Дальше: Рисунки [27, 42-45, 97, 104, 110-113, 118, табл.10]

Глава IV
ТЫСЯЧА И ОДНА СХЕМА

Лет десять назад, когда в продаже появились первые серийные транзисторы, многие любители начали строить карманные приемники. К тому времени в журнале «Радио» были опубликованы две-три схемы таких приемников, и именно они послужили основой для развития «приемниковой лихорадки». Причем большинство любителей просто копировало журнальные схемы, не отступая от них ни на шаг и даже в точности повторяя расположение деталей на монтажной плате.

Но вот прошло два-три года, и в журналах, книгах, сборниках появилось множество других схем, чем-то похожих, а чем-то различающихся. И сегодня радиолюбитель, который хочет собрать приемник или усилитель, часто задумывается, какую схему из всего этого множества схем выбрать? Нужно сразу сказать, что, несмотря на большое разнообразие, все простые любительские схемы делятся на сравнительно небольшое число основных групп. В пределах такой группы схемные решения зачастую очень похожи.

К основным группам схем, интересующих начинающего любителя, можно отнести собранные на двух-трех транзисторах приемники с головными телефонами (наушниками), схемы сравнительно простых, но уже на четырех — шести транзисторах приемников прямого усиления для громкоговорящего приема и схемы всеволновых супергетеродинных приемников. Усилители НЧ чаще всего разделяются на такие группы: усилители с выходной мощностью около 0,1 вт (100 мвт) и с маломощными (типа П41) транзисторами в выходном каскаде и усилители с мощными транзисторами (типа П214) и выходной мощностью 1–2 вт. И в той и в другой группе встречаются схемы, где громкоговоритель подключается к выходному каскаду через трансформатор или без него. Начинающие любители проявляют также интерес к простейшим схемам электромузыкальных инструментов и к приборам автоматики.

В этой главе вы найдете схемы, представляющие каждую из названных групп, причем в некоторых случаях принципиальные схемы дополнены монтажными, показывающими один из возможных вариантов (но не единственный!) расположения деталей на монтажной плате. При отборе схем обращалось внимание на такое их качество, которое можно назвать «типичностью». Иными словами, в отобранных схемах используются схемные элементы, которые наиболее часто встречаются в любительской аппаратуре. Кроме того, при отборе схем учитывалась простота их налаживания и сохранение основных параметров при некотором отклонении деталей от указанных на схемах величин.

Все приведенные схемы можно назвать практическими, потому что они были построены в любительских условиях, а некоторые перед* публикацией в книге специально проверялись, дорабатывались или разрабатывались заново. При желании можно в различных вариантах сочетать приведенные схемы (например, пристраивать усилитель НЧ от одного приемника к усилителю ВЧ от другого), менять отдельные схемные элементы (например, в качестве нагрузки включать в усилители ВЧ дроссели, намотанные на ферритовых кольцах вместо предусмотренных схемой резисторов) или даже менять целые схемные узлы (например, включив первый каскад усилителя НЧ по схеме ОК вместо схемы ОЭ). Можно также в некоторых пределах менять данные деталей схемы — уменьшать при необходимости сопротивление нагрузки, увеличивать емкость разделительных конденсаторов, вводить дополнительные развязывающие фильтры и т. п. В результате всех этих «комбинаций» можно получить огромное множество схем, и некоторые из них могут оказаться лучше своих «родителей».

Знания, приобретенные в предыдущих разделах книги, вполне достаточны, чтобы разобрать приведенные в этой главе практические схемы. Однако, прежде чем приступать к описанию конкретных схем, нам нужно сделать еще один и, кстати, очень важный для будущей практической работы шаг. Нам нужно познакомиться с конкретными типами транзисторов.

«…МАМЫ ВСЯКИЕ ВАЖНЫ!»

Если заглянуть в справочник по полупроводниковым приборам, то прежде всего бросается в глаза огромное количество типов транзисторов и диодов — многие десятки диодов с разными названиями, многие десятки разных транзисторов. Нужно ли такое многообразие? Нельзя ли обойтись несколькими основными типами диодов и транзисторов или, может быть, каким-нибудь одним универсальным, пригодным на все случаи жизни прибором? На эти вопросы приходится отвечать уклончиво — и да и нет.

Одним универсальным типом прибора — одним диодом или одним транзистором— обойтись, конечно, нельзя. Потому что нет, в частности, идеального диода, который и большой ток пропускал бы, и высокое обратное напряжение терпел бы (напоминаем о примечании на стр. 26), и малой емкостью обладал бы, и еще ко всему имел бы незначительный обратный ток и слабую зависимость параметров от температуры. Такой диод изготовить невозможно, а по некоторым показателям принципиально невозможно. Вот и приходится создавать разные приборы, принося в одном случае в жертву выпрямленный ток ради уменьшения емкости, в другом случае жертвуя допустимым напряжением ради выпрямленного тока, в третьем случае снижая все предельные параметры для уменьшения габаритов и т. д. Так появляется в наших справочниках несколько типов диодов, каждый из которых имеет свои отличительные особенности и свои области применения.

То же самое можно сказать и о транзисторах. В некоторых случаях приходится жертвовать частотными свойствами триода, мириться со сравнительно низкой предельной частотой усиления ради того, чтобы получить большую мощность. В других случаях конструкторы умышленно разрабатывают приборы с малыми размерами рn-переходов, а значит, со сравнительно небольшой выходной мощностью, пытаясь тем самым уменьшить собственные емкости транзистора и ослабить его влияние на высокочастотные цепи. В третьем случае приходится идти на ухудшение усилительных свойств транзистора, чтобы ослабить влияние температуры на его параметры. Одним словом, при разработке транзисторов, так же как и при разработке диодов, приходится в разных случаях приносить разные жертвы и создавать таким образом различные типы приборов для разных областей применения.

