Радио и телевидение?.. Это очень просто!

Комментарий профессора Радиоля СХЕМЫ СВЯЗИ

Очень хорошо, мои дорогие друзья, что вы рассмотрели различные способы создания отрицательной обратной связи. Но это не оставило вам времени изучить различные схемы связи между каскадами на транзисторах. Я признаю, что вы очень внимательно рассмотрели связь с помощью транзистора. Запомни, Незнайкин, что трансформатор можно использовать как в УВЧ, так и в УНЧ, а также и в каскадах усиления ПЧ.

Вполне естественно, что в усилителях ВЧ и ПЧ для связи используют настроенные контуры, образующие первичную и вторичную обмотки трансформатора или по крайней мере одну из этих обмоток (рис. 150).

Рис. 150. Трансформаторная связь между каскадами ВЧ и ПЧ.

В каскадах ВЧ эти контуры имеют переменную настройку, что позволяет настраивать приемник на соответствующую радиостанцию. В каскадах ПЧ настройка постоянная. Здесь также возникает проблема согласования выходных и входных сопротивлений. Решить эту проблему удается путем использования трансформаторов с коэффициентом трансформации, соответствующим соотношению этих сопротивлений. Для этой цели можно сделать отводы в одной из обмоток, которая ведет себя как автотрансформатор. Часть обмотки, по которой протекает входной ток, играет роль первичной обмотки, а вся обмотка представляет собой вторичную обмотку. На схеме, которую ты видишь, часть витков с отводами а, b служит первичной, а с отводами а, с — вторичной обмоткой трансформатора. А настоящая вторичная обмотка подвергается индуктивному воздействию всей первичной обмотки.

Будучи твердо убежденным в аналогии между электронными лампами и транзисторами, ты, конечно, не сомневаешься, что транзисторы также могут иметь связь с помощью резисторов и конденсаторов (рис. 151).

Рис. 151. Связь с помощью резисторов и конденсатора между двумя транзисторными усилительными каскадами.

На схеме видно, что R₁ служит нагрузочным резистором первого транзистора. Переменное напряжение, создаваемое на этом резисторе коллекторным током, через конденсатор С передастся на базу второго транзистора; смещение на базу подается с делителя напряжения R₂, R₃.

Ты, возможно, удивился, увидев условное обозначение электролитического конденсатора С. Зачем потребовалось использовать здесь конденсатор связи большой емкости? Причина заключается в характерном для транзисторов низком входном сопротивлении. Поэтому резисторы R₂ и R₃ должны иметь довольно низкое сопротивление (сотни ом), тогда как в ламповых схемах резисторы утечки сетки обычно имеют сопротивление 0,5–2 МОм.

В связи с тем что сопротивление резистора невелико, конденсатор С не должен иметь слишком большое емкостное сопротивление. В самом деле, создаваемое на R₁ выходное напряжение передается на базу второго транзистора через своеобразный делитель напряжения, образованный из соединенных последовательно конденсатора С и резистора R₃. Если емкостное сопротивление конденсатора С слишком велико по сравнению с сопротивлением резистора R₃, то база получит лишь ничтожную часть выходного напряжения первого транзистора. Если возьмем электролитический конденсатор емкостью 10 мкФ, то для частоты 50 Гц его емкостное сопротивление составит 325 Ом. В этом случае все будет хорошо, так как наибольшая часть напряжения будет добросовестно передана на базу второго транзистора.

У тебя должно быть сложилось впечатление, что использовать полупроводниковые приборы значительно сложнее, чем электронные лампы. Так я успокою тебя и покажу, что в транзисторных схемах связь можно осуществить резистором и обойтись вообще без конденсатора (рис. 152).

Рис. 152. Непосредственная связь с помощью резистора R₁, включенного в выходную цепь первого транзистора и во входную цепь второго.

В самом деле, между двумя транзисторами можно установить непосредственную связь. Для этой цели первый транзистор включают по схеме с ОК, а второй — по схеме с ОЭ. На рисунке я провел жирную линию, непосредственно связывающую эмиттер первого транзистора с базой второго. В результате переменное напряжение, создаваемое на нагрузочном резисторе R₁ (по нему протекает ток коллектора), прилагается непосредственно к базе второго транзистора. А падение напряжения, создаваемое на резисторе постоянной составляющей первого транзистора, делает базу второго транзистора отрицательной относительно его эмиттера.

Тем не менее в этой схеме мы видим электролитический конденсатор. Он только шунтирует резистор R₂, обеспечивающий отрицательную обратную связь, нейтрализующую температурные явления.

Можно также установить непосредственную связь между коллектором первого транзистора и базой второго, если использовать транзисторы противоположных типов. На схеме, которую ты видишь, первый транзистор относится к типу n-р-n, а второй — к типу р-n-р. Оба они включены по схеме с общим эмиттером (рис. 153).

Рис. 153. Непосредственная связь между двумя транзисторами противоположных типов: n-р-n и р-n-р.

