Транзистор?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

Н. — Позволь мне разобраться в них самому. На твоей первой схеме (рис. 61, а) резистор Ro.c — общий для цепей базы и коллектора подобно тому, как на моей ламповой схеме (рис. 60, а) тот же резистор — общий для цепей сетки и анода. Следовательно, действия этих резисторов аналогичны. Если ты позволишь, я воспользуюсь нашим испытанным методом полярностей.

Л. — Пожалуйста, я даже прошу тебя об этом.

Н. — Допустим, что один полупериод сигнала на входе увеличит отрицательное напряжение на базе. Ток коллектора возрастает, и в результате падения напряжения на резисторе Roc эмиттер тоже станет более отрицательным. Но это значит, что напряжение базы относительно эмиттера изменится в направлении, обратном первоначальному. Из сказанного следует, что в этом случае мы имеем отрицательную обратную связь, так как ответный удар противоположен первому.

Л. — Ты прекрасно проанализировал создавшееся положение. Перейдем теперь ко второй схеме (рис. 61, б).

Рис. 61. Применение к транзисторам обоих методов создания обратной связи, показанных на рис. 60.

а — обратная связь по току (последовательная); б — обратная связь по напряжению (параллельная).

Н. — Там тоже бросается в глаза аналогия со схемой на лампе (рис. 60, б). Ты ловко использовал резистор смещения базы Rсм, чтобы вместе с резистором Ro.c создать делитель для отвода напряжения с выхода на вход. Здесь часть выходного напряжения uк прикладывается между базой и эмиттером и, разумеется, в противофазе. Кроме того, конденсатор С, свободно пропуская переменные напряжения, отделяет постоянные; поэтому постоянный потенциал базы не зависит от резистора Ro.c.

Л. — Прекрасно, попутно обрати внимание, что если конденсатор С имеет недостаточную емкость, то он хуже будет пропускать низкие частоты, которые поэтому в меньшей степени, чем высокие, будут подвергаться воздействию обратной связи.

Н. — Иначе говоря, усиление низких частот будет понижаться в меньшей мере. Это явление используется в одном из способов регулировки тембра, правда, на мой взгляд, не особенно удачном, так как при этом не все искажения нейтрализуются одинаково. Но такая регулировка тембра должна быть весьма полезной для портативных приемников; она сделает их менее крикливыми.

Л. — Я вижу, что аккумуляторы твоего мозга хорошо заряжены фосфором. Поэтому я без колебаний прошу тебя сделать небольшое усилие и сказать мне, что станет с входным и выходным сопротивлениями транзистора при использовании последовательной обратной связи.

Н. — Вспомним, что входное сопротивление представляет собой отношение малых изменений напряжения базы к вызываемым ими малым изменениям тока базы. Здесь в связи с обратной связью прежние изменения напряжения на входе будут оказывать меньшее влияние на ток базы. Иначе говоря, для того же значения ΔUб мы получим меньшую величину ΔIб. Следовательно, их отношение, являющееся входным сопротивлением, повысится.

Л. — Ты хорошо рассудил, Незнайкин. Я не хотел бы полностью разряжать твои умственные аккумуляторы и потому сразу скажу, что если бы ты таким же образом проанализировал поведение выходного сопротивления, то увидел бы, что от обратной связи оно также увеличивается. Что же касается параллельной обратной связи, то она вызывает снижение как входного, так и выходного сопротивления.

Н. — Меня все больше и больше приводит в смущение сходство транзистора со знакомой с детства кухонной батареей из связанных кастрюль. Стоит прикоснуться к чему-нибудь, как все приходит в движение. Действительно, стоит ли применять обратную связь, чтобы еще больше запутывать дело?