Есть еще два обстоятельства, определяющих ассортимент полупроводниковых приборов, в частности транзисторов. Одно из этих обстоятельств весьма неприятно, так как оно приводит к излишнему расширению ассортимента. Второе обстоятельство, наоборот, позволяет бороться с разбуханием ассортимента транзисторов, помогает создавать полупроводниковые приборы «без жертв», то есть обладающие сразу многими ценными свойствами.

То, что разработчики вынуждены создавать транзисторы нескольких разных типов, это, как говорится, еще полбеды.

Разные типы транзисторов плодятся при самом их производстве, причем у каждого основного типа появляется сразу несколько подтипов. Давайте для примера посмотрим, как и почему размножается семейство простейшего сплавного полупроводникового триода со структурой р-n-р.

Сплавной транзистор с такой структурой получается в результате большого числа сложных и тонких технологических операций, некоторые из них названы на рис. 90.

Рис. 90. Производство транзистора — это большой комплекс сложных технологических операций.

При вытягивании кристалла германия в него вводится донорная примесь, и во всем кристалле создается n-проводимость. Затем кристалл разрезают на плоские пластины, которые тщательно шлифуют и в свою очередь разрезают на мелкие кристаллики. Каждый такой кристаллик — основа транзистора, его будущая база, в которую нужно вплавить эмиттер и коллектор.

Для вплавления эмиттера основной кристаллик с проводимостью р-типа помещают в небольшую металлическую кассету (рис. 91) и туда же укладывают заранее приготовленную микроскопическую крупинку индия. Затем кассету закрывают и устанавливают в печь, температура в которой достигает 500 градусов. В этой печи индий вплавляется в кристаллик германия, и в месте вплавления образуется эмиттерный рn-переход.

Рис. 91. Основные этапы производства сплавных и диффузионных транзисторов.

Затем кассету вынимают, переворачивают и с противоположной стороны вводят вторую крупинку индия, несколько большей величины, чем первая. Еще одна установка в печь, еще одно вплавление индия в германий — и еще один, на этот раз коллекторный pn-переход готов. Мы расчленили весь процесс лишь для наглядности: обычно эмиттер и коллектор вплавляют одновременно, при этом в печь устанавливают сразу большое количество кассет.

Весь процесс вплавления описан нами крайне упрощенно. В действительности подготовка к вплавлению включает в себя ряд ювелирных операций, которые производятся под микроскопом. А само вплавление идет при строгом контроле температуры печи и времени пребывания в ней кристаллов с добавками.

Однако как бы точно ни производилась подготовка к вплавлению и как бы строго операторы ни следили за этим процессом, он, по сути дела, протекает «заочно» — никто не может точно сказать, что в тот или иной момент происходит в той или иной кассете, находящейся в печи. Кристаллики основного полупроводника и вплавляемые в них крупинки индия не бывают абсолютно одинаковыми, и в основном поэтому сам ход процесса при образовании рn-переходов в разных кассетах тоже несколько отличается. В итоге в одной и той же группе кассет образуются транзисторы с разными параметрами.

Например, с разным содержанием неосновных носителей в области базы, а значит, с различными обратными токами коллектора (рис. 17) или с разной толщиной базы, поэтому и с разным коэффициентом усиления по току (рис. 35). Кроме того, транзисторы, у которых получилась более толстая база, работают на более низких частотах, так как одно из препятствий для повышения частоты сигнала — это запаздывание зарядов при диффузии их через базу. Заряды просто не поспевают за быстрым изменением высокочастотного сигнала.

После установки кристаллика с двумя рn-переходами в корпус многие параметры получившегося транзистора измеряют и формируют несколько групп приборов со схожими параметрами. Так и появляется вынужденный широкий ассортимент транзисторов, которые, конечно, вполне могли бы быть одним типом, если бы все технологические процессы шли абсолютно одинаково. В частности, такие транзисторы, как П13, П13А, П13Б, П14, П15, П16, П16А, П16Б, получались в результате единого технологического процесса изготовления сплавных рn-переходов только за счет разброса их параметров.

Если трудности полупроводниковой технологии увеличивают число различных типов транзисторов, то совершенствование технологии, применение новых технологических принципов, позволяет уменьшить излишне богатый ассортимент приборов. Так, например, получение рn-переходов методом диффузии позволяет создавать транзисторы, одинаково хорошо работающие и на низких, и на высоких частотах, вплоть до нескольких сот Мгц.

Сущность диффузионной технологии отражена в самом ее названии. Основой транзистора р-n-р здесь, так же как и в сплавной технологии, служит кристаллик германия, но уже с проводимостью р-типа (рис. 91). Сначала этот кристаллик помещают в пары донора, например мышьяка. В результате диффузии донора в кристалл в нем создается тонкий поверхностный слой с проводимостью n-типа. Затем следует еще одна диффузия примеси — кристалл помещают в пары акцептора, например индия. Теперь в тонком слое с проводимостью n-типа создается еще более тонкий слой с р-проводимостью, и кристалл, точнее, его поверхностная область, приобретает структуру р-n-р. В дальнейшем верхний слой (р) будет эмиттером, средний слой (n) — базой, а сам кристалл (р) — коллектором. Остается лишь добраться до внутренних участков этой структуры, то есть подключить выводы к коллектору и базе будущего транзистора.

В самом упрощенном виде эта операция выполняется так: на один из участков кристалла наносят кислотоупорное покрытие, а затем производят травление кристалла в кислоте. В итоге обе «одежды», появившиеся в результате диффузии, исчезают почти со всей поверхности кристалла и нужная структура остается лишь на небольшом участке. Именно к нему и припаивают выводы эмиттера и базы коллектора.

