Радио и телевидение?.. Это очень просто!

Комментарий профессора Радиоля ТРИ ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ

Разделяя чувства моего племянника Любознайкина, я с удовольствием отмечаю, что ты очень хорошо понял принцип работы полевых транзисторов. Поздравляю тебя, Незнайкин, с этим успехом.

А теперь вернемся к обычным транзисторам. Я объясню тебе три основные схемы, в которых они используются. И уж раз ты так хорошо уяснил аналогию между транзистором и лампой-триодом, я в своем рассказе буду исходить из этого подобия.

Рассмотрим сначала три основные схемы, в которых используется триод. В каждой из этих схем один из трех электродов триода заземлен. Этим термином я обозначаю точку с постоянным потенциалом, к которой в ламповых приемниках подключают отрицательный полюс источника высокого напряжения.

В классических схемах заземляется катод непосредственно или через резистор смещения. В нарисованных мною схемах для упрощения рисунка я подаю напряжение смещения на сетку с помощью специальной батареи (рис. 143).

Рис. 143. Три основные схемы включения триода и транзистора.

Жирной линией я провел путь, по которому протекает анодный ток. В эту цепь я включил резистор нагрузки, а переменные напряжения, порождаемые на нем анодным током, подаются на следующий каскад.

Схема рис. 143, а классическая: усиливаемый сигнал подается на сетку, а катод заземлен. Можно сделать и наоборот, как это показано на схеме рис. 143, б, где постоянен потенциал сетки, а усиливаемый сигнал подается на катод.

Можно сделать постоянным даже потенциал анода, заземлив его через источник высокого напряжения, как это показано на схеме рис. 143, в. В этом случае резистор нагрузки включают между катодом и корпусом.

Не удивляйся, Незнайкин, глядя на последнюю схему. Ведь ты уже знаком с нею — я просто несколько необычно нарисовал схему катодного повторителя.

Теперь, когда ты, как я надеюсь, внимательно проанализировал три основные схемы включения триода, перейдем к аналогичным схемам на транзисторах. Я сразу же скажу, что они называются схемами с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Электрод называется общим, когда он одновременно принадлежит входной и выходной цепям и, кроме того, имеет постоянный потенциал, будучи заземлен непосредственно или через источник постоянного напряжения.

Наибольшее распространение из этих схем получила схема с ОЭ (рис. 143, г), аналогичная схеме триода с заземленным катодом. В этой схеме, как ты помнишь, сопротивление входной цепи относительно невелико: в лучшем случае 2000 Ом. Выходная же цепь включает весь транзистор от эмиттера до коллектора, поэтому ее сопротивление довольно высокое: от 10 до 100 кОм. Схема с ОЭ дает очень хорошее усиление. Колебания входного тока вызывают значительно большие (в пределах от 20 до 200 раз) изменения выходного тока. Что же касается коэффициента усиления по напряжению, то он достигает нескольких сотен. Это означает, что мощность (которая, как ты прекрасно знаешь, равна произведению напряжения на ток) усиливается здесь в несколько тысяч раз.

Запомни также, в приведенной схеме колебания на входе цепи базы находятся в противофазе с колебаниями в выходной цепи коллектора. В самом деле, когда на вход усилителя поступает сигнал положительной полярности, то на выходе он имеет отрицательную полярность.

Рассмотрим теперь схему с ОБ (рис. 143, д). Здесь постоянным потенциалом обладает база, а усиливаемое переменное напряжение подается на эмиттер. Ты догадываешься, что колебания в цепи коллектора находятся в фазе с колебаниями цепи эмиттера, т. е. если на вход усилителя поступает сигнал положительной полярности, то и на выходе он имеет ту же полярность.

А теперь посмотрим, какое сопротивление имеет схема с ОБ. Приложенное между эмиттером и корпусом напряжение определяет величину тока в цепи эмиттера, тогда как в схеме с ОЭ во входной цепи протекает только ток базы, который и учитывается при расчете входного сопротивления.

В схеме с ОБ во входной цепи протекает весь ток эмиттера; он значительно больше тока базы, так как, кроме него, протекает и ток коллектора. Разделив в соответствии с законом Ома входное напряжение на величину тока эмиттера, получим довольно низкое входное сопротивление. Оно равно всего лишь нескольким десяткам ом и во всяком случае не превышает сотни ом.

Ток эмиттера (который, я позволю себе повторить, равен сумме токов базы и коллектора) значительно больше тока коллектора. Это означает, что здесь мы скорее имеем дело с ослаблением, нежели с усилением тока. Напряжение же, наоборот, подвергается здесь очень большому усилению. Это определяется тем, что выходная цепь имеет очень высокое сопротивление. Оно находится в пределах 0,5–2 МОм. При этом нагрузочный резистор также должен иметь значительное сопротивление. Малейшие изменения тока коллектора вызывают большие изменения напряжения. Вот почему напряжение усиливается в несколько сотен, а то и тысяч раз.

Из-за высокого выходного сопротивления эту схему целесообразно применять перед цепями с высоким входным сопротивлением.

И, наконец, рассмотрим, как работает схема с ОК (рис. 143, е). Здесь входная цепь идентична выходной цепи схемы с ОБ, о которой мы только что говорили. Это означает, что ее входное сопротивление высокое. Оно может быть от нескольких сотен килоом до одного мегаома. И наоборот, сопротивление выходной цепи невелико; оно не превышает половины килоома.

Из всего сказанного ты можешь понять, что малые изменения входного тока вызывают значительно большие изменения выходного тока. Коэффициент усиления по току находится в пределах or 20 до 200. Однако здесь, как и в ламповом аналоге, выходное напряжение равно входному. Эго объясняется тем, что на нагрузочном резисторе, который должен иметь низкое сопротивление, даже сильные изменения тока порождают лишь небольшие изменения напряжения. Ты легко можешь убедиться, что выходное напряжение находится в фазе с входным.

Для чего может служить такая схема, где напряжение совершенно не усиливается? Она применяется в тех случаях, когда сигнал нужно подать на схему с низким входным сопротивлением, которая по этой причине требует значительного усиления по току. Как ты видишь, нужно всегда обеспечивать хорошее согласование между выходным сопротивлением одного каскада и входным сопротивлением следующего.

Теперь, когда ты познакомился с основными транзисторными схемами, тебе будет легче анализировать практические схемы, в которых используются транзисторы.

Желаю тебе удачи!