Схемы включения биполярных транзисторов.

Существует три основные схемы включения транзисторов. При этом один из электродов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Надо помнить, что под входом (выходом) понимают точки, между которыми действует входное (выходное) переменное напряжение. Основные схемы включения называются схемами с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Схема с общим эмиттером (ОЭ). Такая схема изображена на рисунке 1. Во всех книжках написано, что эта схема является наиболее распространненой, т. к. дает наибольшее усиление по мощности.

Рис. 1 - Схема включения транзистора с общим эмиттером

Услительные свойства транзистора характеризует один из главных его параметров - статический коэффициент передачи тока базы или статический коэффициент усиления по току?. Поскольку он должен характеризовать только сам транзистор, его определяют в режиме без нагрузки (R_к = 0). Численно он равен:

при U_к-э = const

Этот коэффициент бывает равен десяткам или сотням, но реальный коэффициент k_i всегда меньше, чем?, т. к. при включении нагрузки ток коллектора уменьшается.

Коэффициент усиления каскада по напряжению k_u равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного переменного напряжения. Входным является перемнное напряжение u_б-э, а выходным - перемнное напряжение на резисторе, или что то же самое, напряжение коллектор-эмиттер. Напряжение база-эмиттер не превышает десятых долей вольта, а выходное достигает едениц и десятков вольт (при достаточном сопротивлении нагрузки и напряжении источника E₂). Отсюда вытекает, что коэффициент усиления каскада по мощности равен сотням, тысячам, а иногда десяткам тысяч.

Важной характеристикой является входное сопротивление R_вх, которое определяется по закону Ома:

и составляет обычно от сотен Ом до едениц килоом. Входное сопротивление транзистора при включении по схеме ОЭ, как видно, получается сравнительно небольшим, что является существенным недостатком. Важно также отметить, что каскад по схеме ОЭ переворачивает фазу напряжения на 180°

К достоинствам схемы ОЭ можно отнести удобство питания ее от одного источника, поскольку на базу и коллектор подаются питающие напряжения одного знака. К недостаткам относят худшие частотные и температурные свойства (например,в сравнении со схемой ОБ). С повышением частоты усиление в схеме ОЭ снижается. К тому же, каскад по схеме ОЭ при усилении вносит значительные искажения.

Схема с общей базой (ОБ). Схема ОБ изображена на рисунке 2.

Рис. 2 - Схема включения транзистора с общей базой

Такая схема включения не дает значительного усиления, но обладает хорошими частотными и температурными свойствами. Применяется она не так часто, как схема ОЭ.

Коэффициент усиления по току схемы ОБ всегда немного меньше еденицы:

т. к. ток коллектора всегда лишь немного меньше тока эмиттера.

Статический коэффициент передачи тока для схемы ОБ обозначается? и определяется:

при u_к-б = const

Этот коэффициент всегда меньше 1 и чем он ближе к 1, тем лучше транзистор. Коэффициент усиления по напряжению получается таким же, как и в схеме ОЭ. Входное сопротивление схемы ОБ в десятки раз ниже, чем в схеме ОЭ.

Для схемы ОБ фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует, то есть фаза напряжения при усилении не переворачивается. Кроме того, при усилении схема ОБ вносит гораздо меньшие искажения, нежели схема ОЭ.

Схема с общим коллектором (ОК). Схема включения с общим коллектором показана на рисунке 3. Такая схема чаще называется эмиттерным повторителем.

Рис. 3 - Схема включения транзистора с общим коллектором

Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь. Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме ОЭ. Коэффициент усиления по напряжению приближается к единице, но всегда меньше ее. В итоге коэффициент усиления по мощности примерно равен k_i, т. е. нескольким десяткам.

В схеме ОК фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным - потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Входное сопротивление схемы ОК довольно высокое (десятки килоом), а выходное - сравнительно небольшое. Это является немаловажным достоинством схемы.

