Шаг за шагом. Транзисторы - Сворень Рудольф Анатольевич (читать книги полные .TXT) 📗
«Плюс» коллекторной батареи оказывается подключенным к эмиттеру, самой нижней точке делителя, образованного резистором Rб и эмиттерным переходом. На всех более высоких точках этого делителя действует «минус» относительно этой самой нижней точки. А это, в свою очередь, означает, что напряжение Uсм приложено «плюсом» к эмиттеру и «минусом» к базе, то есть именно так, как должно быть приложено к эмиттерному переходу отпирающее его начальное смещение.
Примечание. При разборе схем часто пользуются выражениями «вверху», «внизу», «вправо», «влево», которые, разумеется, можно относить лишь к данному конкретному изображению. Эти выражения нужны для того, чтобы как можно проще и как можно короче рассказать о полярности тех или иных напряжений или направлений тех или иных токов. Однако найденные таким простейшим способом полярности напряжений и направления токов существуют в действительности. Если вы, например, определите на схеме-чертеже, что в точке а действует «плюс» относительно расположенной вправо от нее точки б и если вы в реальной, смонтированной схеме найдете эти точки, то а действительно будет иметь «плюс» относительно б, но уже, конечно, при любом их взаимном расположении. А если вы определите, что в данной начерченной схеме ток идет налево от точки m к точке n, то и в монтаже ток будет идти в том же направлении — от m к n, но уже, конечно, независимо от того, где будет «право», а где «лево».
Итак, своеобразный делитель из Rб и Rэб позволяет подать часть коллекторного напряжения на базу в качестве начального отрицательного смещения. Аналогично с помощью делителя напряжения можно получить смещение от коллекторной батареи и в схеме ОБ (рис. 75, листок б). Только здесь элементом делителя, на котором образуется Uсм, является уже не Rэб, а специально введенный в схему резистор R'д. Меняя соотношение между элементами делителя — резисторами R'д и R''д, можно менять и само смещение. Чем больше R'д сравнению с R''д, тем большая часть общего напряжения Ек достается участку база — эмиттер, тем, следовательно, больше Uсм. В схеме ОБ полярность полученного смещения тоже станет такой, какой она и должна быть: «плюс» приложен к эмиттеру, «минус» — к базе.
Почти так же, как и в схеме ОЭ, может быть получено смещение и в схеме ОК (листок в). Здесь, правда, коллекторное напряжение Ек распределяется на делителе, состоящем уже из трех участков: из добавочного сопротивления Rб, сопротивления эмиттерного рn-перехода Rэб и сопротивления нагрузки Rн. Но это не меняет существа дела: участку эмиттер — база, так же как в схеме ОЭ, достается некоторое напряжение Uэб нужной полярности («плюс» на эмиттере, «минус» на базе), которое и является смещением. Величину напряжения Uэб можно установить, подбирая сопротивление Rб. Однако в схеме ОК при этом возникают некоторые «побочные явления»: одновременно с изменением смещения меняется и постоянное напряжение на нагрузке, а значит, и напряжение Uбк, которое после дележа достается «хозяину» батареи Бк — коллектору. Точно так же при изменении самой нагрузки меняется и доля коллекторного напряжения, которая достается сопротивлению эмиттерного pn-перехода, то есть меняется смещение.
Все три схемы, о которых только что шла речь, — это упрощенные схемы, причем в них сделано несколько упрощений. Самое серьезное, пожалуй, заключается в том, что введение новых цепей смещения сделано без учета параметров источника сигнала. А может так получиться, что этот источник либо нарушит нормальную работу цепи смещения, либо, наоборот, сам окажется ее жертвой. Собственно говоря, нам и раньше следовало обратить внимание на то, как уживутся в общей входной цепи источник сигнала и источник смещения. Ну, а сейчас выяснить возможность и, если понадобится, выработать условия их сосуществования просто необходимо.
