Транзистор?.. Это очень просто! - Айсберг Евгений Давыдович - Страница 39

Рис. 101. В режиме В рабочая точка переносится ближе к нижнему концу нагрузочной прямой, что позволяет прилагать сигналы с амплитудой, вдвое большей, чем в режиме А. Форма коллекторного тока, как это показано, сильно искажена.

Н. — Я вижу, что здесь полупериоды, которые повышают напряжение базы, вызывают значительное увеличение коллекторного тока, тогда как полупериоды с обратным направлением лишь незначительно изменяют его величину. В результате мы имеем чудовищные искажения.

Л. — Они не позволили бы применять один транзистор в режиме В. Но если ты поставишь два транзистора по двухтактной схеме, то равномерно распределишь между нами работу: один возьмет на себя положительные полупериоды, а другой — отрицательные. Благодаря симметричности схемы искажения, вносимые каждым транзистором, нейтрализуются искажениями другого транзистора.

Н. — Одним словом, такой усилитель в режиме В напоминает «грушу», которую два боксера одновременно используют для тренировки: стоя по обе стороны, они наносят по ней удары, которые поочередно отклоняют ее то вправо, то влево.

Л. — Все это верно, и вдвоем они сильнее раскачают ее, чем это мог бы сделать один боксер.

Н. — Действительно, рабочая точка находится ближе к одному концу нагрузочной прямой, и для входного сигнала мы располагаем пространством, вдвое большим, чем в режиме А, где рабочая точка находится посередине нагрузочной прямой.

Л. — Ты видишь, режим В допускает амплитуды, вдвое большие, чем режим А. Расход тока, очень небольшой в отсутствие сигнала, возрастает пропорционально амплитуде сигналов. И я еще не сказал тебе, что режим В позволяет свободно превысить ограничения, наложенные гиперболой допустимой мощности.

Н. — Хочешь ли ты этим сказать, что нагрузочная прямая может пройти за пределами этой кривой?

Л. — Совершенно правильно, и без опасности для транзистора, так как рассеиваемая им мощность лишь в отдельные моменты будет превышать эту границу. Зато во время положительных полупериодов сигнала транзистор попросту запирается и практически не рассеивает никакой мощности. Однако здесь следует учитывать другую характеристику, указанную в справочниках по транзисторам: не превышать допустимое пиковое значение коллекторного тока (I_{к. макс}).

Н. — Я обещаю тебе никогда не превышать этой величины. И ты, не опасаясь, можешь посвятить меня во все тайны двухтактной схемы на транзисторах.

Царство симметрии

Л. — Прежде всего запомни, Незнайкин, что схемы, которые мы сейчас разберем, применяются как в режиме В, так и в режиме А. Различие состоит лишь в величине смещения. Чаще всего применяется схема с ОЭ, дающая наибольшее усиление. Однако когда хотят максимально снизить искажения, то отдают предпочтение схеме с ОБ. И, наконец, если входное сопротивление должно быть высоким, а выходное малым…

Н. — …применяют схему с ОК. Я не сомневался в этом. Что же касается поворота фазы, то я полагаю, что его легко достигают при помощи трансформатора с выводом от средней точки вторичной обмотки. Точно так же вывод от середины первичной обмотки выходного трансформатора позволит объединить выходные сигналы обоих транзисторов.

Л. — Правильно, а вот изображение двух схем: первая с ОЭ (рис. 102), а вторая с ОБ (рис. 103). Ты должен оценить исключительную симметрию этих схем.

Рис. 102. Двухтактная схема с трансформатором в качестве фазоинвертора. Транзисторы включены по схеме с ОЭ.

Рис. 103. Как и на предыдущем рисунке, фазоинвертором служит трансформатор. Транзисторы здесь включены по схеме с ОБ.

Н. — Необходимо ли применять специальные батареи для смещения, которые ты нарисовал?

Л. — Нет, смещение осуществляется классическими методами: с помощью последовательно включенного резистора или делителя напряжения, подключенного к общей батарее. Я не изобразил этих цепей (которые ты теперь уже хорошо знаешь), чтобы не нарушать ясности рисунка.

Тысяча и один фазоинвертор

Н. — В усилителях на лампах удается получить напряжения противоположных фаз для двухтактных схем и без дорогостоящего и громоздкого трансформатора. Я думаю, что это возможно и в схемах на транзисторах.

Л. — Естественно. Ты знаешь, что в схеме с ОЭ выходное напряжение находится в противофазе с входным. Следовательно, можно поставить два последовательных каскада с ОЭ, и их выходные напряжения будут в противофазе (рис. 104).

Рис. 104. Поворот фазы с помощью транзистора, включенного по схеме с ОЭ; усиление дополнительного каскада уменьшено до единицы за счет делителя напряжения, состоящего из резисторов R₂ и R₃ и за счет резистора обратной связи R_4.

Н. — Ну и странная же твоя схема!.. Связь между двумя транзисторами имеет здесь совершенно непривычный вид.

Л. — Резисторы R₂ и R₃, соединенные последовательно с конденсатором связи C₁, представляют собой делитель напряжения, который должен передавать на второй транзистор только часть напряжения, создаваемого первым транзистором на резисторе R₁. Кроме того, ты видишь, что в цепи эмиттера второго транзистора имеется резистор обратной связи R₄.

Н. — Несчастный транзистор! Ты двумя способами снижаешь его усиление.

Л. — Это как раз то, что нужно: для того чтобы оба выходных напряжения были одинаковыми, усиление второго транзистора должно равняться единице, т. е. он не должен ни усиливать, ни ослаблять.

Н. — Значит, его роль строго ограничивается поворотом фазы.

Л. — Действительно, это все, что от него требуется…

Имеется и другой способ получить два противофазных напряжения с помощью только одного транзистора, включая последний по смещенной схеме с ОЭ и ОК с двумя нагрузочными сопротивлениями (рис. 105). Сигнал на выходе 1 находится здесь в противофазе, а сигнал на выходе 2 совпадает по фазе с сигналом на входе.