Мы описали лишь один из нескольких способов производства диффузионных транзисторов, причем описали его очень упрощенно. В действительности диффузионная технология, так же, впрочем, как и любая другая технология производства транзисторов, включает в себя большую серию очень тонких и точных технологических операций. Диффузионная технология хотя и сложнее сплавной, но зато позволяет более точно направлять сам ход процесса и получать транзисторные структуры с меньшим разбросом параметров. При этом сами рn-переходы получаются с ровной, плоской границей между зонами и, что особенно важно, получается ровная и очень тонкая, вплоть до нескольких микронов, база. А чем тоньше база, тем большие частоты может усиливать транзистор (рис. 92).

Рис. 92. Чем тоньше база, тем больше предельная частота, на которой может работать транзистор.

Поэтому в основном все высокочастотные транзисторы изготовляют диффузионным способом.

Обратите внимание на расположение выводов у сплавного и диффузионного транзисторов малой мощности (рис. 91). В первом случае сам кристалл становится базой, а во втором случае — коллектором. Кристалл устанавливают на кристаллодержатель, и он оказывается электрически соединенным с корпусом. Поэтому у большинства сплавных транзисторов средний вывод, соединенный с корпусом, — это вывод базы, а у многих диффузионных транзисторов средний вывод — это вывод коллектора. Чтобы не перепутать эмиттер с базой (это может кончиться трагично, если, например, подключить коллекторную батарею между коллектором и эмиттером и оставить «висящую базу»; см. рис. 89), на самом корпусе возле вывода эмиттера ставят желтую или белую точку.

Если диффузионная технология позволяет получать лучшие транзисторы, работающие не только на низких, но и на высоких частотах, то почему вообще не отказаться от сплавных транзисторов, которые работают только на низких частотах и производство которых порождает ненужное разнообразие типов приборов? Ответ на это наивное «почему» весьма прост: пока еще сплавные транзисторы делать проще и стоят они пока значительно дешевле. Представьте себе, что вы пришли в магазин, чтобы купить маломощный транзистор для усилителя НЧ, и вам предложили на выбор диффузионный триод стоимостью 2 рубля и сплавной — стоимостью 30 копеек. Конечно же, вы купите сплавной транзистор, который в низкочастотном усилителе работает не хуже диффузионного, а стоит во много раз дешевле.

Подобными соображениями руководствуются и разработчики радиоэлектронной аппаратуры, и специалисты, создающие сами полупроводниковые приборы. Задумываясь о том, нужно или не нужно производить какой-либо тип полупроводникового прибора, приходится учитывать не только его электрические характеристики, но и ту цену, которую за эти характеристики нужно заплатить. Потому что в итоге копейки и рубли стоимости транзистора, как, впрочем, любые рубли и копейки, пересчитываются во многие тысячи киловатт-часов электроэнергии, во многие тонны дорогостоящих материалов, во многие миллионы часов бесценного рабочего времени.

Сравнительная простота производства и невысокая стоимость — вот основные достоинства сплавных транзисторов, благодаря которым они остаются вне конкуренции во многих областях применения: в усилителях НЧ, ключевых схемах, генераторах импульсов и др.

Несколько слов еще об одном из многих методов производства транзисторов — о планарной технологии. Это новое направление, которое считается наиболее перспективным, использует для создания pn-переходов диффузию примесей.

Отличительная особенность планарной технологии в том, что все основные процессы создания pn-переходов в кристалле происходят с применением своего рода маски — тонкого защитного покрытия поверхности кристалла. Благодаря этому отпадает ряд трудных операций, а поверхность кристалла оказывается защищенной от всякого рода вредных воздействий. В результате получаются транзисторные структуры более высокого качества, в частности с меньшим поверхностным током, который суммируется с вредным обратным током коллектора I_ко. Существует мнение, что применение планарной технологии позволит настолько уменьшить величину I_ко, что во многих схемах вообще отпадет необходимость температурной стабилизации режима транзистора.

Еще каких-нибудь десять лет назад, когда транзисторов было очень мало, буквально пять — десять типов, их нетрудно было знать наперечет. Разобраться же в нынешнем ассортименте полупроводниковых приборов уже не так просто. Чтобы облегчить эту задачу, можно прежде всего разделить все транзисторы на три группы малой мощности (наибольшая выходная мощность около 0,1 вт), средней мощности (около 0,5 вт) и большой (более 1,5 вт) мощности (рис. 93). Часто применяют еще более простое деление транзисторов: на мощные (2 вт и более) и маломощные (около 0,1 вт). На эти три или даже две группы можно разделить все многообразие транзисторов широкого применения.

Рис. 93. Все многообразие транзисторов можно разбить на несколько основных групп.

Внутри каждой группы целесообразно разделить транзисторы на низкочастотные (сплавные) и высокочастотные (диффузионные). И, наконец, для порядка следует ввести еще одно разделение транзисторов — в зависимости от их структуры (р-n-р или n-р-n) и исходного материала (германий или кремний). Как видите, получилось сравнительно небольшое число основных групп, и среди них четыре главные группы — маломощные транзисторы ВЧ и НЧ и мощные транзисторы ВЧ и НЧ. Это, конечно, грубое деление, не учитывающее многих важных показателей, однако же внутри каждой из четырех групп даже разные транзисторы очень часто могут заменять друг друга.

О принадлежности транзистора к той или иной основной группе говорит само его название (исключение составляют лишь довольно старые транзисторы, такие, как П4).

В названии транзисторов, разработанных до 1964 года, первая буква «П» происходит от слова «плоскостной» и относится ко всем без исключения транзисторам. Затем следуют цифры, значение которых указано в таблице 8. Пользуясь этой таблицей, можно, например, определить, что П403 — это маломощный германиевый высокочастотный (диффузионный) транзистор, П201 — мощный германиевый низкочастотный (сплавной) транзистор, П501 — маломощный кремниевый высокочастотный транзистор и т. д. Аналогично формируются названия приборов, созданных после 1964 года (таблица 9).

