Рудольф Сворень - Шаг за шагом. Транзисторы

Почти так же, как и в схеме ОЭ, может быть получено смещение и в схеме ОК (листок в ). Здесь, правда, коллекторное напряжение Е к распределяется на делителе, состоящем уже из трех участков: из добавочного сопротивления R б , сопротивления эмиттерного рn -перехода R эб и сопротивления нагрузки R н . Но это не меняет существа дела: участку эмиттер — база, так же как в схеме ОЭ, достается некоторое напряжение U эб нужной полярности («плюс» на эмиттере, «минус» на базе), которое и является смещением. Величину напряжения U эб можно установить, подбирая сопротивление R б . Однако в схеме ОК при этом возникают некоторые «побочные явления»: одновременно с изменением смещения меняется и постоянное напряжение на нагрузке, а значит, и напряжение U бк , которое после дележа достается «хозяину» батареи Б к — 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 U сиг снимается с контурной катушки или тем более с некоторой ее части), сильно шунтирует сопротивление R эб . При этом общее сопротивление нижней части делителя может уменьшиться во много раз, и для того, чтобы сохранить нужную пропорцию деления напряжения Е к , необходимо будет уменьшить и R б . В итоге общий ток, который пойдет через делитель R бR эб , возрастет и это, естественно, сократит срок службы коллекторной батареи.

Еще хуже обстоит дело в схеме ОК, где источник сигнала шунтирует резистор R б , имеющий довольно большое сопротивление (чтобы U см было в несколько раз меньше, чем коллекторное напряжение, сопротивление резистора R б должно быть в несколько раз больше, чем R эб ). 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 С р . Его емкость выбрана с таким расчетом, чтобы даже на самой низкой из усиливаемых частот емкостное сопротивление конденсатора было небольшим (если х с 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 х с 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 R б освобождается от шунтирующего влияния источника сигнала благодаря подключению его к транзистору через конденсатор С р . В схеме ОБ (листок д ) разделительный конденсатор С р 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 С р 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 С ф (рис. 77) параллельно коллекторной батарее Б к и освободим ее таким образом от переменной составляющей коллекторного тока. Правда, батарея Б к обладает очень небольшим внутренним сопротивлением R вн , и переменный ток идет через нее довольно легко. Но, несмотря на это, конденсатор С ф 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.

Рис. 77. Чтобы предотвратить взаимную связь каскадов через источник питания, необходимо зашунтировать его конденсатором, по которому будут замыкаться переменные составляющие коллекторных токов.

Следующий наш шаг будет таким: мы попытаемся выделить в чистом виде переменное выходное напряжение U вых , которое возникает на нагрузке R н .

По нагрузке R н проходит коллекторный ток, меняющийся под действием входного сигнала, и неизменный, когда этого сигнала нет. Точно так же, когда сигнала нет, на нагрузке действует постоянное напряжение U н= , а с появлением сигнала оно меняется «вверх» и «вниз» от постоянного. А это значит, что напряжение U н содержит и постоянную U н= и переменную U н~ составляющие. Но только одну из них — переменную составляющую — можно назвать выходным сигналом.