Жан-Поль Эймишен - Электроника?.. Нет ничего проще!

Рис. 59. Кривая изменения напряжения на коллекторе транзистора Т 2в схеме на рис. 58 в зависимости от напряжения U b1 характеризует эффективность ограничения.

Н. — Да, я вижу. Когда напряжение U вх положительно, транзистор Т 2 заперт, а потенциал его коллектора U K2 равен +Е . Но как найти величину его потенциала ( U K2 ) мин , когда U вх имеет отрицательный знак, иначе говоря, когда транзистор T 1 заперт?

Л. — Элементарно просто, дорогой доктор Уотсон…. прости…. Незнайкин! Если транзистор Т 2 пропускает ток, то можно считать потенциал его базы равным потенциалу его эмиттера; следовательно, мы можем считать, что потенциал эмиттера транзистора Т 2 равен нулю (равен потенциалу корпуса). Ток в резисторе R 3 равен U / R 3 и таким же будет ток коллектора (всегда следует предполагать, что в нормально работающем транзисторе токи коллектора и эмиттера равны). Значит, падение напряжения на R 2 будет

а минимальный потенциал коллектора Т 2 :

Н. — А какую роль играет резистор R 1 ?

Л. — Он делает схему симметричной. Обычно сопротивление этого резистора равно сопротивлению резистора R 2 . Можно также использовать напряжение коллектора Т 1 , в качестве выходного напряжения, но это нецелесообразно, потому что одна площадка графика зависимости потенциала коллектора Т 1 ( U K1 ) от потенциала базы Т 1 ( U Б1 ) (рис. 60) не горизонтальна. В самом деле, когда U вх имеет положительный знак, его изменения сказываются на величине тока Т 1 .

Рис. 60. При использовании напряжения коллектора транзистора T 1 , в качестве выходного напряжения схема хуже осуществляет ограничение сигналов, так как при положительном напряжении U вхтранзистор T 1 остается незапертым.

Как ты видишь, когда в этой схеме U вх имеет отрицательный знак, Т 1 заперт и U вх не влияет ни на U K1 , ни на U K2 . Когда U вх имеет положительный знак, величина U вх влияет на величину U K1 транзистора Т 1 ,но не влияет на U K2 , так как Т 2 заперт.

Н. — В принципе эта схема не так уж симметрична, а затем я обнаружил у нее один недостаток: переход выходного напряжения с +U K2 мин до +Е происходит не так быстро, особенно в тех случаях, когда входное напряжение имеет умеренную величину (что довольно разумно для напряжения базы транзистора). А как называется твоя схема?

Л. — Название довольно странное: LTP — это сокращенный вариант английского выражения Long Tailed Pair (пара с длинным хвостом), отражающего наглядное представление пары транзисторов с длинным хвостом в виде большого резистора. Твое же замечание относительно скорости перехода напряжения от +U K2 мин до +Е совершенно справедливо. Иногда это явление мешает, но скоро мы увидим, как это препятствие можно устранить.

Н. — Еще одно не нравится мне в твоей схеме: база Т 2 исключительно глупо замкнута на корпус; она могла бы вести себя значительно умнее, если бы ее потенциал изменялся в обратном направлении по сравнению с потенциалом эмиттеров.

Л. — Твоя реплика вынуждает меня немедленно выложить тебе все подробности. В схеме имеется именно такой электрод, потенциал которого изменяется в обратном направлении по сравнению с потенциалом эмиттеров — взгляни на рис. 60.

Н. — Туннельный диод меня побери! Об этом-то я и не подумал. Теперь достаточно соединить коллектор Т 1 с базой Т 2 и будет чудесно!

Л. — Не спеши! Идея правильная, но прямо осуществить ее нельзя; коллектор Т 1 должен иметь положительный потенциал относительно эмиттеров и более высокий положительный потенциал относительно баз. Это можно сделать, как в схемах с прямой связью, о которых мы уже говорили, т. е. с помощью делителя, понижающего потенциал. В результате мы получим схему, изображенную на рис. 61.

Рис. 61. Дополнив схему на рис. 58 делителем напряжения R 4, R 5, соединяющим коллектор транзистора Т 1 с базой транзистора Т 2, превращаем ее в триггер Шмитта.

Новая схема, как и схема на рис. 58, работает с током в обоих транзисторах или при напряжениях U вх , очень близких к нулю, и ведет себя как усилитель. Соединив коллектор Т 1 и базу Т 2 цепочкой из резисторов R 4— R 5 , мы вводим в схему положительную обратную связь. Небольшая обратная связь увеличивает усиление, а следовательно, увеличивает крутизну возрастающей части кривой на рис. 59. Если же положительная обратная связь становится слишком большой…

Н. — Знаю, устройство начинает генерировать.

Л. — Да, но здесь нет ни колебательного контура, ни переменной связи с помощью конденсатора. Поэтому произойдет опрокидывание. Такого состояния, когда оба транзистора дают ток, быть не может — один из транзисторов должен быть заперт.

Н. — И какой из двух станет жертвой?

Л. — Это зависит от величины U вх . Предположим для начала, что U вх имеет отрицательный знак; разумеется, что в этом случае запертым окажется Т 1 . При увеличении напряжения U вх до некоторой величины А транзистор Т 1 открывается, а Т 2 запирается. На этот раз очень приятно, что отпирание Т 2 происходит очень быстро и совершенно независимо от скорости, с какой напряжение U вх проходит величину А , именуемую порогом.

Н. — Чудесно! Значит я могу повышать напряжение U вх на 1 в в сутки, но когда напряжение пройдет величину А , опрокидывание схемы все равно произойдет быстро?

Л. — Конечно. Здесь имеется определенная аналогия с реле: можно медленно увеличивать ток в катушке и, когда ток достигнет нужного значения, реле сработает. В реле тоже действует положительная обратная связь: как только язычок реле начинает двигаться, воздушный зазор уменьшается и это усиливает магнитное притяжение.