Таблица 8

Обозначения некоторых типов полупроводниковых приборов, выпускавшихся до 1964 года. (Для некоторых приборов, выпускаемых после 1964 года, и по сей день сохраняются старые обозначения.)

Первый элемент обозначения: буква Д — диоды, буква П (или МП) — транзисторы. Второй элемент — цифра, обозначающая конкретный тип прибора. Третий элемент обозначения — буква — разновидность приборов данного типа, имеющая некоторое отличие в параметрах. Ниже приведены значения некоторых цифр во втором элементе обозначения.

Диоды:

Точечные германиевые… от 1 до 100

Точечные кремниевые… от 101 до 200

Плоскостные кремниевые… от 201 до 300

Плоскостные германиевые… от 301 до 400

Стабилитроны… от 801 до 900

Варикапы… от 901 до 1000

Туннельные диоды… от 1001 до 1100

Транзисторы:

Маломощные германиевые низкочастотные… от 1 до 100

Маломощные кремниевые низкочастотные… от 101 до 200

Мощные германиевые низкочастотные… от 201 до 300

Мощные кремниевые низкочастотные… от 301 до 400

Маломощные германиевые высокочастотные… от 401 до 500

Маломощные кремниевые высокочастотные… от 501 до 600

Мощные германиевые высокочастотные… от 601 до 700

Таблица 9

Обозначения некоторых типов полупроводниковых приборов, выпускаемых после 1964 года

Первый элемент обозначения: буква Г (или цифра 1) — германиевый, буква К (или цифра 2) — кремниевый. Второй элемент обозначения: буква Д — диоды, Т — транзисторы, В — варикапы, А — диоды для сверхвысоких частот, Ф — фотоприборы, И — туннельные диоды, С — стабилитроны и т. д. Третий элемент обозначения — цифра — конкретный тип прибора. Четвертый элемент обозначения — буква — разновидность приборов данного типа, имеющая некоторые отличия в параметрах.

Значение некоторых цифр в третьем элементе обозначения:

Для диодов:

от 101 до 399 — выпрямительные диоды

от 401 до 499 — универсальные диоды

Для фотоприборов:

от 101 до 199 — фотодиоды

от 201 до 299 — фототранзисторы

Для туннельных диодов:

от 101 до 199 — усилительные

от 201 до 299 — генераторные

Для стабилитронов:

мощность до 0,3 вт, напряжение стабилизации 0,1–9,9 в — от 101 до 199

мощность до 0,3 вт, напряжение стабилизации 10–99 в — от 201 до 299

мощность до 5 вт, напряжение стабилизации 0,1–9,9 в — от 401 до 499

Для транзисторов:

малая мощность (до 0,3 вт), низкочастотные (до 3 Мгц) — от 101 до 199

малая мощность, среднечастотные (до 30 Мгц) — от 201 до 299

малая мощность, высокочастотные (до 300 Мгц) — от 301 до 399

средняя мощность (до 1,5 вт), низкочастотные — от 401 до 499

средняя мощность, среднечастотные — от 501 до 599

средняя мощность, высокочастотные — от 601 до 699

большая мощность (больше 1,5 вт), низкочастотные — от 701 до 799

большая мощность, среднечастотные — от 801 до 899

большая мощность, высокочастотные — от 901 до 999

Пользуясь приведенными в таблицах 8 и 9 «сотнями», можно по названию определить принадлежность прибора к той или иной основной группе. О различиях приборов внутри группы говорит конкретная цифра в названии прибора и следующая за ней одна из первых букв алфавита (А, Б, В и т. д.).

В названии транзисторов могут встречаться и некоторые еще не знакомые нам буквенные обозначения, характеризующие те или иные конструктивные особенности прибора. Так, например, буква «Э» в конце названия означает, что корпус транзистора сделан из алюминия. Буквы «МП» в начале названия (вместо «П») говорят о том, что соединение верхней части корпуса («колпачка») с его нижней частью («диском») осуществляется методом холодной сварки под давлением.

Корпус транзисторов с обозначением «П» герметизируется менее совершенным способом — электроконтактной сваркой. Никаких отличий в параметрах транзисторов с обозначением «П» и «МП» не существует — транзистор МП41, например, полностью соответствует транзистору П41.

Данные некоторых типов транзисторов приведены в таблице 10. В этой таблице вы найдете предельно допустимые режимы (коллекторный ток I_к, напряжение U_эк между эмиттером и коллектором и мощность рассеивания на коллекторе Р_к), которые превышать нельзя. Напряжение на коллекторе указано в таблицах со знаками «+» или «—». Это еще одно напоминание о полярности напряжения и направлении токов в транзисторах с разной структурой (рис. 94).

Рис. 94. Транзисторы разной структуры питаются напряжениями различной полярности.

На коллекторе транзистора р-n-р должен быть «минус», на коллекторе транзистора n-р-n — «плюс»; транзистор р-n-р отпирается «минусом» на базе, а запирается «плюсом»; транзистор n-р-n наоборот — отпирается «плюсом» и запирается «минусом»; в транзисторе р-n-р ток идет от эмиттера через базу к коллектору (именно так движутся дырки), а в транзисторах n-р-n — от коллектора через базу к эмиттеру (не забудьте, речь идет только об условном направлении тока, о том, как нужно «водить пальцем» по схеме; см. стр. 142).

В наши таблицы входят некоторые параметры транзисторов, и прежде всего коэффициент усиления по току β. В официальных таблицах во многих случаях указывают коэффициент усиления по току α в схеме ОБ. Мы же пересчитали его в коэффициент β (рис. 72) и сделали наши таблицы хотя и не похожими на официальные, но зато более удобными.

