Шаг за шагом. Транзисторы - Сворень Рудольф Анатольевич - Страница 53

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 Uвых, которое возникает на нагрузке Rн.

По нагрузке Rн 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 Uн=, а с появлением сигнала оно меняется «вверх» и «вниз» от постоянного. А это значит, что напряжение Uн содержит и постоянную Uн= и переменную Uн~ 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 Rн и цепочка Rн~Ср (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 Rн, и осуществляется такое соединение следующим образом. Один конец цепочки Rн~Ср соединен с коллектором, а другой — с эмиттером. Между коллектором и эмиттером включена и нагрузка Rн: ее верхний (по схеме) конец также подключен к коллектору, а другой — соединен с эмиттером для переменного тока (часто говорят «по переменному току») через конденсатор Сф.

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

Однако один из участков делителя, а именно конденсатор Ср имеет разное сопротивление для постоянного и переменного тока. Поэтому постоянная Uн= и переменная Uн~ составляющие напряжения Uн на нагрузке распределяются на делителе Rн~Ср 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 Uн~ приложена к резистору Rн~. Это и есть переменное выходное напряжение Uвых «в чистом виде».

Обо всем этом можно сказать и иначе. Под действием напряжения Uн, приложенного к цепочке Rн~Ср, в ней возникает ток. Но постоянный ток в этой цепочке под действием постоянной составляющей Uн= не возникнет. Его не пропустит конденсатор Ср, который для постоянного тока представляет собой разрыв цепи. Поэтому по цепочке Rн~Ср идет лишь переменный ток, созданный переменной составляющей напряжения Uн~. Предполагается, что емкость конденсатора достаточно велика и он не оказывает сопротивления переменному току. Таким образом, переменный ток встречает лишь сопротивление резистора Rн~ и именно на нем создает напряжение Uвых. 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 Сф. Поэтому, как и прежде, остаются заземленными источник сигнала и резистор Rн~. 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 Сф.