Начнем со схемы ОЭ. Вполне вероятно, что источник сигнала обладает очень небольшим сопротивлением для постоянного тока (если, например, напряжение Uсиг снимается с контурной катушки или тем более с некоторой ее части), сильно шунтирует сопротивление Rэб. При этом общее сопротивление нижней части делителя может уменьшиться во много раз, и для того, чтобы сохранить нужную пропорцию деления напряжения Ек, необходимо будет уменьшить и Rб. В итоге общий ток, который пойдет через делитель RбRэб, возрастет и это, естественно, сократит срок службы коллекторной батареи.
Еще хуже обстоит дело в схеме ОК, где источник сигнала шунтирует резистор Rб, имеющий довольно большое сопротивление (чтобы Uсм было в несколько раз меньше, чем коллекторное напряжение, сопротивление резистора Rб должно быть в несколько раз больше, чем Rэб). В результате такого шунтирования от большого сопротивления резистора не остается и следа (Воспоминание № 8), а напряжение смещения резко возрастает.
Совсем другого рода неприятность может возникнуть в схеме ОБ. Здесь источник сигнала оказывается включенным последовательно с резистором R'д, и он «пожирает» значительную часть входной мощности, которая должна была бы стать достоянием только самого рn-перехода.
Все эти неприятности в принципе могут быть устранены довольно просто — достаточно с помощью простейших RC фильтров отделить источник сигнала от источника смещения, разделить во входной цепи переменный и постоянный токи.
На рис. 75 (листки г, д, е) показано, как такое разделение может осуществляться. В схеме ОЭ (листок г) источник сигнала подключается ко входу транзистора через разделительный конденсатор Ср. Его емкость выбрана с таким расчетом, чтобы даже на самой низкой из усиливаемых частот емкостное сопротивление конденсатора было небольшим (если хс мало на низких частотах, то на высоких оно еще меньше. Воспоминание № 13) и чтобы на нем не терялось столь нужное нам напряжение сигнала. С другой стороны, для постоянного тока конденсатор обладает бесконечно большим сопротивлением, и поэтому цепочка источник сигнала — конденсатор хс по постоянному току входную цепь практически не шунтирует. Цепь смещения как бы существует сама по себе, а цепь переменного напряжения (сигнала) тоже сама по себе.
Аналогично в схеме ОК (листок е) резистор Rб освобождается от шунтирующего влияния источника сигнала благодаря подключению его к транзистору через конденсатор Ср. В схеме ОБ (листок д) разделительный конденсатор Ср соединяет источник сигнала с эмиттером помимо резистора R'д. Емкость конденсатора выбирают так, чтобы его емкостное сопротивление (опять-таки на самых низких частотах) было очень мало, во всяком случае во много раз меньше, чем R'д. Можно считать, что для переменного тока этого резистора нет вообще и нижний конец источника сигнала соединен непосредственно с базой. В то же время для постоянного тока в схеме все остается без изменений, так как для постоянного тока практически безразлично, есть конденсатор Ср в схеме или его нет совсем.
Убедившись на примере источников смещения и сигнала в том, что иногда просто невозможно обойтись без разделения цепей постоянного и переменного тока и что оно осуществляется довольно просто, перейдем к другим цепям усилителя, где также необходимо произвести операцию разделения.
Прежде всего подключим конденсатор фильтра Сф (рис. 77) параллельно коллекторной батарее Бк и освободим ее таким образом от переменной составляющей коллекторного тока. Правда, батарея Бк обладает очень небольшим внутренним сопротивлением Rвн, и переменный ток идет через нее довольно легко. Но, несмотря на это, конденсатор Сф во многих схемах необходим: когда батарея «стареет», ее внутреннее сопротивление растет, и во избежание неприятностей (самовозбуждение многокаскадного усилителя, см. стр. 303) переменную составляющую коллекторного тока лучше пропустить мимо батареи.
