Александр Кульский - КВ-приемник мирового уровня? Это очень просто!

«Н»:Вы случайно употребили слово «приблизительно»?

«С»:Многие философы готовы прозакладывать свою собственную голову, что во Вселенной нет ничего случайного! Я, в принципе, не против того, чтобы поспорить на эту тему, но в данном случае выражение ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО я употребил действительно НЕ случайно!

«А»:Да и на рисунке видно, что два-три электрончика взяли, да и свернули в базу, перехваченные пусть и небольшим, но тем не менее тоже ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ полюсом батарейки G б-э.

«С»:Очень верное наблюдение! И так будет всегда! Базовый и коллекторный ток в транзисторе неразлучны в том смысле, что для любого транзистора это соотношение выполняется очень строго. Достаточно тем или иным путем добиться увеличения базового тока, как возрастает и коллекторный ток!

Ну, а если базовый ток уменьшается, то можете быть спокойны — коллекторный ток уменьшится в той же пропорции!

«А»:А может стоит попробовать нарисовать пару формул на эту тему?

«С»:Паркуа бы и нет? Следите за движением кончика моей шариковой ручки:

I э= I б+ I к; I к= К∙ I б.

«Н»:А что такое К ?

«С»:А вот это ИМЕННО ТОТ параметр, о котором многие десятки лет мечтали лучшие физики мира! К — это КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА по ТОКУ! Поскольку I квсегда много больше, чем I б.

«Н»:Ну и насколько больше, хотелось бы узнать?

«С»:Лучше выразиться так — во сколько раз больше!? Для имеющихся на сегодняшний день в арсенале электроники биполярных транзисторов, коэффициент К (в зависимости от типа и режима транзисторов) находится в пределах от 15 до нескольких тысяч!

«Н»:А от чего это зависит?

«А»:Прежде всего, от толщины базовой области. Но, дорогой Спец, я часто в литературе и в разговорах радистов слышал выражение «коэффициент усиления транзистора — α» и «коэффициент усиления транзистора — β». Что имеется в виду?

«С»:Действительно, существует несколько различных коэффициентов усиления. Если говорить более строго, то коэффициенты усиления и следует расписать так:

α= Δ I к/Δ I э= Δ I к/(Δ I к+ Δ I б) поскольку Δ I э= Δ I к+ Δ I б

тогда

α= β/(1 + β)

Коэффициент усиления α — всегда меньше 1, а β — больше.

«Н»:А какой физический смысл аир?

«С»:Все зависит от основной схемы включения транзистора. А вариантов включения известно только три. С общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. И мы сейчас поговорим об этом более подробно. Но прежде вопрос — всем понятно, что процессы в р-n-р -транзисторе протекают аналогично?

«А»:Да, но только следует поменять полярности обеих батарей на предыдущем рисунке и заменить доноры на акцепторы и, соответственно, акцепторы на доноры. Ну, а электроны — дырками и наоборот.

«С»:Совершенно верно! Значит, со спокойной душой переходим к основным схемам включения. Первая из них — схема с ОБЩЕЙ БАЗОЙ или ОБ. Вот как это выглядит в первом приближении (рис. 13.3).

«Н»:Что я вижу! Батареи G 1и G 2соединены разноименными полюсами?!

«С»:Молодец, сразу заметил! Может быть и соотношение токов для этой схемы запишешь?

«Н»:Ну хорошо, я попытаюсь… Итак:

I э= I к+ I б; Δ I э= Δ I к+ Δ I б

K= Δ I к/Δ I э= Δ I к/(Δ I к+ Δ I б)

Но… ведь это же и есть коэффициент α!

«С»:Правильно! Ты верно предположил, что ток через R н= I к, или, соответственно, его изменение, — Δ I к! Ты убедился, что в данном случае I эявляется входным (или Δ I э)! Что бы там не происходило, в любом случае коэффициент усиления по току это отношение Δ I выхк Δ I вх. И пришел к совершенно справедливому заключению, что — это коэффициент усиления по току в схеме с общей базой!

«Н»:Мало радости! Хорош усилитель — ослабляет, а не усиливает!

«С»:Так это — по току! А вот по напряжению «все совсем-совсем иначе»!

«Н»:Откуда это вытекает?

«С»:А ты, Незнайкин, вспомни, что мы говорили о ВАХ диодов? И прикинь, что при изменении Δ I бв несколько раз, Δ U б-эизменяется не более, чем процентов на 5–8! Значит, если для кремниевого транзистора U б-э= 0,7 вольта, то Δ U б-эсоставляет, примерно, не более 0,1 вольта!

А вот коллекторная батарейка дает напряжение, к примеру, равное 10 вольт!

Но мы подбираем R нтаким, чтобы Δ R н= 5 вольт.

Но ведь

Δ R н= — Δ U к-э

Тогда

К U= Δ U Rн/Δ U б-э= Δ U к-б/Δ U б-э= 5/0,1 = 50!

Вот и выходит, что в схеме ОБ коэффициент усиления по напряжению много БОЛЬШЕ единицы, а коэффициент усиления по току немногим МЕНЬШЕ единицы! Что касается усиления по мощности, то оно также больше единицы.

«Н»:А что можно сказать относительно схем ОЭ и ОК?

«С»:Что касается схемы ОЭ, то именно ее мы рассматривали в самом начале, когда знакомились с принципом работы транзистора.

«А»:Это именно для нее рассчитывался коэффициент усиления по току?

«С»:Да, безусловно! И мы уже знаем, что он значительно больше единицы. Причем — всегда!

«Н»:Но в таком случае для схемы с ОЭ и коэффициент усиления по току, и коэффициент усиления по напряжению значительно больше единицы. Значит, коэффициент усиления по мощности для этой схемы не менее нескольких тысяч?

«С»:Или даже нескольких десятков тысяч! Ну вот, а теперь рассмотрим последнюю разновидность схемы включения транзистора — схему с ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ! Можем записать:

I э= I к+ I б; Δ I э= Δ I к+ Δ I б

K= Δ I э/Δ I б= (Δ I к+ Δ I б)/Δ I б= Δ I к/Δ I б+ 1; К= β+ 1; γ= β+ 1!

А теперь посмотрим, что можно сказать о К Uтакой схемы. В самом деле, коллекторный ток, проходя по резистору R нсоздает падение напряжения, равное U R. Но напряжение U б-эбудет во всех случаях иметь величину около 0,7 вольта. Тогда:

Δ U вых = Δ U вх— Δ U б-э~= Δ U вх— 0.7 вольт!

Следовательно:

К= Δ U вых/Δ U вх= (Δ U вх— 0.7)/Δ U вх~= 1