Л. — Уж не думаешь ли ты, Незнайкин, что ее применяют лишь для того, чтобы отравить тебе жизнь? Обратная связь снижает искажения, которые у транзисторов столь же опасны, как и у электронных ламп, и дает те же преимущества относительно фазовых искажений, так как у транзисторов, используемых для усиления на низких частотах, емкости между эмиттером, базой и коллектором имеют относительно большую величину, отчего страдает фаза усиливаемых сигналов. Кроме того, когда начинает падать напряжение батарей, обратная связь благодаря своему регулирующему эффекту еще в течение некоторого времени поддерживает работоспособность транзисторной аппаратуры.

Н. — Такое поведение обратной связи, очевидно, очень ценно, так как служит прекрасным средством экономии.

Л. — Я вижу, что возможность снижения денежных расходов помирила тебя с обратной связью. Заметь попутно, что даже если ты и не захочешь ею пользоваться, ты все равно обязан смириться с ее невидимым присутствием.

Н. — Что это за таинственность?

Л. — Транзистору присуща внутренняя обратная связь, которая почти полностью отсутствует у ламп. Своим существованием она обязана сопротивлению коллекторного перехода, которое составляет несколько сотен килоом и оказывается включенным непосредственно между коллектором и базой.

Н. — Как проявляет себя эта внутренняя обратная связь?

Л. — Так же как только что рассмотренная параллельная обратная связь в схеме на рис. 61,б. Ее даже можно измерить; для этого нужно изменять напряжение коллектора и измерять возникающие изменения напряжения базы. Практически изменение напряжения uб в несколько тысяч раз меньше вызывающего его изменения напряжения uк. Иначе говоря, коэффициент внутренней обратной связи имеет в среднем величину 0,05 %. Его обозначают греческой буквой μ (ми) или чаще символом h12.

Н. — Я благодарен тебе за то, что ты оставил мне возможность дать определение коэффициента внутренней обратной связи: μ = Δuб/Δuк. Но так как величина μ очень мала, то влиянием внутренней обратной связи, наверно, можно пренебречь.

Л. — Да, при условии, что сопротивление нагрузки мало по сравнению с выходным сопротивлением, что на практике часто и бывает.

Н. — Ты, очевидно, догадываешься, Любознайкин, что я горю желанием перейти к изучению практических схем. Я обещал своему дяде Жюлю собрать усовершенствованный транзисторный приемник, который он мог бы взять с собой в Африку, где он хочет полечить свой ревматизм. Я намереваюсь сделать двухкаскадный усилитель низкой частоты. Могу ли я сделать общую обратную связь на оба каскада, подав напряжение с выхода на вход?

Л. — Да, однако в транзисторных схемах не следует делать обратную связь больше чем на два каскада, так как из-за внутренних емкостей, о которых я тебе только что говорил, в каждом каскаде происходит дополнительный сдвиг фазы. И если сделать обратную связь больше чем на два каскада, то дополнительный сдвиг может оказаться настолько большим, что заранее не узнаешь, какую фазу в результате получишь.

Н. — Иначе говоря, появится риск получить вместо отрицательной обратной связи положительную.

Л. — И в этом нет ничего удивительного… Но вот схема, которая должна тебе понравиться (рис. 62). В ней как раз два низкочастотных каскада с резистивно-емкостной связью. С выхода через конденсатор С мы снимаем с помощью резисторов R1 и R2 часть напряжения, чтобы подать его на эмиттер первого транзистора.

Рис. 62. Смешанная (последовательно-параллельная) схема обратной связи, охватывающей два каскада усилителя низкой частоты.

Н. — Ну и что дальше? Почему не на базу, как мы делали это в схеме с одним каскадом?

Л. — Потому что каждый каскад переворачивает фазу. Поэтому после двух каскадов сигнал должен совпадать по фазе с напряжением, приложенным ко входу. Значит, не может быть и речи о подаче выходного напряжения на базу (вместо отрицательной обратной связи мы получили бы ужасное самовозбуждение). Подавая же напряжение с выхода на эмиттер, мы создадим благоприятную отрицательную обратную связь. А кроме того, резистор R2 сам создаст в первом каскаде эффект последовательной обратной связи.