17)

Тиристор — полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или более p-n переходов, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.

Тиристоры имеют широкий диапазон применений (регуляторы мощности, управляемые выпрямители, генераторы импульсов и др.), выпускаются с рабочими токами от долей ампера до тысяч ампер и с напряжениями включения от единиц до тысяч вольт.

Регулировка выходного напряжения выпрямителя может осуществляться разными способами. Регулируемый трансформатор или автотрансформатор, включенный в схему выпрямителя, дает возможность изменять амплитуду переменного напряжения, подводимого к вентилям, и тем самым устанавливать желаемое выпрямленное напряжение.

Однако такие трансформаторы громоздки и имеют малую надежность из-за переключаемых или скользящих контактов.

Регулировка постоянного напряжения на нагрузке, достигаемая делителем напряжения или реостатом, включенным между выходом выпрямителя и нагрузкой, связана с большими потерями мощности.

Классификация тиристоров происходит по следующим признакам: по количеству их выводов, по способу выключения и управления, по виду вольтамперной характеристике и по ряду другим признакам.
В зависимости от количества выводов подразделяют:

·Тиристоры диодные или динисторы, которые имеют только два вывода (анод и катод).

·Тиристоры триодные имеют три вывода (анод, катод и управляющий электрод). К ним относятся: тиристоры, запираемые тиристоры, тиристор-диод и симистор.

·Тиристоры четырехэлектродные или тетродные имеют четыре вывода (пару входных и пару выходных электродов). К ним относят тиристорную оптопару.

По виду ВАХ подразделяют на:

·тиристоры, которые не проводят в обратном направлении (динисторы, тиристоры и запираемые тиристоры);

·тиристоры, которые проводят в обратном направлении (тиристор-диод);

·симметричные тиристоры, которые переключаются в открытое состояние в любых направлениях (симисторы или триаки).

По виду выключения тиристоры классифицируют на незапираемые (выключение возможно только по выходной анодной цепи) и запираемые (выключение обеспечивается по входной управляющей цепи).
В зависимости от того, каким сигналом осуществляется управление тиристором, они подразделяют на тиристоры, которые управляются внешним электрическим сигналом; фототиристоры, управляемые внешним оптическим сигналом; оптотиристоры – управляются внутренним оптическим сигналом, генерируемым излучателем.

Для обозначения отечественных тиристоров приняты следующие буквы русского алфавита:

·Т – тиристор (общее обозначение) и как тиристор, не проводящий в обратном направлении;

·ТП – тиристор, который проводит в обратном направлении;

·ТД – тиристор –диод, который проводит в обратном направлении и его обратные параметры нормируются;

·ТЛ – лавинный тиристор, работа которого допускается при лавинном пробое в обратном направлении;

·ТС – симметричный тиристор (симистор);

·ТФ – фототиристор;

·ТО – оптотиристор или тиристорная оптопара;

По своим динамическим свойствам тиристоры также подразделяют на подклассы:

·Ч – быстровыключающиеся, при которых нормируется время выключения;

·И – быстровключающиеся, при которых нормируется время включения;

·Б – быстродействующие тиристоры, в которых нормируется время включения и время выключения.

18)Структура тиристора

Тиристором называется управляемый трехэлектродный полупроводниковый прибор, состоящий из чередующихся четырех кремниевых слоев типа р и n. Полупроводниковый прибор с четырехслойной структурой представлен на рис. 1.

Крайнюю область р-структуры, к которой подключается положительный полюс источника питания, принято называть анодом, а крайнюю область n, к которой подключается отрицательный полюс этого источника, - катодом.

Рис.1. Структура и обозначение тиристора

 

Тиристоры - многослойные структуры с чередующимися электронно-дырочными областями, двухэлектродные тиристоры называют денисторами, трехэлектродные - тринисторами. Иногда тиристоры называют кремниевыми управляемыми вентилями, что подчеркивает их основное назначение в силовой электронике - управление мощностью в нагрузке. На рис. 70 приведены примеры некоторых возможных структур тиристоров и их графические обозначения.