В таблице 10 приводится величина обратного тока коллектора I_ко. Вы, конечно, помните, что всегда желательно, чтобы I_ко был как можно меньше. Хотя бы потому, что чем меньше этот ток, тем в меньшей степени режим транзистора зависит от температуры (рис. 88). Приведенная в таблицах величина I_ко официально называется наибольшей, фактически I_ко бывает меньше, чем указано в таблицах.

В таблицу 10 включена также предельная частота усиления f_α. Этот параметр указывает, на какой частоте коэффициент усиления α падает примерно на 30 %. На частотах, больших, чем f_α, усиление уменьшается еще резче, и транзистор перестает работать (рис. 92). Граничная частота f_α, как и сам коэффициент а, относится лишь к схеме ОБ; для схемы ОЭ граничная частота значительно (примерно в β раз) меньше.

Если внимательно присмотреться к таблицам с данными транзисторов, то можно заметить, что многие разные типы приборов имеют довольно близкие параметры и предельные режимы, в то время как даже в пределах одного и того же типа транзисторов параметры могут заметно различаться. Все это говорит о том, что в случае необходимости можно довольно широко заменять один тип транзистора другим. Так, почти во всех схемах, о которых будет рассказано дальше, вместо транзисторов П13 можно применить любые другие маломощные транзисторы. Лишь в некоторых случаях при этом придется подогнать режим, заменив, например, резистор в цепи базы, через который подается начальное отрицательное смещение.

Точно так же можно заменять высокочастотные транзисторы, например, вместо П416 применить П403, П402 или П401. При замене нужно, конечно, обращать внимание на частоту, которую должен и может усиливать транзистор, и представлять, насколько изменится усиление из-за различии в значении коэффициента β. Нужно также проверить, пригоден ли для нового транзистора существующий режим. Так, например, если транзистор П401 работает в схеме, где коллекторное напряжение составляет 9 в, то его уже нельзя заменить транзистором П411, для которого допустимое коллекторное напряжение составляет 6 в. Кроме того, нужно обязательно по справочнику проверить напряжение, допустимое для эмиттерного перехода.

Чтобы хорошо освоиться с транзисторами, полезно периодически просматривать таблицы их параметров, а также рисунки, где указано расположение выводов эмиттера базы и коллектора (рис. 95). Это, конечно, не самое веселое занятие, но зато оно через некоторое небольшое время даст очень важный результат: вы будете и без справочника знать, что собой представляют важнейшие типы полупроводниковых приборов, а значит, сможете легче разбирать транзисторные схемы.

Рис. 95. Основные типы транзисторов (ЦМ — цветная метка).

И ВСЕ ЖЕ ПРИЕМНИК…

У начинающего радиолюбителя, который выбирает тему для своей первой практической работы и не преследует при этом каких-то определенных целей, есть много разных вариантов «начала». Можно, например, построить несложную радиолу, простейший прибор электронной автоматики, электронный музыкальный инструмент на одном транзисторе или, наконец, самую популярную транзисторную самоделку — миниатюрный приемник.

Правда, в последнее время, когда радиопромышленность буквально завалила магазины транзисторными приемниками — простыми и сложными, дешевыми и дорогими, — интерес любителей к самодельному приемнику заметно уменьшился.

А зря. Во всяком случае, для начинающего любителя, делающего первые шаги, приемник, пожалуй, самый удачный объект самостоятельной практической работы.

Во-первых, приемник легко допускает усложнение — можно постепенно, шаг за шагом, переходить от простых схем к более сложным. Можно, например, собрать приемник на одном транзисторе, затем добавить к нему еще один усилительный каскад, затем еще один и т. д. (рис. 96).

Рис. 96. Приемники прямого усиления прежде всего различаются числом каскадов усиления высокой и низкой частот.

Во-вторых, в приемнике вы встретитесь с многими популярными элементами, в известной мере общими для электронной аппаратуры: усилителем ВЧ, усилителем НЧ, согласующим трансформатором, разнообразными фильтрами, выпрямителем, детектором и др.

И, наконец, в-третьих, делая приемник, вы можете довольно быстро получить «плату за страх». Приняв несколько станций, услышав речь или музыку из своего собственного, своими руками сделанного приемника, вы испытаете неповторимое радостное чувство победителя, и электроника уже не будет казаться вам страшной и недоступной. Уже из-за одного этого — из-за возможности сравнительно быстро и просто получить практический результат и преодолеть чувство страха перед электронными схемами — есть прямой смысл отдать предпочтение простейшему самодельному приемнику и именно с него начинать свой путь в практическую электронику.

С практическими схемами простейших приемников мы уже встречались в начале книги (рис. 43, 44). Но в то время мы знали лишь одну схему усилителя — схему ОБ, — и это, конечно, очень ограничило ассортимент практических схем. Сейчас, используя знания, полученные при знакомстве с абстрактным усилителем, мы можем резко расширить набор практических, схем приемника. Чтобы не повторяться, мы возьмем от старого приемника лишь входной контур (таблица 7) и именно его применим во всех конструкциях, о которых пойдет речь дальше.

Начнем с любопытного варианта приемника на одном транзисторе (рис. 97—1).

рис. 97—1

Всмотревшись в схему, вы не обнаружите на ней источника питания — приемник питается энергией радиоволн. Дело в том, что вблизи мощных радиостанций напряженность электромагнитного поля настолько велика, что его можно использовать как источник питания. (На расстоянии нескольких сот метров от мощной станции радиоволны могут даже зажечь лампочку, включенную в цепь приемной антенны.) Высокочастотное напряжение из антенной цепи выпрямляется диодом Д₁и подается на коллектор транзистора Т₁, включенного по уже знакомой нам схеме триодного детектора (рис. 43—2). Конденсатор С₂ — фильтр выпрямителя. Отвод у катушки сделан, как и обычно, от небольшой части витков (стр. 123). Обратите внимание, в каком направлении включен диод, — только при таком включении выпрямленное напряжение будет попадать «минусом» на коллектор. Еще раз напоминаем: приемник, питаемый «свободной энергией», будет работать лишь на близком расстоянии от мощной станции, в пределах нескольких километров.

