Н. — Именно этим я и занимался, приспосабливая к транзисторам типа n-р-n рассмотренные нами в прошлый раз три основные схемы. И я сделал эти рисунки (рис. 87).
Рис. 87. Включение транзистора структуры n-р-n в трех основных схемах. Обратите внимание на полярность батарей.
Л. — Не преувеличивай! Если судить по схемам, а я должен признать, что они сделаны безукоризненно правильно, то грипп не сказался отрицательно на твоих умственных способностях.
Н. — Я тоже надеюсь на это, так как горю от нетерпения перейти к изучению полных схем усилителей и приемников на транзисторах. Впрочем, я думаю, что при составлении таких схем можно пользоваться знакомыми нам из ламповых схем принципами, учитывая, конечно, невысокое сопротивление транзисторов.
Принципиальная разница
Л. — И да, и нет, Незнайкин. Не удивляет ли тебя мой достойный оракула ответ? Разумеется, все цепи связи, используемые в ламповых схемах, применимы и для транзисторов. Но тем не менее между ними есть принципиальная разница: в любой ламповой схеме каждый каскад подает на следующий усиленное напряжение; и только оконечный каскад управляемый чаще всего тоже напряжением, должен отдавать мощность. В отличие от этого в транзисторных схемах каждый каскад передает некоторую мощность, которую он усилил и которую следующий каскад в свою очередь должен усилить.
Я сказал бы, что транзисторный приемник представляет собой цепочку каскадов, на которых непрерывно нарастает мощность.
Н. — Я признаю, что это существенно изменяет суть дела. В своем письме ты хорошо объяснил мне, что если хотят передать на сопротивление нагрузки максимальное напряжение, то стараются взять это сопротивление большой величины.
Именно этого стремятся достичь во всех связях между лампами, и это легко удается, так как входное сопротивление лампы бесконечно велико. В транзисторных же схемах мы стремимся передать максимальную мощность. Для достижения этой цели нужно, чтобы сопротивление нагрузки имело ту же величину, что и сопротивление источника. Однако на всех трех рассмотренных нами схемах входное и выходное сопротивления имеют весьма различные значения. Отсюда я делаю вывод, что необходимо согласовывать сопротивления с помощью трансформатора. Следовательно, единственным средством связи между транзисторами может быть трансформатор.
Л. — О непоседливая молодость! К сожалению, должен тебя огорчить. В транзисторной технике связь с помощью резисторов (точнее, резистивно-емкостная) тоже имеет право на существование. Можно даже вообще обойтись без каких-либо элементов связи, соединив непосредственно выход транзистора одного со входом транзистора другого каскада.
Н. — Как? Куском простой проволоки?
Преимущества и недостатки трансформатора
Л. — Вот именно. Однако продолжим все по порядку, и если ты уделяешь столько внимания трансформатору, начнем с него. Ты назвал только одно из его положительных качеств — он позволяет согласовать выходное сопротивление каскада с входным сопротивлением следующего каскада, т. е. добиться оптимальных условий передачи мощности, но есть и другие качества. Малое сопротивление провода его обмоток вызывает достаточно малое падение питающего напряжения, и поэтому можно пользоваться источниками питания с невысоким напряжением. И, что особенно важно для высокочастотных усилителей, выбором соответствующей связи с колебательными контурами можно добиться хорошей избирательности в каскадах высокой и промежуточной частоты. При этом можно не только подобрать требуемую степень связи между двумя транзисторами, но и добиться нужной полосы пропускания частот.
Н. — Ты видишь в трансформаторе только положительные качества, и я не могу понять, почему…
Л. — Как видно, я должен показать тебе и оборотную сторону медали. Прежде всего, какого бы прогресса не достигла миниатюризация, трансформатор занимает больше места, чем детали резистивно-емкостной схемы связи (по крайней мере на низких частотах, так как в блоках высокой и промежуточной частоты никакой вид связи не может конкурировать с трансформаторной). Кроме того, низкочастотный трансформатор оказывается дороже, чем резисторы и конденсаторы.
