Н. — Хочешь ли ты этим сказать, что нагрузочная прямая может пройти за пределами этой кривой?
Л. — Совершенно правильно, и без опасности для транзистора, так как рассеиваемая им мощность лишь в отдельные моменты будет превышать эту границу. Зато во время положительных полупериодов сигнала транзистор попросту запирается и практически не рассеивает никакой мощности. Однако здесь следует учитывать другую характеристику, указанную в справочниках по транзисторам: не превышать допустимое пиковое значение коллекторного тока (Iк. макс).
Н. — Я обещаю тебе никогда не превышать этой величины. И ты, не опасаясь, можешь посвятить меня во все тайны двухтактной схемы на транзисторах.
Царство симметрии
Л. — Прежде всего запомни, Незнайкин, что схемы, которые мы сейчас разберем, применяются как в режиме В, так и в режиме А. Различие состоит лишь в величине смещения. Чаще всего применяется схема с ОЭ, дающая наибольшее усиление. Однако когда хотят максимально снизить искажения, то отдают предпочтение схеме с ОБ. И, наконец, если входное сопротивление должно быть высоким, а выходное малым…
Н. — …применяют схему с ОК. Я не сомневался в этом. Что же касается поворота фазы, то я полагаю, что его легко достигают при помощи трансформатора с выводом от средней точки вторичной обмотки. Точно так же вывод от середины первичной обмотки выходного трансформатора позволит объединить выходные сигналы обоих транзисторов.
Л. — Правильно, а вот изображение двух схем: первая с ОЭ (рис. 102), а вторая с ОБ (рис. 103). Ты должен оценить исключительную симметрию этих схем.
Рис. 102. Двухтактная схема с трансформатором в качестве фазоинвертора. Транзисторы включены по схеме с ОЭ.
Рис. 103. Как и на предыдущем рисунке, фазоинвертором служит трансформатор. Транзисторы здесь включены по схеме с ОБ.
Н. — Необходимо ли применять специальные батареи для смещения, которые ты нарисовал?
Л. — Нет, смещение осуществляется классическими методами: с помощью последовательно включенного резистора или делителя напряжения, подключенного к общей батарее. Я не изобразил этих цепей (которые ты теперь уже хорошо знаешь), чтобы не нарушать ясности рисунка.
Тысяча и один фазоинвертор
Н. — В усилителях на лампах удается получить напряжения противоположных фаз для двухтактных схем и без дорогостоящего и громоздкого трансформатора. Я думаю, что это возможно и в схемах на транзисторах.
Л. — Естественно. Ты знаешь, что в схеме с ОЭ выходное напряжение находится в противофазе с входным. Следовательно, можно поставить два последовательных каскада с ОЭ, и их выходные напряжения будут в противофазе (рис. 104).
Рис. 104. Поворот фазы с помощью транзистора, включенного по схеме с ОЭ; усиление дополнительного каскада уменьшено до единицы за счет делителя напряжения, состоящего из резисторов R2 и R3 и за счет резистора обратной связи R4.
Н. — Ну и странная же твоя схема!.. Связь между двумя транзисторами имеет здесь совершенно непривычный вид.
Л. — Резисторы R2 и R3, соединенные последовательно с конденсатором связи C1, представляют собой делитель напряжения, который должен передавать на второй транзистор только часть напряжения, создаваемого первым транзистором на резисторе R1. Кроме того, ты видишь, что в цепи эмиттера второго транзистора имеется резистор обратной связи R4.
Н. — Несчастный транзистор! Ты двумя способами снижаешь его усиление.
Л. — Это как раз то, что нужно: для того чтобы оба выходных напряжения были одинаковыми, усиление второго транзистора должно равняться единице, т. е. он не должен ни усиливать, ни ослаблять.
Н. — Значит, его роль строго ограничивается поворотом фазы.
Л. — Действительно, это все, что от него требуется…
Имеется и другой способ получить два противофазных напряжения с помощью только одного транзистора, включая последний по смещенной схеме с ОЭ и ОК с двумя нагрузочными сопротивлениями (рис. 105). Сигнал на выходе 1 находится здесь в противофазе, а сигнал на выходе 2 совпадает по фазе с сигналом на входе.
Рис. 105. Фазоинвертор в схеме с разделенной нагрузкой.
Н. — Но это точное воспроизведение лампового фазоинвертора, в котором сопротивления нагрузки включаются в анодную и катодную цепи.
Л. — Ты узнал эту схему в ее «транзисторном» виде.
Н. — Все показанные тобой схемы для меня старые знакомые, ведь я хорошо помню их ламповые варианты.
Чудесная двухтактная схема
Л. — Однако на лампах нельзя осуществить двухтактную схему без фазоинвертора.
Н. — Мне не верится, что такое чудо можно сделать с транзисторами.
Л. — Тем не менее это факт, а чудо и в этом случае заключается в дополнительной симметрии транзисторов структур р-n-р и n-р-n. Проанализируй внимательно схему, где я изобразил два транзистора, включенных по схеме с ОЭ (рис. 106).
Рис. 106. Двухтактная схема без фазоинвертора, работающая на транзисторах с дополнительной симметрией, включенных по схеме с ОЭ.
Н. — Поступим, как обычно… Допустим, что первый полупериод входного сигнала делает обе базы более отрицательными. В этом случае транзистор структуры р-n-р усилит сигнал, а транзистор структуры n-р-n останется запертым. При следующем полупериоде, который сделает базы более положительными, транзистор р-n-р останется безучастным, а транзистор n-р-n пропустит коллекторный ток. Чудесно! Ловко! Умно!
Л. — Умерь свой энтузиазм, дорогой друг. Эта схема требует применения двух батарей (или но крайней мере батареи со средним выводом), что несколько усложняет положение. С этим же мы сталкиваемся и в аналогичном двухтактном каскаде при включении транзисторов по схеме с ОБ (рис. 107).
Рис. 107. Еще одна двухтактная схема без фазоинвертора, но с включением транзисторов по схеме с ОБ.
Н. — Действительно, эта схема должна работать так же хорошо, как и предшествующая. Здесь транзистор структуры р-n-р реагирует на положительные полупериоды сигнала, приложенного к его эмиттеру, а транзистор структуры n-р-n включается в работу при отрицательных полупериодах. Но я опасаюсь, что эти две батареи не очень удобно применять для питания других транзисторов, которые могут иметься в схеме.
А теперь я хочу просить тебя об одном одолжении. Я хотел бы собрать усилитель на транзисторах для своего портативного радиограммофона. Мог бы ты начертить мне практическую схему его оконечного каскада? Я хочу иметь достаточно мощный двухтактный усилитель.
Л. — Вот схема, которую ты просишь, Незнайкин (рис. 108). Достаточно ли она ясна для тебя?
Рис. 108. Практическая схема двухтактного каскада с отрицательной обратной связью и температурной стабилизацией. Резистор R6 и конденсатор С4 образуют развязку цепей питания предшествующих каскадов.
Н. — Боже мой, на первый взгляд она совершенно классическая. Входной трансформатор… Параллельная обратная связь для каждого транзистора, осуществленная включением между коллектором и базой последовательно соединенных цепочек R1C1 и R2C2. Смещение задается делителем напряжения R3R4. Резистор R5 служит для ослабления влияния температуры; он блокирован конденсатором С3… Все это стало для меня уже совершенно обыденным. Однако какую роль играет в схеме развязка, состоящая из резистора R6 и конденсатора С4?
