Транзистор?.. Это очень просто! - Айсберг Евгений Давыдович. Страница 29
Рис. 65. Та же схема, что и на рис. 64, но с развязкой переменной составляющей.
Н. — Но вернемся к моему дяде; если я правильно понял, то можно скомпенсировать влияние температуры на схему усилителя (рис. 62), включив резисторы в точках А и Б.
Л. — Совершенно верно. При этом первое из них следует заблокировать конденсатором большой емкости, чтобы оно не усиливало чрезмерно обратную связь по переменному току…
Но я еще не рассказал тебе об одном очень остроумном методе устранения неблагоприятной реакции полупроводниковых приборов на изменения температуры. Метод заключается в использовании самого тепла для борьбы с его влиянием.
Использование недостатков
Н. — Ты это серьезно? Уж не хочешь ли ты стать гомеопатом, чтобы лечить одно зло другим?
Л. — Именно так и следует меня понимать. Если нагревание увеличивает ток через полупроводник, то это означает, что при повышении температуры его сопротивление понижается. Значит, из полупроводниковых материалов можно сделать резистор, сопротивление которого быстро падает при повышении температуры. Вот характеристика одного из таких резисторов, называемых терморезисторами (рис. 66). Ты видишь, что когда температура повышается, скажем, от 20 до 40 °C, то сопротивление термистора снижается примерно на 45 %.
Рис. 66. Изменение сопротивления терморезистора в зависимости от температуры.
Н. — Я спрашиваю тебя, как ты используешь плохо переносящий жару резистор для нейтрализации причиняемого жарой вреда.
Л. — Очень просто. Я включаю его в делитель напряжения, подающий смещение на базу (рис. 67). Верхнее плечо делителя образует обычный резистор R1. Другое плечо состоит из терморезистора, зашунтированного резистором R3 и включенного последовательно с резистором R2. Что же происходит при повышении температуры?
Рис. 67. Компенсация влияния температуры с помощью терморезистора, управляющего потенциалом базы.
Н. — Сопротивление терморезистора уменьшается, и это вызывает снижение сопротивления всего нижнего плеча, состоящего из R2, R3 и терморезистора. Поскольку сопротивление резистора R1 верхнего плеча не уменьшается (а может быть, даже несколько увеличивается при повышении температуры), потенциал базы становится менее отрицательным. Это вызывает уменьшение тока коллектора. Вот здорово!
Л. — Как видишь, высшее искусство в жизни заключается в том, чтобы превратить недостатки вещей в положительные качества, что мы здесь и сделали.
Н. — Но зачем ты усложнил схему, введя в нее резисторы R2 и R3?
Л. — Это сделано для осуществления точной компенсации. Нужно, чтобы сопротивления резисторов были рассчитаны соответствующим образом. Иногда можно убрать то или иное из них, если характеристика терморезистора точно соответствует нашим задачам.
Н. — Я чувствую, что мое собственное сопротивление падает, так как мой мозг слишком перегрелся.
Л. — Ну, тогда оставим его в покое.
Беседа девятая
ОЭ — ОБ — OK
В ходе предшествующих бесед Любознайкин и Незнайкин приобрели прочные знания о работе транзисторов, используемых в качестве усилителей. Для этого они проанализировали наиболее употребительную схему, где усиливаемые сигналы прикладываются между базой и эмиттером, а после усиления снимаются между коллектором и эмиттером. Это соответствует классической ламповой схеме. Однако транзисторы, так же как и электронные лампы, в некоторых случаях могут применяться и в других схемах включения. Поэтому, прежде чем перейти к практическому применению транзисторов, полезно изучить их работу в этих других схемах.
Содержание: Ламповые схемы с заземленным катодом, сеткой или анодом. Транзисторные схемы с общим эмиттером, общей базой или общим коллектором. Усиление по току и напряжению в трех основных типах схем. Их входные и выходные сопротивления. Сводная таблица характеристик трех схем включения транзисторов.
Элемент случайности в истории изобретений
Незнайкин. — Как случилось, что транзистор был изобретен на сорок лет позднее электронной лампы? Ведь на первый взгляд проще ввести примеси в полупроводник, чем создать вакуум в стеклянном баллоне и нагреть в нем катод, эмиттирующий электроны через сетку к аноду.
Любознайкин. — В истории изобретений иногда случай играет первостепенную роль, и транзистор мог бы быть изобретен раньше электронной лампы. Впрочем, одному русскому инженеру О. В. Лосеву еще в 1922 г. при экспериментах с кристаллами цинковой обманки удалось генерировать и усиливать электрические колебания. Однако его прибор, названный «кристадином», не получил дальнейшего развития. Но если бы транзистор был изобретен раньше электронной лампы, то появление вакуумной лампы, несомненно, приветствовали бы как крупное усовершенствование… И для ваккумных триодов стали бы применять различные схемы включения, используемые теперь для транзисторов. Так мы получили бы схемы с заземленным катодом, заземленной сеткой и с заземленным анодом.
Н. — Что за вездесущее заземление?
Три основные ламповые схемы
Л. — Ты, Незнайкин, очевидно, помнишь, что под заземлением мы понимаем точку с постоянным потенциалом. В обычной схеме лампового усилителя это точка, где сходятся цепи сетки и анода.
Н. — Мне кажется, что концы обеих цепей сходятся на катоде.
Л. — Поэтому наиболее распространенная ламповая схема называется схемой с заземленным катодом (рис. 68), даже если между катодом и заземленной точкой включен резистор смещения, так как для переменных токов он практически накоротко замкнут конденсатором. А кроме того, разве ты забыл о существовании схемы с заземленной сеткой (рис. 69)?
Н. — Действительно, мы встречались с ней, когда изучали частотную модуляцию. Используемая для усиления сигналов высокой частоты эта схема позволяет лучше отделить входную цепь от выходной; при этом сетка служит защитным экраном. А управляющим электродом в этом случае оказывается катод.
Л. — Остается еще третья возможность: сделать постоянным потенциал анода, заземлив его (разумеется, через источник высокого напряжения), приложить входной сигнал между сеткой и заземленной точкой, а усиленное напряжение снимать с сопротивления нагрузки, включенного между катодом и этой точкой (рис. 70).