Н. — Одним словом, трансформатор приносят в жертву.
Л. — Фирмы, выпускающие транзисторные приемники, не филантропы, и поскольку покупатель требует все более портативных приемников, то, отказываясь от трансформаторов, они получают двойную экономию. Впрочем, при применении трансформатора возникает еще одна трудность, особенно когда его устанавливают на входе усилителя с большим коэффициентом усиления.
Н. — Какая же именно?
Л. — На его обмотки наводятся и затем усиливаются паразитные сигналы, которые могут стать причиной помех. Это исключает использование трансформатора там, где существуют сильные поля помех.
А вот и практические схемы
Н. — Вот в скольких грехах уличен мой бедный трансформатор!.. Могу ли я все же знать, как его включают, если соображения экономии и наличие помех не исключают возможности применения трансформатора?
Л. — Трансформаторная схема связи транзисторов не отличается от аналогичной ламповой схемы. Как ты видишь, я изобразил здесь (рис. 88) два транзистора, включенных по схеме с ОЭ. Трансформатор Тр1 служит для подачи сигнала на первый транзистор, а трансформатор Тр2 — для связи между первым и вторым транзисторами. У второго трансформатора во вторичной обмотке витков значительно меньше, чем в первичной. Если выходное сопротивление первого транзистора Rвых = 20 000 Ом, а входное сопротивление второго Rвх = 250 Ом, то для наилучшего согласования коэффициент трансформации должен быть
Н. — Я вижу, что напряжения смещения на базы подаются от делителей напряжения R1, R2 и R3, R4, а в цепях эмиттеров ты предусмотрел резисторы R5 и R6, служащие для компенсации влияния температуры.
Рис. 88. Схема трансформаторной связи между двумя каскадами (транзисторы включены по схеме с ОЭ). Сигнал на первый каскад подается также через трансформатор.
Л. — Браво, Незнайкин! Твоя прекрасная память совершенно не пострадала от гриппа.
Н. — Рассматривая твою схему, я спрашиваю себя, как ты будешь регулировать громкость звука?
Л. — Здесь я не предусмотрел регулирования усиления. Его можно было бы осуществить с помощью регулируемой отрицательной обратной связи. Но я считаю такой метод нежелательным. Прежде всего, он не позволяет снизить усилие до нудя, чтобы достигнуть полной тишины. А кроме того, одновременно с изменением громкости звука изменяется коэффициент искажений, причем он достигает максимума именно при наибольшей громкости звучания.
Н. — То есть тогда, когда искажения наиболее сложно устранить. Что же ты предлагаешь в этом случае?
Л. — В качестве регулятора громкости можно применять потенциометр R (рис. 89), чтобы по желанию снимать большую или меньшую часть напряжения, появляющегося на вторичной обмотке первого трансформатора. Ползунок этого потенциометра через конденсатор связи C1 соединен с базой первого транзистора. В новой схеме конденсатор применен и для связи между обоими транзисторами.
Рис. 89. Смешанная связь с помощью трансформатора, резистора и конденсатора. Потенциометр R служит для регулирования усиления (громкости).
Н. — Твой второй усилитель напоминает мне кентавра (мифическое существо у древних греков — получеловек-полулошадь), схемы его связи состоят наполовину из трансформаторов, наполовину из резисторов и конденсаторов.
Л. — Признаю, что в этой схеме мы теряем простоту «чистой» схемы на трансформаторах. Может быть, тебя больше удовлетворит логически вытекающая из нее схема со связью на автотрансформаторе (рис. 90), который обычно бывает понижающим, чтобы согласовать высокое выходное сопротивление предшествующего транзистора с меньшим входным сопротивлением следующего транзистора, полагая, что оба транзистора используются по схеме с ОЭ.
