными контурами можно добиться хорошей избирательности в каскадах высокой и промежуточной частоты. При этом можно не только подобрать требуемую степень связи между двумя транзисторами, но и добиться нужной полосы пропускания частот.

Н. – Ты видишь в трансформаторе только положительные качества, и я не могу понять, почему…

Л. – Как видно, я должен показать тебе и оборотную сторону медали. Прежде всего, какого бы прогресса не достигла миниатюризация, трансформатор занимает больше места, чем детали резистивно-емкостной схемы связи (по крайней мере на низких частотах, так как в блоках высокой и промежуточной частоты никакой вид связи не может конкурировать с трансформаторной). Кроме того, низкочастотный трансформатор оказывается дороже, чем резисторы и конденсаторы.

Н. – Одним словом, трансформатор приносят в жертву.

Л. – Фирмы, выпускающие транзисторные приемники, не филантропы, и поскольку покупатель требует все более портативных приемников, то, отказываясь от трансформаторов, они получают двойную экономию. Впрочем, при применении трансформатора возникает еще одна трудность, особенно когда его устанавливают на входе усилителя с большим коэффициентом усиления.

Н. – Какая же именно?

Л. – На его обмотки наводятся и затем усиливаются паразитные сигналы, которые могут стать причиной помех. Это исключает использование трансформатора там, где существуют сильные поля помех.

А вот и практические схемы

Н. – Вот в скольких грехах уличен мой бедный трансформатор!.. Могу ли я все же знать, как его включают, если соображения экономии и наличие помех не исключают возможности применения трансформатора?

Л. – Трансформаторная схема связи транзисторов не отличается от аналогичной ламповой схемы. Как ты видишь, я изобразил здесь (рис. 88) два транзистора, включенных по схеме с ОЭ. Трансформатор Тр₁служит для подачи сигнала на первый транзистор, а трансформатор Тр₂ – для связи между первым и вторым транзисторами. У второго трансформатора во вторичной обмотке витков значительно меньше, чем в первичной. Если выходное сопротивление первого транзистора R_вых = 20 000 Ом, а входное сопротивление второго R_вх = 250 Ом, то для наилучшего согласования коэффициент трансформации должен быть

Н. – Я вижу, что напряжения смещения на базы подаются от делителей напряжения R₁, R₂ и R₃, R₄, а в цепях эмиттеров ты предусмотрел резисторы R₅ и R₆, служащие для компенсации влияния температуры.

Рис. 88. Схема трансформаторной связи между двумя каскадами (транзисторы включены по схеме с ОЭ). Сигнал на первый каскад подается также через трансформатор.

Л. – Браво, Незнайкин! Твоя прекрасная память совершенно не пострадала от гриппа.

Н. – Рассматривая твою схему, я спрашиваю себя, как ты будешь регулировать громкость звука?

Л. – Здесь я не предусмотрел регулирования усиления. Его можно было бы осуществить с помощью регулируемой отрицательной обратной связи. Но я считаю такой метод нежелательным. Прежде всего, он не позволяет снизить усилие до нудя, чтобы достигнуть полной тишины. А кроме того, одновременно с изменением громкости звука изменяется коэффициент искажений, причем он достигает максимума именно при наибольшей громкости звучания.

Н. – То есть тогда, когда искажения наиболее сложно устранить. Что же ты предлагаешь в этом случае?

Л. – В качестве регулятора громкости можно применять потенциометр R (рис. 89), чтобы по желанию снимать большую или меньшую часть напряжения, появляющегося на вторичной обмотке первого трансформатора. Ползунок этого потенциометра через конденсатор связи C₁ соединен с базой первого транзистора. В новой схеме конденсатор применен и для связи между обоими транзисторами.

Рис. 89. Смешанная связь с помощью трансформатора, резистора и конденсатора. Потенциометр R служит для регулирования усиления (громкости).

Н. – Твой второй усилитель напоминает мне кентавра (мифическое существо у древних греков – получеловек-полулошадь), схемы его связи состоят наполовину из трансформаторов, наполовину из резисторов и конденсаторов.

Л. – Признаю, что в этой схеме мы теряем простоту «чистой» схемы на трансформаторах. Может быть, тебя больше удовлетворит логически вытекающая из нее схема со связью на автотрансформаторе (рис. 90), который обычно бывает понижающим, чтобы согласовать высокое выходное сопротивление предшествующего транзистора с меньшим входным сопротивлением следующего транзистора, полагая, что оба транзистора используются по схеме с ОЭ.

Рис. 90. Схема автотрансформаторной связи.

Н. – Это опять наполовину рыба, наполовину мясо.

Схема, состоящая только из резисторов и конденсаторов

Л. – Если смешанные схемы вызывают у тебя отвращение, то перейдем к усилителю на резисторах и конденсаторах, схема которого показана ниже на рисунке (рис. 91).

Рис. 91. Схема резистивно-емкостной связи.

Н. – Но она как две капли воды похожа на ламповую схему с резистивно-емкостной связью! Сопротивление резистора в цени коллектора R₁, соответствует сопротивлению в анодной цепи, а сопротивления резисторов R₂ и R₃, определяющие потенциал базы, – младшие братья сопротивления утечки сетки. Что же касается конденсатора С, то меня удивляет, что он электролитического типа. Не лучше ли здесь применить хороший бумажный конденсатор на каких-нибудь 0,05 мкФ, который прекрасно справляется со своей задачей в ламповых усилителях?

Л. – Для нашего случая это было бы катастрофой. В ламповых схемах конденсатор С соединяется с резистором утечки сетки, сопротивление которого обычно составляет 0,5 МОм. В транзисторной же схеме суммарное сопротивление параллельно соединенных резисторов R₂ и R₃ равно примерно 1000 Ом, и, кроме того, они зашунтированы сопротивлением R_вх второго транзистора. Этого сопротивления фактически не существует, но тем не менее оно присутствует и имеет тот же порядок, что и совокупность сопротивлений резисторов R₂ и R₃, скажем, 1000 Ом.