Переменное напряжение, которое ток коллектора создает на резисторе R₂, непосредственно прилагается к базе второго транзистора. Здесь мы также видим резисторы R₁ и R₄ температурной стабилизации, зашунтированные электролитическими конденсаторами.

Непосредственная связь, какую я показал тебе на двух последних рисунках, обладает большими преимуществами. Если в схеме присутствует конденсатор связи, его емкостное сопротивление изменяется в зависимости от частоты, причем на самых низких частотах это сопротивление становится колоссальным. При непосредственной связи эта проблема не возникает. Поэтому такую связь можно использовать даже при усилении постоянных напряжений. Под этим я понимаю малые и медленные изменения постоянного напряжения.

Вернемся, однако, к усилению переменных напряжений и рассмотрим работу каскадов НЧ. Связь между этими каскадами может осуществляться как с помощью трансформаторов с магнитопроводом, так и с помощью резисторов и конденсатора.

Наибольший интерес при использовании транзисторов представляет создание выходных каскадов, собранных по двухтактной схеме. Ты увидишь, что они имеют существенные отличия от ламповых схем.

Вот две двухтактные схемы, где сдвиг фазы осуществляется с помощью трансформатора со средним отводом во вторичной обмотке. В первом случае используются транзисторы, включенные по схеме с ОЭ (рис. 154), а во втором — по схеме с ОБ (рис. 155). Ради предельного упрощения схем я показал, что смещение подается на базы от специальной батареи.

Рис. 154. Двухтактная схема. Транзисторы включены по схеме с ОЭ.

Рис. 155. Двухтактная схема. Транзисторы включены по схеме с ОБ.

В приведенных схемах смещение можно выбрать такой величины, что в случае отсутствия сигнала на входе ток коллектора будет почти равен нулю. В этих условиях при подаче сигнала на вход положительный полупериод вызовет ток в одном из транзисторов, а отрицательный полупериод — в другом.

Какую цель преследуют при подаче такого смещения? Это позволяет значительно сократить потребление энергии от батареи. Ведь в данном каскаде используют мощные транзисторы, потребляющие относительно большой ток. И если их заставить работать на прямолинейном участке характеристики, показывающей зависимость тока коллектора от напряжения база — эмиттер, то потребляемый ток окажется слишком большим даже в моменты отсутствия сигнала на входе усилителя. Поэтому лучше установить рабочую точку на нижнем изгибе этой кривой (рис. 156). Такой режим работы называют режимом В.

Рис. 156. Работа транзистора в режиме В. Кривая показывает величину тока в зависимости от напряжения база — эмиттер.

При использовании одного транзистора это было бы эквивалентно усилению при одновременном детектировании, так как усиливается только один полупериод из каждого полного периода. Но в двухтактном каскаде выходной трансформатор поочередно получает один усиленный полупериод с одного транзистора, а затем другой усиленный полупериод со второго транзистора.

Таким образом, усиление происходит без искажений, а потребление тока сведено до минимума, что позволяет более экономно использовать батареи.

Можно обойтись и без трансформатора-фазоинвертора. Точно так же, как в ламповых схемах катодный повторитель позволяет изменять фазу напряжений, здесь можно получить напряжение в противофазе с помощью падения напряжения на нагрузочных резисторах, включенных в цепи эмиттера и коллектора (рис. 157).

Рис. 157. Двухтактная схема с транзистором в качестве фазоинвертора.

А теперь я покажу тебе самую любопытную из всех двухтактных схем: схему, которая может обойтись вообще без изменяющего фазу устройства.

Как? Да очень просто — в схеме используются два транзистора противоположных типов (рис. 158).

Рис. 158. Двухтактная схема с двумя транзисторами противоположных типов, на которые непосредственно подается входное напряжение.

На рисунке, который ты видишь, транзисторы типов n-р-n и р-n-р включены по схеме с ОЭ. Когда во время одного из полупериодов обе базы положительны, ток коллектора транзистора типа n-р-n увеличивается и протекает снизу вверх (по схеме) по первичной обмотке выходного трансформатора. При следующем полупериоде, когда базы становятся отрицательными, ток коллектора транзистора типа р-n-р становится больше и протекает по первичной обмотке трансформатора на этот раз в противоположном направлении: сверху вниз (по схеме). Как видишь, здесь даже нет необходимости иметь средний отвод в первичной обмотке.

Как видишь, транзисторы тоже позволяют создать оригинальные схемы.

И ты еще не все их знаешь…

В заключение я покажу тебе комбинированную связь для каскадов НЧ, для создания которой одновременно используют согласующий автотрансформатор, конденсатор и резистор (рис. 159). Посмотри повнимательнее на схему. Теперь ты имеешь достаточные знания, чтобы легко понять, как работает эта схема.

Желаю удачи!

Рис. 159. Каскады НЧ с комбинированной связью, в которой используются автотрансформатор, конденсатор и резистор.