Рис. 70. Примеры структур тиристоров: динисторы (а, г), управляемые тиристоры (б, в, д, е). Обозначения: А - анод, К - катод, У - управляющий электрод.

Принцип действия тиристора

Тиристор имеет два силовых контакта, пропускающих рабочий ток (катод и анод) и могут иметь управляющий электрод. Тиристор может находиться в двух состояниях: закрытом и открытом. Эти состояния обладают существенно различным сопротивлением между силовыми электродами. В закрытом состоянии сопротивление велико и ток через тиристор не идёт. Открывается тиристор при достижении между силовыми электродами напряжения открывания или током на управляющем электроде. В открытом состоянии сопротивление тиристора резко падает и он проводит ток. Закрытие тиристора происходит при отключении тока или смене его знака.

 

19) Симиcmop - полупроводниковый прибор, который широко используется в системах, питающихся переменным напряжением. Упрощенно он может рассматриваться как управляемый выключатель. В закрытом состоянии он ведет себя как разомкнутый выключатель. Напротив, подача управляющего тока на управляющий электрод симис-тора ведет к переходу его в проводящее состояние. В это время симистор подобен замкнутому выключателю.

При отсутствии управляющего тока симистор во время любого полупериода переменного напряжения питания неизбежно переходит из состояния проводимости в закрытое состояние.

Кроме работы в релейном режиме в термостате или светочувствительном выключателе, разработаны и широко используются системы регулирования, функционирующие по принципу фазового управления напряжением нагрузки, или, другими словами, плавные регуляторы.

Структура симистора

Симистор можно представить двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно. Он пропускает ток в обоих направлениях. Структура этого полупроводникового прибора показана на рис. 8. Симистор имеет три электрода: один управляющий и два основных для пропускания рабочего тока.

Рис.8. Структура симистора

Функционирование симистора

Симистор открывается, если через управляющий электрод проходит отпирающий ток или если напряжение между его электродами А1 и А2 превышает некоторую максимальную величину (на самом деле это часто приводит к несанкционированным срабатываниям симистора, происходящим при максимуме амплитуды напряжения питания).

Симистор переходит в закрытое состояние после изменения полярности между его выводами А1 и А2 или если значение рабочего тока меньше тока удержания I_у.

Отпирание симистора

В режиме переменного питания смена состояний симистора вызывается изменением полярности напряжения на рабочих электродах А1 и А2. Поэтому в зависимости от полярности управляющего тока можно определить четыре варианта управления симистором, как показано на рис. 9.

Каждый квадрант соответствует одному способу открывания симистора. Все способы кратко описаны в табл. 1.

Рис.9. Четыре возможных варианта управления симистором

Таблица 1. Упрощенное представление способов открывания симистора

Квадрант	VA2-A1	VG-A1	IGT	Обозначение
I	>0	>0	Слабый	+ +
II	>0	<0	Средний	+ -
III	<0	<0	Средний	- -
IV	<0	>0	Высокий	- +

20)Способы управления тиристорами;

Возможны три способа управления тиристорами: с помощью сигнала управления; превышением напряжения переключения; быстро нарастающим напряжением du/dt (второй и третий способы применяются в основном для включения диодных тиристоров).

Практически включение тиристоров осуществляется одним из следующих способов:

·увеличение прямого напряжения до U ПЕР;

·увеличением тока управления I У;

·подачей импульса напряжения с крутым фронтом и величиной ниже напряжения переключения на постоянном токе.

 

При таком включении осуществляется бросок емкостного тока через барьерные емкости переходов.