В качестве нагрузки в коллекторную цепь включен громкоговоритель Гр₁. Ни в этом, ни в других приемниках мы не будем указывать конкретный тип громкоговорящего устройства. Это может быть и телефонный капсуль ДМ-4, и известный капсуль ДЭМШ, и, наконец, один из динамических громкоговорителей (таблица 11) с выходным трансформатором (таблица 12). Лучше всего, конечно, использовать динамический громкоговоритель — он весьма эффективно преобразует электрические колебания в звуковые. И в то же время громкоговоритель не создает сильных искажений, как, например, телефонный капсуль ТК-60, который ко всему еще требует немалой мощности для создания более или менее громкого звука.

_{Примечания:}

_{* Первая цифра в названии громкоговорителя указывает его мощность в ваттах.}

_{** Для круглых громкоговорителей указаны диаметр диффузора (первая цифра) и высота ("толщина"), а для эллиптических громкоговорителей — размеры диффузора по осям эллипса и высота ("толщина").}

Вполне вероятно, что для простейших приемников громкоговоритель окажется непригодным — слишком мала будет мощность электрических колебаний, для того чтобы создать мощный звук. В этом случае вместо громкоговорителя, не меняя схемы, можно включить головные телефоны.

Следующий приемник (рис. 97—2) собран по схеме 0—V—1.

рис. 97—2

Эта сокращенная запись говорит о том, как построен усилительный тракт приемника. Буква «V» — условное обозначение детектора; цифра, которая стоит до буквы «V», указывает, сколько в приемнике каскадов усиления высокой частоты; цифра, стоящая после буквы «V», — сколько каскадов усиления низкой частоты; запись 0—V—2 означает, что в приемнике есть детектор (без него ведь приемника и быть не может!) и двухкаскадный усилитель НЧ, а усилителя ВЧ нет совсем (рис. 96).

Детектор выполнен на триоде Т₁, причем детектирование осуществляется в эмиттерной цепи. В коллекторной цепи появляется весь «букет» усиленных составляющих продетектированного сигнала, в том числе высокочастотная и низкочастотная составляющие. Нам, разумеется, нужна только низкочастотная составляющая (рис. 29), и поэтому в схему вводится конденсатор С₃, который сразу же замыкает на «землю» высокочастотную составляющую коллекторного тока.

Мы уже подробно разбирали (рис. 79), каким образом многие цепи усилителя встречаются на общем проводе, к которому подключено заземление и который поэтому для краткости называют «землей». В данном случае, замкнув высокочастотную составляющую на «землю», мы сразу же отправили ее на эмиттер транзистора Т₁. Коллекторный ток от коллектора в итоге всегда приходит к эмиттеру. Но при этом он должен еще обязательно пройти по сопротивлению нагрузки и поработать там, создавая мощную копию сигнала. Замкнув высокочастотную составляющую прямо на эмиттер, мы не пустили ее в нагрузку R₁ и поэтому получим в коллекторной цепи мощную копию одной только низкочастотной составляющей.

С резистора нагрузки R₁ через разделительный конденсатор С₄ (рис. 78) сигнал поступает на базу усилителя НЧ, собранного на транзисторе Т₁по схеме ОЭ. В этом каскаде используется знакомая нам схема температурной стабилизации. На базу подаются одновременно два напряжения: положительное с резистора R₄ и отрицательное с нижней части делителя R₂R₃. Отрицательное напряжение на 0,2 в больше положительного, и таким образом на базе действует небольшой «минус».

Сейчас уместно обратить внимание на еще одну деталь схемы — полярность включения электролитических конденсаторов С₄ и С₆. Емкость электролитических конденсаторов определяется не только площадью их обкладок, свернутых в трубочку. Емкость электролитических конденсаторов в основном обусловлена некоторыми физическими процессами в расположенном между обкладками тончайшем слое окислов. Процессы эти возникают, когда через электролитический конденсатор идет постоянный ток определенного направления. При токе иного направления конденсатор может оказаться просто пробитым. В этом отношении электролитический конденсатор чем-то напоминает диод, который по-разному ведет себя при различных направлениях тока.

Вывод из всего сказанного такой: электролитический конденсатор можно включать в цепи, где наряду с переменным током присутствует еще и постоянный, причем включать конденсатор нужно так, чтобы указанный на схеме «плюс» (светлая обкладка) совпадал с обозначением на корпусе конденсатора (рис. 98).

Рис. 98. Электролитический конденсатор обязательно должен находиться под постоянным напряжением, поданным в определенной полярности.

На схемах, как правило, указывают полярность включения электролитического конденсатора. Если же полярность на схеме не указана, то ее нетрудно установить самому, проследив, как попадает к тому или иному участку схемы питающее напряжение. Трудности возникают лишь в том случае, если к обеим обкладкам конденсатора подводится напряжение одного и того же знака. Например, если к обеим обкладкам подводится «минус». Здесь нужно прикинуть, какой из этих «минусов» больше, и именно к нему подключить вывод конденсатора, на котором и стоит значок «минус». Так, например, на нашей схеме конденсатор С₄ включен между двумя «минусами», а своим минусовым выводом этот конденсатор подключен к коллектору транзистора Т₁, на котором отрицательное напряжение больше, чем на резисторе R₃.

Несколько слов для тех, кого удивляет отсутствие смещения на базе транзистора Т₁. Дело в том, что этот транзистор работает в режиме детектирования и его эмиттерный переход должен «срезать» половину высокочастотного модулированного напряжения. А для этого на базе не должно быть смещения (рис. 36).

Следующий приемник выполнен по схеме 2—V—0, рассчитан на прием одной станции, работает на головные телефоны и питается от одного гальванического элемента на 1,5 в.

