Шаг за шагом. Транзисторы

Рис. 77. Чтобы предотвратить взаимную связь каскадов через источник питания, необходимо зашунтировать его конденсатором, по которому будут замыкаться переменные составляющие коллекторных токов.

Следующий наш шаг будет таким: мы попытаемся выделить в чистом виде переменное выходное напряжение U_вых, которое возникает на нагрузке R_н.

По нагрузке R_н проходит коллекторный ток, меняющийся под действием входного сигнала, и неизменный, когда этого сигнала нет. Точно так же, когда сигнала нет, на нагрузке действует постоянное напряжение U_н=, а с появлением сигнала оно меняется «вверх» и «вниз» от постоянного. А это значит, что напряжение U_н содержит и постоянную U_н= и переменную U_н~ составляющие. Но только одну из них — переменную составляющую — можно назвать выходным сигналом.

Постоянная составляющая никому не нужна, даже если она идет в виде бесплатного приложения. Мы хотим получить на выходе усилителя только переменное напряжение потому, что сам усиливаемый сигнал — это тоже только переменное напряжение, без всяких бесплатных добавок.

Выделить выходной сигнал в чистом виде можно с помощью простейшего фильтра, в который входит само сопротивление нагрузки R_н и цепочка R_н~С_р (рис. 78).

Рис. 78. Для того чтобы получить выходной сигнал в чистом виде, нужно с помощью простейшего фильтра отделить его от постоянного напряжения на нагрузке.

Эта цепочка подключена параллельно R_н, и осуществляется такое соединение следующим образом. Один конец цепочки R_н~С_р соединен с коллектором, а другой — с эмиттером. Между коллектором и эмиттером включена и нагрузка R_н: ее верхний (по схеме) конец также подключен к коллектору, а другой — соединен с эмиттером для переменного тока (часто говорят «по переменному току») через конденсатор С_ф.

Цепочка R_н~С_р — это, по сути дела, делитель напряжения, возникающего на нагрузке. Некоторая часть этого напряжения достается конденсатору С_р, а другая часть — резистору R_н~.

Однако один из участков делителя, а именно конденсатор С_р имеет разное сопротивление для постоянного и переменного тока. Поэтому постоянная U_н= и переменная U_н~ составляющие напряжения U_н на нагрузке распределяются на делителе R_н~С_р неодинаково.

Постоянная составляющая полностью приложена к конденсатору, так как его сопротивление постоянному току бесконечно велико. А чем больше сопротивление какого-либо участка делителя, тем большая часть напряжения ему достается.

С переменной составляющей все наоборот: емкостное сопротивление конденсатора мало (именно так выбрана его емкость), и почти вся переменная составляющая U_н~ приложена к резистору R_н~. Это и есть переменное выходное напряжение U_вых «в чистом виде».

Обо всем этом можно сказать и иначе. Под действием напряжения U_н, приложенного к цепочке R_н~С_р, в ней возникает ток. Но постоянный ток в этой цепочке под действием постоянной составляющей U_н= не возникнет. Его не пропустит конденсатор С_р, который для постоянного тока представляет собой разрыв цепи. Поэтому по цепочке R_н~С_р идет лишь переменный ток, созданный переменной составляющей напряжения U_н~. Предполагается, что емкость конденсатора достаточно велика и он не оказывает сопротивления переменному току. Таким образом, переменный ток встречает лишь сопротивление резистора R_н~ и именно на нем создает напряжение U_вых. Оно-то является выходным сигналом, очищенным от постоянной составляющей.

Разделение постоянных и переменных составляющих во входных и в выходных цепях приводит к появлению в нашем электронном государстве двух самостоятельных государств — в усилителе появляются самостоятельные цепи постоянного и переменного тока. И хотя они входят в единый электронный узел — транзисторный усилитель, — у каждой из этих цепей есть свои неприкосновенные территории и даже может быть своя «столица»: своя собственная общая (заземленная) точка.

Так, в частности, сказав, что усилитель выполнен по схеме ОБ, мы указываем лишь общую точку для входного и выходного сигнала, то есть общую точку для переменного тока. И совсем не обязательно, чтобы база была местом встречи выходных и входных цепей постоянного тока.

Как правило, большинство цепей электронного прибора сходится к одному из выводов источника питания — в транзисторном усилителе к «плюсу» коллекторной батареи. И волею большинства этот «плюс» оказывается общим проводом, на который удобно ориентироваться при монтаже схем и особенно при их изучении. Поскольку к «плюсу» коллекторной батареи подключается и заземление, если оно, конечно, предусмотрено в данной схеме, то общий «плюсовый» провод очень часто называют «землей». А если какой-нибудь элемент схемы соединен с этой «землей», то о нем так и говорят — «заземленный резистор», или «заземленный конденсатор», или, наконец, «заземленный коллектор».

Одна и та же точка схемы может быть заземленной по переменному току и не быть заземленной по постоянному или наоборот. При монтаже на металлическом шасси к нему всегда подключается этот самый общий, заземленный провод, и тогда заземлить ту или иную деталь — это значит просто соединить ее с корпусом. При монтаже на изоляционной пластинке часто прокладывают земляную шину — толстый оголенный провод, к которому удобно подключать детали, расположенные в разных концах монтажа (рис. 44—2).

Вы уже знаете, что соединение с общей «землей» (металлическое шасси, монтажная шина) имеет свое условное обозначение — небольшой черный прямоугольник. Разумеется, все прямоугольники «земля» на одной и той же схеме нужно представить себе соединенными единым, общим проводом. Научиться прослеживать электрические цепи, которые проходят через «землю», может быть, и не очень просто, но научиться этому необходимо для всякого, кто хочет читать радиосхемы.

На листках А, Б, В, Г рис. 79 показано несколько вариантов одной и той же схемы. Первый из них (листок А) нам уже хорошо известен — это типичный усилитель по схеме ОЭ, элементы которого встречались на рис. 75 и на рис. 78. В качестве пояснения к схеме отдельно изображены цепи постоянного тока (листок а") и переменного тока (листок а') этого усилителя. На листке Б вы видите другое изображение предыдущей схемы: вместо общего провода, соединенного с «плюсом» коллекторной батареи, изображено несколько соединений с корпусом, несколько заземлений.

Рис. 79. Общий провод, к которому подключаются многие элементы схемы, часто называют «землей».

На примере схем А и Б легко проследить пути перехода от одного способа изображения общего провода к другому. Но, конечно, не в этом состоит наша главная задача. Она прежде всего сводится к тому, чтобы показать, как один и тот же элемент может быть заземленным по переменному току и не быть заземленным по постоянному.

На листке В приводится еще один вариант той же схемы, хотя на практике почти и не встречающийся, но для учебных целей очень удобный. В этом варианте заземлен не «плюс», а «минус» батареи, и поэтому эмиттер, который должен быть соединен с «плюсом», уже нельзя заземлить по постоянному току. Но по переменному току эмиттер по-прежнему остается заземленным — он соединен с «землей» («корпусом») через конденсатор С_ф. Поэтому, как и прежде, остаются заземленными источник сигнала и резистор R_н~. В схемах А и Б они соединялись с эмиттером непосредственно или через «землю» («корпус»), а в схеме В соединение этих элементов с эмиттером осуществляется через «землю» и через конденсатор С_ф.