Для перехода тиристора из открытого состояния в закрытое необходимо уменьшить основной ток ниже тока удержания I УД. Это можно осуществить одним из следующих способов:

·разрывом цепи основного ток;

·снижением напряжения до величины, при которой ток станет меньше тока удержания;

·сменой полярности напряжения;

·пропуском кратковременного импульса тока обратного направления, например, от предварительно заряженного конденсатора.

Отдельные типы тиристоров можно выключить подав на управляющий электрод импульс обратной полярности (запираемые тиристоры). В обычных тиристорах этого делать нельзя, т.к. ток управления должен быть равен основному току, а это может привести к пробою эмиттерного перехода.

21)Оптоэлектронные приборы. Классификация;

Оптоэлектронный прибор - это устройство, в котором при обработке информации происходит преобразование электрических сигналов в оптические и обратно. Существенная особенность оптоэлектронных устройств состоит в том, что элементы в них оптически связаны, а электрически изолированы друг от друга. Оптико-электронные приборы очень разнообразны по устройству, принципу действия и применению. Развитие оптико-электронных приборов приводит к появлению новых устройств и возможности новых применений. Существует ряд основных признаков, кото-рые используются для классификации оптико-электронных приборов.

Одним из основных признаков классификации может служить используемая область спектра: ультрафиолетовая (1—380 нм), видимая (380—780 нм) и инфракрасная (780 нм — 1 мм).

Ширина интервала длин волн, где прибор обладает заданной чувствительностью, позволяет подразделить приборы на спектральные и интегральные. Спектральные приборы разлагают исследуемое излучение в спектр, фиксируют положение отдельных его участков и измеряют интенсивность того или иного участка спектра. Действие интегральных приборов основано на использовании неразложенного в спектр излучения.

Способ использования информации определяет, является ли прибор автоматиче­ским, где действия человека по использованию информации либо полностью устранены, либо значительно облегчены и упрощены, или индикационным, где прибор выдает ин­формацию, а решение о действиях при данной информации возлагается на человека.

В зависимости от используемого источника облучения предмета оптико-электронные приборы подразделяют на две основные группы: группу активных, в кото­рых используется искусственный источник излучения, и группу пассивных, восприни­мающих собственное излучение объектов и фонов либо отраженное ими излучение есте­ственных источников (например, Солнца). Такое деление приборов оказалось наиболее подходящим для приборов специального назначения.

Основные признаки классификации не являются единственными. Приборы, напри­мер, могут быть подразделены по характеру выполняемых функций на информационные, измерительные и следящие. Информационные приборы преобразуют с максимальной точностью все детали излучающего объекта и фона в электрический сигнал, по которому восстанавливается видимое изображение или исследуются характеристики излучения. Измерительные приборы предназначаются для измерения только некоторых характери­стик объектов при отображении их в воспринимаемом прибором излучении (размеров, прозрачности, скорости и т. д.). С помощью приборов следящей группы осуществляются автоматическое регулирование технологических процессов и автоматическое сопровож­дение излучающих объектов. Для них характерно наличие исполнительных устройств, с помощью которых производятся действия, соответствующие полученной информации.

Часто существенной оказывается классификация по используемому в приборе яв­лению, сопутствующему распространению лучистого потока в различных средах: прелом­ лению, поглощению, отражению, интерференции, люминесценции, поляризации. В таких случаях приборы называют соответственно интерференционными, люминесцентными, поляризационными и др.

Кроме основной классификации, подразделяющей все оптико-электронные прибо­ры на определенные группы, существуют частные классификации в пределах каждой группы. Разветвленную классификацию имеют, например, спектральные приборы. Очень обширна классификация каждой группы приборов, подразделенных по используемой об­ласти спектра.

Деление приборов по каким-либо основным признакам не исключает того, что оп­ределенная по одному признаку группа приборов может, в свою очередь, подразделяться по другим основным признакам. Спектральные приборы могут быть автоматическими и индикационными, активными и пассивными.

Частные классификации различных групп рассматриваются при изучений прибо­ров.