рис. 97—3

Применить столь низкое питающее напряжение оказалось возможным благодаря тому, что в качестве нагрузки в обоих каскадах используются катушки (L₃и L₄). На них почти не теряется постоянное напряжение (рис. 38) и в то же время создается сравнительно большое напряжение усиленного сигнала (Воспоминание № 15).

Детектор выполнен по схеме с удвоением (рис. 27—17). Начальное смещение на базу каждого транзистора устанавливают подбором резисторов R₁ и R₂ с таким расчетом, чтобы коллекторный ток покоя составлял примерно 1 ма. Резисторы R₁ и R₂, хотя они и подключены непосредственно к коллектору (рис. 87, листок Б), не являются элементами термостабилизации: на катушках L₃и L₄ почти нет постоянного падения напряжения, и постоянное напряжение на коллекторе примерно такое же, как и на «минусе» батареи.

Обратите внимание, что емкость разделительного конденсатора С₃ во много раз меньше, чем емкость аналогичного разделительного конденсатора С₄ в предыдущей схеме. Как вы уже, очевидно, догадались, разница эта связана с тем, что первый из конденсаторов «работает» в усилителе ВЧ, а второй — в усилителе НЧ (Воспоминание № 13). Конденсатор С₂ вводится в схему для того, чтобы катушка L₂ не закорачивала входную цепь Т₁ (эмиттерный переход) по постоянному току.

В заключение данные деталей. Катушки L₃и L₄намотаны на кольцах из феррита Ф-600 с внешним диаметром 8 мм и внутренним 5 мм. Каждая катушка содержит по 200 витков провода ПЭЛШО 0,12. Данные магнитной антенны: стержень из феррита Ф-600, диаметр 8 мм, длина 45 мм; катушка L₁ содержит 220 витков провода ПЭ 0,2, а катушка L₂ (она намотана поверх L₁) — 10 витков того же провода. Данные эти действительны лишь для фиксированной настройки на станцию «Маяк», работающую на волне 547. м. Если вы захотите настроиться на другую станцию, то придется менять не только данные катушки L₁ (или конденсатора C₁), но, возможно, еще и данные катушек L₃ и L₄.

Прежде чем разбирать следующую схему (рис. 97—4), вернёмся к предыдущей (рис. 97—2). Вы, очевидно, помните, что в коллекторной цепи нашего первого каскада — триодного детектора — мы сразу же замкнули на «землю» высокочастотную составляющую продетектированного сигнала. Она оказалась просто отходом производства. Но, как говорится, у хорошего хозяина ничего не пропадает, и этот высокочастотный «отход» тоже можно использовать для дела.

Входным элементом всех наших приемников является колебательный контур, настроенный в резонанс на частоту принимаемой станции. За счет резонанса контур сам повышает напряжение сигнала (Воспоминания №№ 18, 19, 20), причем повышает его тем сильнее, чем выше добротность этого контура. Кроме того, с увеличением добротности становится острее и резонансная кривая, приемник лучше отфильтровывает сигналы соседних мешающих станций.

Существует ряд мер, позволяющих повысить добротность контура, и это прежде всего — уменьшение разного рода потерь. Но можно повысить добротность входного контура и иначе — ввести в него положительную обратную связь (рис. 85, 99).

Рис. 99. Положительная обратная связь компенсирует потери энергии в контуре.

Поддерживая колебания в контуре, положительная обратная связь вносит в него дополнительную энергию и, по сути дела, уменьшает собственные потери в контуре. Результат действия положительной обратной связи удобно представить себе как внесение в контур некоторого отрицательного сопротивления R_вн, которое не отбирает энергию, как обычное (положительное) сопротивление R_к, а, наоборот, отдает ее. Общее сопротивление потерь в контуре определяется суммой своего собственного сопротивления R_к и вносимого отрицательного сопротивления — R_вн. Чем сильнее обратная связь, тем больше отрицательное сопротивление, тем меньше потери в контуре и выше его добротность.

Отрицательное сопротивление — это, разумеется, условность, удобный прием для описания сложного процесса. Для тех, кого эта условность коробит, напоминаем, что введенный в нашу схему резистор R_к— это тоже условность. Никакого резистора в контуре нет, и величина R_к определяется потерями в проводах, в диэлектрике конденсатора, в каркасе катушки, потерями на излучение и т. п.

Схема простейшего приемника с положительной обратной связью приведена на рис. 97—4.

рис. 97—4.

Данные катушки L₂ такие же, как и катушки связи в предыдущих приемниках. Расположена она также рядом с контурной катушкой. Эта катушка L₂ включена в коллекторную цепь, по ней проходит усиленная высокочастотная составляющая продетектированного сигнала (в коллекторной цепи все составляющие оказываются усиленными), и таким образом часть энергии вводится обратно из коллекторной цепи в цепь базы.

В схеме приемника имеется лишь один незнакомый элемент — цепочка R₁C₃. Она служит для плавного изменения степени (принято говорить «глубины») обратной связи. Чем выше по схеме движок резистора R₁, тем меньше общее сопротивление этой цепочки, тем в большей степени высокочастотная составляющая коллекторного тока замыкается на «землю». В крайнем верхнем положении движка коллектор окончательно заземлен по высокой частоте, и положительной обратной связи вообще нет. Такая регулировка нужна потому, что обратная связь должна быть как можно сильнее, но в то же время не должна быть слишком сильной.

Что скрывается за этим словом «слишком», мы узнаем чуть позже, в разделе «Превращение в генератор». А пока лишь отметим, что при слишком сильной положительной обратной связи приемник вообще перестает принимать и становится источником помех для всех соседних приемников. По этой причине, а также потому, что усилитель с положительной обратной связью не так-то просто наладить, такие каскады не получили распространения. Результаты, которые дает положительная обратная связь, можно получить другими, менее сложными и более спокойными средствами.

