Рис. 90. Схема автотрансформаторной связи.
Н. — Это опять наполовину рыба, наполовину мясо.
Схема, состоящая только из резисторов и конденсаторов
Л. — Если смешанные схемы вызывают у тебя отвращение, то перейдем к усилителю на резисторах и конденсаторах, схема которого показана ниже на рисунке (рис. 91).
Рис. 91. Схема резистивно-емкостной связи.
Н. — Но она как две капли воды похожа на ламповую схему с резистивно-емкостной связью! Сопротивление резистора в цени коллектора R1, соответствует сопротивлению в анодной цепи, а сопротивления резисторов R2 и R3, определяющие потенциал базы, — младшие братья сопротивления утечки сетки. Что же касается конденсатора С, то меня удивляет, что он электролитического типа. Не лучше ли здесь применить хороший бумажный конденсатор на каких-нибудь 0,05 мкФ, который прекрасно справляется со своей задачей в ламповых усилителях?
Л. — Для нашего случая это было бы катастрофой. В ламповых схемах конденсатор С соединяется с резистором утечки сетки, сопротивление которого обычно составляет 0,5 МОм. В транзисторной же схеме суммарное сопротивление параллельно соединенных резисторов R2 и R3 равно примерно 1000 Ом, и, кроме того, они зашунтированы сопротивлением Rвх второго транзистора. Этого сопротивления фактически не существует, но тем не менее оно присутствует и имеет тот же порядок, что и совокупность сопротивлений резисторов R2 и R3, скажем, 1000 Ом.
Н. — А вместе все они имеют общее сопротивление 500 Ом, но я не вижу…
Л. — Минуту терпения! Мы можем нарисовать нашу схему несколько иначе (рис. 92).
Рис. 92. Та же схема, что и на рис. 91, но изображенная так, чтобы нагляднее показать делитель напряжения, состоящий из конденсатора связи С и параллельно соединенных резисторов R2, R3 и Rвх.
Из рисунка видно, что конденсатор С вместе с резисторами R2, R3 и сопротивлением Rвх образует делитель для выходного напряжения U предшествующего транзистора. Каково же его емкостное сопротивление?
Н. — Оно зависит от частоты тока и уменьшается при повышении этой частоты.
Л. — Разумеется, и если ты возьмешь конденсатор на 0,05 мкФ, которым ты так гордишься, и включишь его в цепь тока частотой 50 Гц, то емкостное сопротивление этого конденсатора С составит около 64 000 Ом, т. е. будет примерно в 130 раз больше параллельно соединенных сопротивлений R2, R3 и Rвх.
Н. — Какое бедствие! Ведь напряжения U1 и U2 делятся пропорционально сопротивлениям, следовательно, U2 составит лишь 1/130 часть напряжения U и мы передадим на второй транзистор лишь эту ничтожную частицу[18].
Л. — Вот почему для предотвращения этого глупого разбазаривания энергии полезного сигнала нужно применять конденсатор большой емкости, например электролитический конденсатор емкостью 10 мкФ, который, обладая на частоте 50 Гц сопротивлением всего лишь около 300 Ом, позволяет передать больше половины напряжения. На более высоких частотах емкостное сопротивление конденсатора будет еще меньше и результат будет еще лучше. Но недостаточное емкостное сопротивление вызвало бы нежелательное ослабление низких тонов.
Будьте осторожны с полярностью
Н. — Если я правильно понимаю, то в транзисторных схемах, где резисторы обычно имеют меньшее сопротивление, чем в ламповых схемах, мы часто применяем электролитические конденсаторы. Не возникают ли осложнения из-за размеров этих конденсаторов?
Л. — Конечно, нет, так как размеры конденсаторов, предназначенных для работы при низких напряжениях, невелики, благодаря чему они свободно могут размещаться на монтажной плате карманного приемника… Но при включении электролитических конденсаторов в схему нужно быть осторожным и соблюдать необходимую полярность.
Н. — Я вижу, что ты соединил отрицательный вывод конденсатора с коллектором, который должен иметь потенциал, более отрицательный, чем база. Предполагаю, что в случае применения транзистора типа n-р-n ты поступил бы наоборот.
Л. — И ты не ошибся. Чтобы показать тебе полярность электролитических конденсаторов, в различных местах схемы, я предлагаю тебе внимательно рассмотреть схему микрофонного усилителя (рис. 93). Ты видишь, что регулировка громкости здесь осуществляется на входе первого транзистора с помощью потенциометра R.
Рис. 93. Полная принципиальная схема микрофонного усилителя. Из всех конденсаторов только конденсатор С7 не электролитический (его емкость порядка 0,05 мкФ).
Н. — С потенциометра сигнал подается на базу через конденсатор С1, который на этот раз соединен с базой своим отрицательным выводом. У конденсатора связи С2, наоборот, его отрицательный вывод соединен с коллектором (потенциал которого еще более отрицательный, чем у базы), а положительным выводом он обращен к базе… Я констатирую, что оба транзистора снабжены резисторами R3 и R7, предназначенными для температурной стабилизации: блокирующие их конденсаторы С3 и С4, разумеется, соединены своими положительными выводами с… положительным полюсом источника питания. Но для чего служит резистор R5, который ты соединил последовательно с резистором R4 в цепи коллектора первого транзистора? Он, как я вижу, заблокирован электролитическим конденсатором С6, у которого положительный вывод также соединен с положительным полюсом батареи.
Л. — Разве ты не узнаешь в нем своего старого знакомого, часто применяемого в схемах на лампах?..
Н. — Черт возьми! Так это наша старая развязка анодной цепи… Прости, здесь она находится в цепи коллектора. Служит ли она также для предотвращения паразитной связи через общее сопротивление источника питания, способной вызвать самовозбуждение?
Л. — Совершенно верно, внутреннее сопротивление источника питания может создать опасную связь. Поэтому, чтобы предоставить переменным составляющим тока другой путь помимо источника питания, в транзисторных схемах тоже часто применяют развязки. Полезно также подключить к зажимам батареи конденсатор С5 достаточной емкости.
Н. — В этой схеме ты применил еще комбинированную обратную связь, где часть выходного напряжения через резистор R8 и конденсатор С7 поступает на резистор R2, включенный в цепь эмиттера первого транзистора. Это то самое устройство, что мы изучали на рис. 62.
Прямой путь
Л. — Несмотря на позднее время, твоя память, Незнайкин, остается свежей, поэтому я еще расскажу о связи с помощью сопротивлений иного вида. Вместо омического сопротивления в цепь коллектора можно также включать дроссель, больший по габаритам и более дорогой, но зато с малым сопротивлением постоянному току. А чтобы компенсировать твое терпение, я покажу тебе первую схему с непосредственной связью (рис. 94).
Рис. 94. Схема с непосредственной связью. Стрелками обозначено направление электронного тока, создающего на резисторе R1, падение напряжения необходимой полярности.
Как ты видишь, здесь первый транзистор включен по схеме с ОК и его выходной электрод-эмиттер соединен непосредственно с базой второго транзистора, включенного по схеме с ОЭ.
Н. — Я должен признать, что это очень экономичная схема. Но я спрашиваю себя, как можно с такой легкостью выкинуть конденсатор связи?
Л. — В схемах на лампах это можно было бы сделать только ценою больших усложнений, потому что анод должен иметь высокий положительный потенциал, тогда как на сетке следующей лампы должно быть отрицательное смещение.