Требования, предъявляемые к приборам различных групп, могут сильно отличаться в зависимости от назначения и вида приборов. Насколько разнообразны оптико-электронные приборы, настолько и различна формулировка этих требований. При класси­фикации по основным признакам следует учитывать только общие для данной группы требования, соответствующие выполняемым функциям.

 

 

22.

1. Приборы для преобразования света в электрический ток: фото-сопротивления (фоторезисторы), фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры, пироэлектрические приёмники, приборы с зарядовой связью (ПЗС), фотоэлектронные умножители (ФЭУ)

2. Приборы для преобразования тока в световое излучение: различного рода лампы накаливания, электролюминесцентные индикаторы, полупроводниковые светодиоды и лазеры (газовые, твердотельные, полупроводниковые).

3. Приборы для преобразования тока в световое излучение: различного рода лампы накаливания, электролюминесцентные индикаторы, полупроводниковые светодиоды и лазеры (газовые, твердотельные, полупроводниковые).

4. Приборы для применения в различных электронных устройствах: оптоэлектронные интегральные схемы- интегральные микросхемы, в которых осуществляется оптическая связь между отдельными узлами или компонентами с целью изоляции их друг от друга (гальванической развязки).

23. Усилительным транзистором принято называть транзистор с резисторами, конденсаторами и другими деталями, которые обеспечивают ему условия работы как усилителя.

Транзистор в режиме уси­ления. Для иллюстрации ра­боты транзистора в этом ре­жиме проведи следующую серию опытов с тем же транзистором. Первый опыт проиллюстрирован на рис. 29. Это простейший одно-транзисторный усилитель низкой частоты (НЧ). Зажи­мы слева («Вход»), ку­да подводится усиливаемый низкочастотный сигнал, яв­ляются входом, а участок коллекторной цепи транзис­тора, в которую включена нагрузка — телефоны BI — выходом усилителя НЧ.

Между базой транзисто­ра и минусовым проводни­ком батареи GB, питающей усилитель, включи резистор Re, сопротивление которого подбери опытным путем (что на схемах обозначают звездочкой). Через него на базу должно подаваться не­большое, около 0,1...0,15 В, начальное отрицательное на­пряжение, именуемое смещением. Напряжение смеще­ния создает в базовой цепи ток, приоткрывающий тран­зистор. Резистором R_б устанавливают исходный ток кол­лектора I_К|соответствующий работе транзистора в ре­жиме усиления. Без смещения транзистор будет иска­жать усиливаемый сигнал.

Конденсатор С_раз на входе усилителя является разде­лительным элементом: не оказывая заметного сопротив­ления колебаниям НЧ, то есть электрическим колебани­ям звукового диапазона, он в то же время должен пре­пятствовать замыканию постоянной составляющей базо­вой цепи транзистора на плюсовой проводник батареи питания через источник усиливаемого сигнала. Роль раз­делительного, или связывающего элемента, может вы­полнять электролитический конденсатор любого типа (ЭМ, К50-3, К50-6) емкостью 5... 10 мкФ на номинальное напряжение 6...10 В.

 

 

24. Задание тока базы с помощью одного резистора. Схема транзисторного каскада с общим эмиттером представлена на рис. 10.5. Режим, в котором работает каскад, можно определить, построив его нагрузочную линию на выходной характеристике транзистора. Данный способ позволяет описать поведение транзистора в режимах насыщения, усиления и отсечки. Режим насыщения определяется следующим условием: ток коллектора не управляется током базы:

 

IKH — ток коллектора насыщения, определяется сопротивлением RK в цепи коллектора и напряжением источника питания ЕК:

 

Этот режим характеризуется низким падением напряжения коллектор-эмиттер (порядка 0.1 В). Для перевода транзистора в этот режим необходимо в базу транзистора подать ток, больший чем ток насыщения базы Iвн:

 

 

Ток насыщения базы задается с помощью резистора Rвн с сопротивлением, равным:

 

где UБЗО - пороговое напряжение перехода база-эмиттер. Для кремниевых транзисторов Uвзо= 0.7 В. В режиме усиления ток коллектора меньше тока 1кн и описывается уравнением нагрузочной прямой:

 

Рабочая точка в статическом режиме задается током базы и напряжением на коллекторе. Она определяется точкой пересечения нагрузочной прямой и выходной характеристики транзистора. Базовый ток транзистора определяется как ток через сопротивление в цепи базы Ев (см.рис. 20.5):

 

Ток коллектора вычисляется по формуле:

 

Напряжение'коллектор-эмиттер определяется из уравнения нагрузочной прямой:

 

В режиме отсечки ток коллектора равен нулю и не создает на резисторе Rк падения напряжения. Следовательно, напряжение Uкэ максимально и равно напряжению источника питания Ек. Ток коллектора с учетом тепловых токов определяется из следующего выражения:

 

где Iкэо, IKBO - обратные токи переходов коллектор-эмиттер и коллектор-база соответственно. Коэффициент нестабильности тока коллектора (S) из-за влияния тепловых токов в схеме определяется как:

 

Как следует из этого выражения, при рассматриваемом способе задания тока базы коэффициент нестабильности зависит от статического коэффициента передачи, который для транзисторов одного и того же типа может сильно различаться. 2. Задание тока базы с помощью делителя напряжения. NPN-транзистор. Схема задания тока базы NPN транзистора с помощью делителя напряжения в каскаде с общим эмиттером представлена на рис. 10.6. Аналогично пункту 1, рассмотрим режимы насыщения, усиления и отсечки. Ток коллектора в режиме насыщения описывается следующим выражением:

 

Независимо от сопротивления резисторов R1 и R2 делителя напряжения ток насыщения базы определяется из выражения:

 

 

а напряжение Uб на базе равно:

 

Это же напряжение задается делителем напряжения. Зная Ек и Uб, можно определить отношение сопротивлений плеч делителя:

 

Суммарное сопротивление делителя обычно выбирается так, чтобы ток, протекающий через него был примерно в 10 раз меньше тока коллектора. Составив систему уравнений и решив её, можно найти сопротивления R1 и R2 плеч делителя, которые обеспечивают ток базы, необходимый для перевода транзистора в режим насыщения. Аналогичным образом каскад рассчитывается и в усилительном режиме, но с учетом следующих выражений. Ток коллектора в усилительном режиме описывается уравнением нагрузочной прямой:

 

где Uэ = IэRэ, Iэ - ток эмиттера.

Ток базы определяется из выражения:

 

Ток коллектора связан с током эмиттера следующим выражением:

 

и Напряжение на базе транзистора равно:

 

Далее рассчитываются сопротивления R1 и R2 делителя напряжения. Суммарное сопротивление делителя должно обеспечивать больший по сравнению с током базы ток делителя (обычно ток делителя берут в 10 раз меньше тока коллектора). Рабочая точка определяется пересечением нагрузочной прямой и выходной характеристики транзистора. При известных значениях сопротивлений R1 и R2 ток базы транзистора равен:

 

где Uб - напряжение на базе транзистора. Если BR э >> R2, то:

 

Ток эмиттера определяется по падению напряжения на сопротивлении Rэ в цепи эмиттера и вычисляется как разность потенциалов

 

Значение напряжения коллектор-эмиттер Uкэ вычисляется по закону Кирхгофа: Uкэ = Eк-IкRк-IэRэ.

Коэффициент нестабильности тока коллектора (S) из-за влияния тепловых токов в схеме при условии, что Uэ > UБЭО определяется как:

 

где

 

Как следует из этого выражения, при данном способе задания тока базы коэффициент нестабильности определяется элементами схемы и практически не зависит от характеристик транзистора, что улучшает стабильность рабочей точки. PNP-транзиcтор. Схема задания тока базы с помощью делителя напряжения в каскаде с общим эмиттером на PNP-транзисторе представлена на рис. 10.7. Для данной схемы справедливы выражения, приведенные в предыдущем пункте для схемы с NPN-транзистором, со следующей поправкой: полярность напряжений и направления токов нужно поменять на обратные.

