Транзистор?.. Это очень просто!

Л. — Да, Незнайкин. Ты не забыл, что это наилучший способ решить противоречие между высокой избирательностью и верным воспроизведением музыки.

Невидимая опасность

Н. — Я все больше убеждаюсь, что если заводы, выпускающие катушки индуктивности, правильно выполняют свою работу, то я не столкнусь ни с какими трудностями при реализации своих каскадов высокой и промежуточной частоты.

Л. — Я вынужден охладить твой пыл. В транзисторе имеется скрытая опасность, которая может причинить немало неприятностей.

Н. — Ну так что же, я предпочитаю сражаться с открытым забралом. Что же представляет собой эта твоя новая ловушка?

Л. — Это внутренняя емкость между коллектором и базой. Если на входе и на выходе ты имеешь контуры, настроенные на одну частоту, то этой емкости (которая может быть порядка нескольких десятков пикофарад) достаточно, чтобы образовать между контурами связь, превращающую мирный транзистор в генератор высокочастотных колебаний.

Н. — Вспомни, что для предотвращения подобных связей, возникающих из-за емкости между анодом и сеткой в лампах-триодах, между этими электродами устанавливают экранирующую сетку, на которую подается постоянный потенциал, я подозреваю, что так же поступают и в транзисторах.

Л. — В некоторой мере ты прав: так устроены транзисторы p-n-i-p, о которых мы уже говорили. Слой беспримесного полупроводника (i) в определенном смысле играет роль экрана, снижающего емкость база — коллектор. В дрейфовых моделях транзисторов также имеется зона, удаляющая коллектор от базы. А при работе с обычными транзисторами для предотвращения самовозбуждения используют метод, предложенный для высокочастотных схем на лампах еще до изобретения тетродов.

Этот метод заключается в нейтрализации паразитной емкости путем приложения на управляющий электрод напряжений такой же амплитуды, но в противофазе. В ламповых схемах для этого использовался маленький «нейтродинный» конденсатор, который часть усиленного напряжения передавал на сетку в противофазе.

Н. — По-моему, это своего рода обратная связь, и в транзисторных схемах она должна подаваться на базу. Но как в этих условиях выполнить требование о противофазе? Нужно ли включать специальный фазоинверторный каскад?

Л. — К чему такие усложнения? Всегда можно найти точку, где напряжение будет в противофазе по отношению к напряжению на коллекторе. В случае трансформатора с ненастроенной вторичной обмоткой один из выводов этой обмотки и является такой точкой (рис. 116).

Рис. 116. Конденсатор С_н служит для нейтрализации действия внутренней емкости коллектор — база.

Н. — Следовательно, его просто соединяют с базой через конденсатор С_н, емкость которого подобрана так, чтобы напряжения имели ту же амплитуду, что и напряжения, проходящие через емкость коллектор — база. А почему нельзя применять этот же способ с трансформатором, у которого вторичная обмотка тоже настроена? Разве у него на одном из выводов вторичной обмотки не появляется напряжение с фазой, противоположной напряжению на первичной обмотке?

Л. — Увы, нет! После настройки вторичной обмотки напряжение на ее концах сдвинуто по фазе только на четверть периода. Это несколько усложняет дело, и для получения нейтрализующего напряжения приходится применять небольшую вспомогательную обмотку. Однако вместо нее можно сделать у первичной обмотки вывод для соединения с отрицательным полюсом источника питания. Тогда конец первичной обмотки, расположенный по другую сторону от части, соединенной с коллектором, будет иметь напряжение в противофазе с напряжением на коллекторе. И нам остается только сиять это напряжение и приложить его через конденсатор С_н к базе (рис. 117).

Рис. 117. Вариант схемы нейтрализации, применяемый в усилителях с полосовыми фильтрами.

Н. — А всегда ли нужно прибегать к нейтрализации в каскадах высокой и промежуточной частоты?

Л. — Нет. Часто затухания, вызванного малым сопротивлением транзисторов, достаточно, чтобы устранить всякую возможность самовозбуждения. А при транзисторах структуры p-n-i-p и дрейфовых транзисторах нейтрализация, как правило, не нужна вообще. Впрочем, заметь, Незнайкин, что я не изображал на схемах, чтобы сделать их более наглядными, никаких устройств температурной стабилизации (обратная связь с помощью резистора в цепи эмиттера), которые тоже применяются в каскадах высокой и промежуточной частоты.

Автоматическая регулировка усиления

Н. — Можно ли в транзисторных схемах сделать автоматическую регулировку усиления (АРУ), зависящую от величины принимаемых сигналов? Я хочу сказать — такую регулировку, которая бы служила не только для сглаживания замирания сигнала, но и для устранения любых колебаний принимаемого сигнала, как, например, при проезде автомобиля с приемником под металлическим мостом.

Л. — АРУ в транзисторных схемах строится по тем же принципам, что и в ламповых схемах. Ты знаешь, что усиление транзистора зависит от его крутизны, которая в свою очередь изменяется от тока эмиттера. Следовательно, изменяя смещение базы, можно изменять усиление. Если используется, как это обычно бывает, транзистор структуры р-n-р, то ток эмиттера, а следовательно, и усиление можно уменьшить, сделав базу менее отрицательной.

Н. — А, я догадался, для этой цели используют напряжение, снимаемое после детектирования и усредненное с помощью сопротивления, развязанного емкостью.

Л. — Правильно, однако и здесь следует иметь в виду, что управление транзистором требует не напряжения, а мощности. Поэтому часто приходится снимать регулирующее напряжение после усиления постоянной составляющей полученного от детектора сигнала. Позднее ты увидишь, что в этом нет ничего сложного.

Н. — А пока я вижу (рис. 118), что каскады высокой и промежуточной частоты управляются довольно простой системой АРУ.