Радио и телевидение?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

Как видишь, приложенный к затвору потенциал можно изменять с помощью потенциометра R, включенного параллельно батарее. Вольтметр показывает нам напряжение U3, приложенное между затвором и истоком, а миллиамперметр — ток стока Ic, создаваемого батареей Ec.

По результатам измерений вычерчивают кривую, показывающую изменение Ic, в зависимости от изменения U3. Обрати внимание, что большую часть этой кривой составляет прямолинейный участок. Кривая позволяет определить крутизну транзистора.

Ты видишь, что, когда напряжение U3 изменяется от —2 до — 1 В, ток Ic увеличивается от 1 до 5 мА. Следовательно, крутизна равна 4 мА/В. Это небольшая величина, однако некоторые полевые транзисторы имеют крутизну в несколько десятков миллиампер на вольт.

Напряжение смещения затвора

Н. — Я вижу, что по сравнению с обычными транзисторами типов n-р-n и р-n-р полевой транзистор обладает рядом преимуществ. Но мало хорошего в том, что он требует применения двух источников напряжения: батареи для подачи смещения на затвор и батареи, дающей ток стока.

Л. — Успокойся, Незнайкин, одного последнего источника будет вполне достаточно. Ты помнишь, как подают отрицательное смещение на сетку триода?

Н. — Конечно, смещение получают с помощью анодного тока, создающего падение напряжения на резисторе, в результате чего катод становится положительным относительно сетки.

Л. — Точно так же мы сделаем и для нашего транзистора. Между его затвором и отрицательным полюсом батареи Ес включим резистор R и зашунтируем его конденсатором С, предназначенным для пропускания переменных составляющих тока стока (рис. 141).

Рис. 141. Благодаря падению напряжения на резисторе R затвор становится отрицательным относительно истока. Протекающие по нагрузочному резистору Rс токи порождают напряжения, которые с усилительного каскада подаются через конденсатор C1 на следующий каскад.

Постоянная составляющая этого тока, проходя по резистору R, создает падение напряжения, которое делает исток транзистора положительным относительно отрицательного полюса батареи. Затвор же через источник переменного напряжения соединен как раз с этим полюсом. Таким образом, затвор становится отрицательным относительно истока.

На схеме я также изобразил резистор нагрузки Rс, на котором усиленные токи стока создают падения напряжения, передаваемые через конденсатор связи С1 на следующий каскад.

Н. — Значит, нарисованная тобою схема представляет собой усилительный каскад?

Радиоприемник на транзисторах

Л. — Да, но очень схематично… Теперь, если ты хочешь, я могу показать тебе полную схему приемника, содержащую каскад УВЧ на полевом транзисторе, полупроводниковый диод в качестве детектора и каскад НЧ на обычном транзисторе (рис. 142).

Рис. 142. Схема транзисторного приемника, состоящая из каскада УВЧ на полевом транзисторе, полупроводникового диода и одного каскада УНЧ.

Н. — Я с радостью констатирую, что эту схему я читаю с такой же легкостью и с таким же удовольствием, как и романы Виктора Гюго…

Резистор R1 служит для того, чтобы сделать затвор первого транзистора отрицательным относительно истока. Принятые антенной сигналы ВЧ подаются на затвор этого транзистора.

Проходя по резистору R2, токи стока порождают на нем усиленное напряжение ВЧ; последние подаются на диод, который их детектирует. Полученные таким образом токи НЧ в свою очередь порождают напряжения НЧ на резисторе R3; эти напряжения через конденсатор связи С2 прилагаются между базой и эмиттером транзистора УНЧ. Отрицательное смещение на его базу подается в результате падения напряжения на резисторе R4, а его коллекторный ток приводит в движение диффузор громкоговорителя.

Не сказал ли я какой-нибудь глупости?

Л. — Нисколечко! Твой анализ схемы на 100 % идентичен тому, какой сделал бы я сам. Я поздравляю тебя и, чтобы сохранить приятное впечатление, прерываю на этом нашу беседу.

Комментарий профессора Радиоля

ТРИ ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ

Какие бы функции ни выполняли транзисторы, их применение всегда основано на использовании одной из трех описанных ниже схем, которые в известной пере аналогичны трем соответствующим схемам на лампах-триодах.

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.

Основные схемы включения триода

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.

Схема с общим эмиттером

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.

Схема с общей базой

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.