Рудольф Сворень - Шаг за шагом. Транзисторы

Устранение паразитного самовозбуждения усилителя во всех случаях — дело не простое и кропотливое. Оно требует терпения и, самое главное, понимания физических процессов, с которыми связано превращение усилителя в генератор.

Существует целый ряд генераторов, которые дают колебания не синусоидальной, а сложной формы, например прямоугольные импульсы, пилообразное напряжение, прерывистые, как бы модулированные колебания и т. п. Несмотря на изменение формы тока, принцип действия всех генераторов остается неизменным: положительная обратная связь приводит к тому, что электрические колебания, используя энергию коллекторной батареи, сами себя поддерживают, создают непрерывный процесс, в результате которого меняется коллекторный ток транзистора.

Один из весьма популярных генераторов колебаний сложной формы — это мультивибратор. Само его название, переведенное на русский язык, означает «генератор, создающий много разных колебаний». В распространенной схеме мультивибратора работают два транзистора, причем выход одного из них связан со входом другого (рис. 117).

Рис. 117. В мультивибраторе колебания возникают в результате поочередного запирания транзисторов .

Это приводит к тому, что транзисторы поочередно открываются и запираются: если один из них запирается, то он отпирает своего запертого соседа, а тот, в свою очередь, открывшись, запирает своего избавителя, открываясь при этом сам. Процесс этот происходит непрерывно, чем-то напоминая перебрасывание мяча через волейбольную сетку (слова «отпирается» и «запирается» применительно к транзистору, как всегда, означают пропускание коллекторного тока под действием «минуса» на базе и прекращение этого тока под действием «плюса»). Частота колебаний, которые дает мультивибратор, зависит от того, настолько быстро происходит заряд и разряд конденсаторов С' и С . Изменяя емкость этих конденсаторов, а также сопротивление резисторов R' б и R б , через которые происходит заряд и разряд конденсаторов, можно в довольно широких пределах менять частоту колебаний.

Рассмотрим несколько практических схем транзисторных генераторов.

Простейший генератор, выполненный по трехточечной схеме с индуктивной обратной-связью (рис. 118— 1 ), может заменить в вашей квартире электрический звонок.

рис. 118— 1

Роль контурной катушки с отводом в таком звонке выполняет автотрансформатор, намотанный на любом сердечнике сечением 3 см 2(можно взять, например, сердечник от трансляционного громкоговорителя). Данные секций: I в содержит 25 витков, I а и I б — по 35 витков провода ПЭ 0,45. Непосредственно к секции I в подключен низкоомный громкоговоритель. Частоту колебаний можно менять, подбирая емкость конденсатора С 1 , который входит в колебательный контур.

Следующий генератор (рис. 118— 2 ) дает прерывистые колебания звуковой частоты, чем-то напоминающие сигналы нашего первого спутника, знаменитое «Бип-бип-бип…». Сам генератор звуковой частоты собран по трехточечной схеме с емкостной обратной связью. В качестве катушки L 1 можно включить обмотку выходного или согласующего трансформатора.

рис. 118— 2

Прерывистая генерация получается благодаря периодическому запиранию транзистора Т 1 напряжением, которое появляется на R* 3 . После того как транзистор запрется и колебания срываются, запирающее напряжение падает, и транзистор вновь открывается. Частота отпирания транзистора, а значит, и частота появления «пакетов» звуковых колебаний зависят от данных зарядной цепочки R 3С 3 . Подбором этих деталей можно добиться того, что звуковые сигналы будут появляться один — три раза в секунду. Частота звуковых колебаний, то есть сам тон звука, в основном определяется деталями контура L 1C 2 . При налаживании генератора может оказаться полезным заземлить базу Т 1 через конденсатор в несколько микрофарад. На транзисторе Т 2 собран усилитель, в коллекторную цепь которого включается телефонный капсуль или громкоговоритель с выходным трансформатором.

Периодический заряд конденсатора используется в другом, очень простом двухтранзисторном генераторе (рис. 118— 5 ), который дает два «сорта» электрических сигналов — пилообразный и близкий к прямоугольному.

рис. 118— 5

В первый момент после включения оба транзистора заперты, а конденсатор С 1 через R 3 заряжается питающим напряжением. При этом запирающее напряжение уменьшается, и в какой-то момент транзисторы оказываются открытыми. Через них разряжается конденсатор, и весь процесс начинается сначала. При указанных на схеме величинах продолжительность одной «пилы» составляет около 3,5 сек. Чтобы уменьшить это время, то есть увеличить частоту колебаний, нужно ускорить процесс заряда конденсатора, уменьшив С 1 или R 3 . Особенность генератора — высокое выходное сопротивление, и его нужно подключать к усилителю с первым каскадом по схеме ОК.

Во многих практических схемах RС-генераторов используются два транзистора, так как при этом появляется запас усиления и легче выполнить условие связи. Сигнал поступает с выхода второго транзистора на вход первого через обычную линию передачи, состоящую из трех RС-цепочек, и каждая из них поворачивает фазу на 60°. При подсчете общего сдвига фаз нужно помнить, что на коллекторе и на базе одного и того же транзистора напряжения противофазны (когда на базе растет напряжение, на коллекторе оно уменьшается). Если же нагрузка включена в эмиттерную цепь (схема ОК), то на этой нагрузке напряжение совпадает по фазе с напряжением на базе (когда напряжение на базе растет, то увеличивается коллекторный ток и напряжение на эмиттерной нагрузке тоже увеличивается).

После этих предупреждений станет понятно, как получается необходимый сдвиг фаз в практической схеме RС-генератора, приведенной на рис. 118— 3 .

рис. 118— 3

Транзистор Т 2 не поворачивает фазу обратной связи, транзистор Т 1 поворачивает фазу на 180° и на столько же поворачивает фазу линия передачи, состоящая из трех RС-цепочек. Общий сдвиг фаз равен 360°, то есть равен нулю, и условие фаз выполняется.