 

25. В двухтактных усилителях (звуковых или радиочастотных) используются два транзистора, включенных на балансной схе­ме. Выходная мощность двухтактного усилителя более чем в два раза выше выходной мощности, получаемой в однотактной схеме. Кроме того, в двухтактной схеме снижается содержание четных гармоник в сигнале, поэтому для данного напряжения питания усилитель позволяет получать большую неискаженную мощность.

Рис. 1.14. Двухтактная схема с бестрансформаторным выходом.

Как уже обсуждалось в разд. 1ЛО, на входы двухтактного усилителя, собранного на одинаковых транзисторах, необходи­мо подавать сигналы, сдвинутые по фазе на 180°. Поэтому при работе в классе С или В транзисторы попеременно открывают­ся в каждом периоде входного сигнала; полный выходной сиг­нал получается при сложении сигналов каждой половины в вы­ходном трансформаторе. При работе в классе А проводимости транзисторов усилителя в каждом полупериоде входного сигна­ла различны. Поэтому, когда ток первого транзистора увеличи­вается, ток второго транзистора уменьшается. Таким образом, на вторичной обмотке трансформатора выделяется суммарная мощность выходных сигналов двух транзисторов.

Рис 1.15. Бестрансформаторный двухтактный усилитель низкой частоты на транзисторах с проводимостью разного типа.

Два варианта построения схем двухтактных усилителей бы­ли рассмотрены в разд. 1.10 (рис. 1.13). На рис. 1.14 показан еще один тип схемы двухтактного усилителя низкой частоты. Здесь используется входной трансформатор с двумя вторичны­ми обмотками, а выходной трансформатор отсутствует. Как и в других транзисторных усилителях, транзисторы n — р — n-типа, изображенные на рис. 1.14, а можно заменить транзисторами р — n — р-типа, изменив соответствующим образом полярность источников питания. Как можно видеть из рис. 1.14, отрица­тельное напряжение, поступающее от источника питания В₂ че­рез катушку громкоговорителя, создает необходимое прямое смещение эмиттерного перехода транзистора Т₂. Так как ниж­ний вывод источника питания В₂ и коллектор Т₂ заземлены, то потенциал коллектора Т₂ выше потенциала эмиттера, что необ­ходимо для создания обратного смещения коллекторного пеое-хода. Требуемый положительный потенциал базы транзистора Т₂ относительно эмиттера обеспечивается при помощи делителя напряжения на резисторах R₁ и R₂; делитель связан с источни­ком питания В₂ через заземленный коллектор транзистора Т₂. Полярность падений напряжений на резисторах указана на ри­сунке; как можно видеть, потенциал базы Т₂ положителен от­носительно эмиттера.

Прямое смещение для транзистора Т₃ также создается де­лителем напряжения на резисторах Rз и R₄, подключенных к батарее В₁. Падение напряжения на резисторе R₄ обеспечивает положительный потенциал базы транзистора T₃ и отрицатель­ный потенциал эмиттера. Отрицательный вывод батареи В₁ со­единен непосредственно с эмиттером транзистора T₃, а необхо­димое обратное смещение коллекторного перехода этого тран­зистора создается подключением коллектора к положительно­му выводу батареи В₁ через катушку громкоговорителя.

Как показано на рисунке, входной трансформатор имеет две вторичные обмотки, что обеспечивает поступление входных на­пряжений на двухтактный усилитель в противофазе, т. е. сиг­нал, приложенный к базе одного транзистора, находится в про­тивофазе с сигналом базы другого транзистора.

