Шаг за шагом. Транзисторы
Шрифт:
Сравнение разных возможностей согласования входной цепи транзистора с колебательным контуром показало, что лучше всего подключать к нему параллельно усилитель по схеме ОЭ, входное сопротивление которого обычно составляет несколько килоом. Однако подключить такое сопротивление непосредственно к контуру нельзя, так как при этом мы не получим никакого согласования. Контур, имеющий эквивалентное сопротивление десятки килоом, отдаст транзистору намного, меньше энергии, чем мог бы. Но это, пожалуй, еще не самое страшное — потери энергии можно как-нибудь восполнить, например, включив в усилитель еще один каскад.
Шунтирование контура малым входным сопротивлением транзистора влечет за собой еще одну неприятность, последствия которой устранить уже не так просто. При шунтировании контура
Согласование колебательного контура с входной цепью транзистора чаще всего осуществляется с помощью понижающего трансформатора. При этом сопротивление Rн-вн, как мы уже знаем, оказывается больше, чем сопротивление Rн, и контур шунтируется в меньшей степени, чем это было бы при непосредственном его подключении к. транзистору.
Роль первичной обмотки согласующего трансформатора прекрасно выполняет сама контурная катушка Lк. Рядом с ней располагают катушку связи Lсв, которая представляет собой не что иное, как вторичную обмотку трансформатора. Чем меньше витков у катушки связи, тем больше коэффициент трансформации, тем больше сопротивление Rн-вн, шунтирующее контур, тем, следовательно, выше его добротность. Но, с другой стороны, уменьшая число витков катушки Lсв, мы понижаем и напряжение на ней, то есть понижаем напряжение сигнала Uсиг на входе транзистора.
В отличие от трансформатора, на стальном сердечнике в высокочастотном согласующем трансформаторе можно менять вносимое сопротивление еще одним способом — сближая либо раздвигая катушки Lк и Lсв. Именно таким способом, как правило, окончательно подбирают наивыгоднейшую, оптимальную связь. Раздвигание катушек равносильно увеличению коэффициента трансформации: если раздвигать катушки Lк и Lсв, то напряжение Uсиг падает, а добротность контура Q растет. Что же касается мощности, поступающей от генератора к нагрузке, то есть от контура к транзистору, то при раздвигании катушек эта мощность сначала растет, а затем, после того как вы пройдете точку оптимальной связи, уменьшается.
Что же лучше потерять — добротность контура или уровень управляющего напряжения? Здесь все зависит от того, в чем вы больше нуждаетесь. Так, например, если в приемнике всего один контур, то, может быть, и стоит несколько поднять его избирательность, ослабив связь между катушками и смирившись с потерей, получаемой от контура мощности (это в итоге скажется на громкости приема). Однако, как правило, связь между катушками Lк и Lсв подбирают так, чтобы получить оптимальное согласование генератора с нагрузкой, то есть передать из контура на вход транзистора наибольшую мощность. При этом, кстати, и добротность получается достаточно высокой. Во всяком случае, если, добившись оптимальной связи, вы будете и дальше раздвигать катушки, то добротность повысится уже незначительно, в то время как мощность, поступающая на вход транзистора (а в итоге и громкость приема), резко уменьшится.
Наряду
В транзисторных усилителях проблема согласования — это, по сути дела, проблема межкаскадной связи, проблема передачи энергии от «начала» к «концу» усилителя, от предыдущего каскада к последующему. Но помимо этой прямой, нормальной связи в усилителях, в том числе и в транзисторных, может быть еще и обратная связь — передача энергии от «конца» усилителя к его «началу». Именно об этой обратной связи сейчас пойдет речь.
Обратная связь — сокращенно ОС — в транзисторных усилителях возникает тогда, когда часть мощности выходного сигнала по каким-то путям попадает во входную цепь. Из-за этой самой ОС во входной цепи уже действуют два сигнала, два управляющих напряжения — истинный сигнал Uсиг, поступивший, например, из предыдущего каскада, и собственный сигнал Uос, поступивший из собственной коллекторной цепи транзистора.
Хотим мы этого или не хотим, но обратная связь существует в любом транзисторном усилителе. Она возникает, например, и из-за того, что входная и выходная цепи имеют некоторые общие участки в самом транзисторе. Так, в схеме ОЭ (рис. 67) коллекторный ток проходит по участку эмиттер — база, а этот участок, естественно, входит и во входную цепь. В итоге любое изменение коллекторного тока приводит к некоторому изменению управляющего напряжения, а это не что иное, как обратная связь.
Обратная связь может возникать и вне транзистора. Так, например, если в усилительном каскаде имеются два колебательных контура — во входной и в выходной цепи — то совсем не исключено, что катушка выходного контура своим электромагнитным полем наведет напряжение в катушке входного контура. И это тоже будет обратная связь, обратное влияние выходной цепи на входную.
Если напряжение Uос обратной связи, попавшее во входную цепь, действует согласованно с ее основным жителем — напряжением сигнала Uсиг, иными словами, если Uсиг и Uос совпадают по фазе, то обратная связь называется положительной (рис. 85).
Рис. 85. Положительная обратная связь увеличивает управляющее напряжение, отрицательная обратная связь уменьшает его.
Если же напряжение обратной связи приходит во входную цепь, чтобы мешать ее основному сигналу, если напряжения Uсиг и Uос действуют в противофазе, то обратная связь называется отрицательной.
Не нужно долгих рассуждений, чтобы прийти к выводу, что положительная обратная связь, по сути дела, повышает усиление каскада: напряжения Uсиг и Uос складываются, общее управляющее напряжение становится больше, увеличиваются переменные составляющие эмиттерного и коллекторного токов, и в итоге растет напряжение на нагрузке. А от источника сигнала мы при этом никакой дополнительной помощи не просим. Выходной сигнал, а вместе с ним и усиление каскада увеличиваются «бесплатно», только за счет внутренних ресурсов, за счет положительной ОС.