Радио и телевидение?.. Это очень просто! - [46]

Усилительный каскад

Л. — А вот общая схема усилительного каскада (рис. 131).

Рис. 131.Общая схема усилительного каскада на транзисторе.

В этой схеме переменное напряжение на входе обозначено буквой u. Усиленное напряжение, получаемое на выходе при прохождении коллекторного тока по нагрузочному резистору R₃, обозначено буквой U. Его пропускают через конденсатор связи С.

Н. — А для чего служат резисторы R₁и R₂, которые соединены последовательно и подключены к обоим полюсам батареи Е_{э. к}?

Л. — Эти два резистора образуют делитель напряжения. Следовательно, их общая точка обладает меньшим потенциалом, чем вся батарея. Таким образом, база транзистора, соединенная с этой общей точкой (через источник переменного напряжения), оказывается заряженной отрицательно по отношению к эмиттеру, который непосредственно соединен с положительным полюсом батареи.

Н. — Совсем не глупо! Так можно обойтись без батареи, служившей для подачи смещения на базу. А какое сопротивление должны иметь резисторы, образующие делитель напряжения?

Л. — Необходимо получить смещение, достаточное для того, чтобы рабочая точка на характеристике, показывающей изменение тока коллектора I_к в зависимости от потенциала базы U_{э. б}, находилась в правой части и достаточно далеко от нижнего изгиба, чтобы изменения напряжения, приложенного между эмиттером и базой, не достигали этого участка кривой. Таким образом предотвращают возникновение искажений.

На практике смещение должно представлять собой небольшую часть напряжения батареи. Поэтому резистор R₁имеет сопротивление всего несколько ом, тогда как резистор R₂ должен иметь сопротивление, в 30–50 раз большее.

Входное и выходное сопротивления

Н. — Сходство между транзистором и лампой-триодом еще большее, нежели я думал. В лампе-триоде смещение на сетке осуществляется падением напряжения на резисторе. Здесь смещение на базе также получается благодаря падению напряжения на резисторе R₁.

Л. — Мне надлежит предостеречь тебя от некоторого преувеличений в отношении их сходства. Между вакуумной лампой и транзистором есть и немало очень важных различий. Прежде всего вспомни о существовании тока, идущего от эмиттера к базе внутри транзистора и возвращающегося по внешней цепи к эмиттеру, как это происходит в транзисторах типа n-р-n, или идущего в обратном направлении в транзисторах типа р-n-р. В обоих случаях ток базы не превышает несколько сотен микроампер. Это означает, что…

Н. — …этим транзистор отличается от лампы-триода, в которой не должно быть сеточного тока. Смещение на сетку подается как раз для того, чтобы предотвратить полностью возникновение этого тока.

Л. — Пойми, Незнайкин, что для порождения тока базы приложенный на вход переменный ток должен израсходовать некоторую мощность. А она, как ты помнишь, есть произведение напряжения на ток.

Н. — Я думаю о другом аспекте этого явления. Раз напряжение, приложенное между базой и эмиттером, порождает ток, значит, с помощью закона Ома можно рассчитать сопротивление входа транзистора.

Л. — Действительно. И таким способом можно убедиться, что входное сопротивление составляет всего лишь несколько сотен ом. Ты видишь, насколько транзистор отличается от вакуумного триода и других усилительных ламп, где вход имеет бесконечно большое сопротивление, в связи с чем сеточный ток отсутствует.

Н. — А какое сопротивление имеет транзистор между эмиттером и коллектором?

Л. — Это сопротивление следует рассматривать как выходное. Оно составляет несколько килоом.

Н. — Я думаю, что сопротивление нагрузочного резистора, включенного в цепь коллектора, определяется с учетом выходного сопротивления транзистора.

Л. — Само собой разумеется. Его не следует делать слишком высоким, чтобы переменное напряжение, возникающее между его выводами, своими пиками не изменяло на обратную полярность потенциала, приложенного к коллектору.

Н. — Я начинаю спрашивать себя, Любознайкин, не сложнее ли использовать транзисторы, чем лампы?

Л. — Нет, успокойся. Об этом мы поговорим во время нашей следующей встречи. На сегодня, мне кажется, я уже достаточно насытил твой мозг. Поэтому давай прервем нашу беседу.

Комментарий профессора Радиоля ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ

Как делают транзисторы разных типов?.. Каким образом очищают полупроводники и придают им монокристаллическую структуру?.. Какие способы позволяют ввести в полупроводник примеси положительного и отрицательного типов?.. Как в заводских условиях производят обычные транзисторы, мезатранзисторы и планарные?.. Какие сложные дилеммы ставит форма базы в транзисторах для усиления ВЧ?.. Все эти вопросы рассматриваются здесь профессором Радиолем.

Я с интересом прослушал вашу беседу о транзисторах и с удовлетворением отмечаю, что Любознайкин объяснил тебе все основные понятия, относящиеся к этим активным компонентам, которые за немногие годы успешно заменили вакуумные лампы в большинстве видов электронной аппаратуры.

Ты хорошо понял, Незнайкин, что слабые переменные токи, приложенные между базой и эмиттером, определяют ток базы, который в свою очередь вызывает ток коллектора. Можно сказать, что коэффициент усиления транзистора определяется отношением изменения тока коллектора к вызвавшему его изменению тока базы.