Коллекторно-эмиттерные цепи транзисторов Т₂ и T_z как бы включены последовательно с источниками питания. Оба тран­зистора соединены с катушкой индуктивности громкоговорите­ля так, что указанные элементы образуют мост, эквивалентная схема которого приведена на рис. 1.14, б. Если транзисторы хо­рошо подобраны, то падения напряжений на них будут равны. А если напряжения источников питания одинаковы и равны их внутренние сопротивления, то мост окажется сбалансирован­ным и постоянный ток через катушку громкоговорителя будет равен нулю. Когда на вторичных обмотках входного трансформатора появится звуковой сигнал, то на базу одного транзисто­ра поступит положительная полуволна, а на базу другого — от­рицательная. В связи с этим проводимость одного транзистора возрастет, а другого уменьшится, через транзисторы потекут разные токи и мост разбалансируется. Разбаланс моста приве­дет к появлению сигнального напряжения на катушке громкого­ворителя, и, следовательно, через нее потечет ток сигнала, а в громкоговорителе появится звук.

Сопротивление катушки громкоговорителя, необходимое для согласования с транзисторным двухтактным усилителем, намно­го меньше сопротивления, требуемого для согласования с двух­тактным усилителем на лампах. Так как транзисторные схемы имеют малое выходное сопротивление, они хорошо согласуются с низкоомными громкоговорителями.

На рис. 1.15 показана схема двухтактного усилителя на двух транзисторах с проводимостью разного типа. В этой схеме тран­зистор ti не является фазоинвертором, поскольку с его выхода на базовые входы транзисторов Т₂ и T_z (подаются сигналы од­ной и той же фазы и полярности. Предположим, что на входы транзисторов поступает положительная полуволна сигнала. Положительный входной сигнал увеличивает прямое смещение транзистора Т₂ n — р — n-типа, а следовательно, и его проводи­мость. Прямое же смещение транзистора 7з и его проводимость при этом уменьшаются, поскольку это транзистор с другим ти­пом проводимости. Таким образом, действие входного сигнала на транзистор Т₅ обратно действию на транзистор Т₂.

При отрицательном входном сигнале прямое (Смещение тран­зистора Т₂ уменьшается, а транзистор а Т₃ увеличивается. Теперь проводимость Т₂ уменьшилась, а проводимость Т₃ увеличилась, т. е. схема, собранная на транзисторах с проводимостью разно­го типа, обеспечивает такие же выходные параметры, как схе­ма двухтактного усилителя на транзисторах одного типа с фа-зоинвертором или трансформатором. Таким образом, в послед­ней схеме также реализуется двухтактный режим работы, при котором в одни моменты времени на резистор R& поступает по­ложительный сигнал через R₆, а в другие моменты — отрица­тельный через R₇. Следовательно, в положительные полуперио­ды сигнал на громкоговоритель поступает через резистор R_&, а в отрицательные через резистор R? Цепочка R₄C₄ обеспечи­вает отрицательную обратную связь в схеме (см. разд. 1.8). В качестве резистора R₅ служит термистор, сопротивление ко­торого меняется при изменениях температуры. Этим достига­ется стабилизация токов и напряжений транзисторов.

При работе громкоговорителя резистор rq отключен. Если же в гнездо вставить штекер телефона, то громкоговоритель отключается, а последовательно с телефоном для предохране­ния его от перегрузок включается резистор сопротивлением 120 Ом. Это стандартный способ подключения телефона, при­чем величина сопротивления резистора может достигать 330 Ом. Иногда в схемах такого типа исключают разделительный кон­денсатор Cs, а нижний вывод громкоговорителя присоединяют непосредственно к земле. Конденсатор Cs (220 мкФ) представ­ляет собой малое реактивное сопротивление для сигналов зву­ковых частот и поэтому заземляет их. Так как выводы транзи­стора Т₂ имеют более высокие потенциалы относительно зем­ли,