Следующий приемник собран по схеме 1—V—3 (рис. 97—7).

рис. 97—7

Первый каскад (T₁) — уже знакомый нам усилитель ВЧ. В его коллекторную цепь включена катушка L₃ — первичная обмотка высокочастотного трансформатора. Со вторичной обмотки этого трансформатора сигнал подается на детектор, а он, в свою очередь, включен непосредственно во входную цепь первого каскада усилителя НЧ (Т₂).

Схема усилителя НЧ этого приемника еще не знакома нам ни в общем, ни в конкретном виде. Отличительная особенность усилителя в том, что в нем применена непосредственная межкаскадная связь, связь без разделительных конденсаторов (рис. 100).

Рис. 100. В «составном транзисторе» входная цепь второго каскада входит непосредственно в первый каскад в качестве нагрузки.

Первый каскад усилителя (транзистор Т₂) собран по схеме с общим коллектором (ОК), а его нагрузкой является входная цепь следующего каскада — эмиттерный переход транзистора Т₃. По переменному току как будто все получается неплохо — входное сопротивление транзистора Т₃ вполне может служить нагрузкой для Т₂. По постоянному току тоже все хорошо: коллекторная цепь транзистора Т₂— это своего рода резистор, через который с «минуса» подается смещение на базу Т₃, как оно и подавалось бы через резистор R_б. Кстати, сам второй каскад усилителя (Т₃) тоже собран по схеме ОК, и его нагрузкой также является входная цепь следующего, выходного каскада (Т₄). И «резистором», через который подается смещение на базу Т₄, также служит коллекторная цепь предыдущего транзистора (Т₃). Здесь, правда, для подгонки режима вводится еще и резистор R_б.

Подобная схема — ее часто называют составным транзистором — имеет ряд достоинств, и среди них, конечно, минимальное число деталей. Так в нашем приемнике мы явно экономим два конденсатора и четыре резистора. Но у составного транзистора есть и недостатки (вы когда-нибудь видели схему, у которой были бы только достоинства?), и прежде всего — взаимосвязь режимов. Если, например, по каким-нибудь причинам изменится коллекторный ток Т₂, то изменится и смещение на базе Т₃, а значит и коллекторный ток этого триода, от которого в свою очередь зависит смещение на базе и коллекторный ток транзистора Т₄.

В следующей схеме также используется составной транзистор, но только уже из триодов разной проводимости. Здесь приемник выполнен по схеме 1—V—1 (рис. 97—6).

рис. 97—6

Особенность первого каскада в том, что контур включен последовательно в эмиттерную цепь триода. Мы когда-то отмечали (рис. 84), что если подключаться к контуру параллельно, то нагрузка должна иметь сопротивление побольше, а если включаться в контур последовательно, то сопротивление нагрузки должно быть поменьше. Потому что добротность ухудшает малое параллельное (шунтирующее) сопротивление и большое последовательное сопротивление (Воспоминание № 19). Включение последовательного контура во входную цепь Т₁ — это попытка (кстати, не самая удачная) преодолеть трудности, порождаемые низким входным сопротивлением транзистора.

Второй каскад — триодный детектор — собран на транзисторе со структурой n-р-n по схеме с общим эмиттером. Эмиттер, как и должно быть у транзистора n-р-n, соединен непосредственно с «минусом» батареи, а сигнал на базу Т₂ подается прямо с коллекторной нагрузки предыдущего каскада, с катушки L₂. На этой катушке практически нет постоянного напряжения (рис. 38), во всяком случае оно не превышает нескольких милливольт. Поэтому можно считать, что на базе Т₂ нет смещения и эмиттерный переход этого транзистора хорошо справляется с обязанностями детектора.

Нагрузкой служит входная цепь Т₃ — эмиттерный переход третьего транзистора включен в коллекторную цепь Т₂ так же, как обычно включается резистор нагрузки R_н. Таким образом усиленный сигнал из коллекторной цепи второго каскада попадает непосредственно во входную цепь третьего каскада, а смещение на базу Т₃ подается через «резистор» — коллекторную цепь транзистора Т₂. Все это очень похоже на непосредственную связь двух триодов в предыдущей схеме.

Но только там для того, чтобы создать непосредственную связь, мы вынуждены были включать первый транзистор «пары» по схеме ОК. Здесь благодаря применению триодов с разным типом проводимости непосредственная связь получается при схеме ОЭ, которая, как известно, дает большее усиление (рис. 74).

Магнитная антенна приемника выполняется так же, как в предыдущих случаях. Катушка L₂ намотана на кольце из феррита Ф-1000; внешний диаметр кольца 8 мм, обмотка содержит 100 витков провода ПЭЛШО 0,1. Налаживание приемника сводится к подбору резистора R₁, сопротивление которого может быть в пределах 20–80 ком.

Следующие четыре приемника находятся на более высокой ступени: они позволяют без внешней антенны получить громкоговорящий прием сравнительно большого числа станций (рис. 97 — 5, 6, 7; рис. 45). Первый из них (97—5) — давний любительский приемник, собранный по схеме 2—V—3.

рис. 97—5

Вы, конечно, удивлены — на схеме видно всего четыре транзистора. Как же на них может работать пять усилительных каскадов — два высокочастотных и три низкочастотных? А дело в том, что один из транзисторов работает в так называемой рефлексной схеме — он одновременно усиливает и высокую, и низкую частоту.

Сама возможность двукратного использования транзистора не должна вызывать никаких сомнений. Сначала транзистор усиливает высокочастотный сигнал, затем этот сигнал детектируется, и его низкочастотная составляющая вновь усиливается тем же транзистором (рис. 102).

Рис. 101. В многокаскадный усилитель довольно просто включаются транзисторы разной структуры (разной проводимости).

Рис. 102. Рефлексный каскад сначала усиливает высокочастотный сигнал, а затем низкочастотный сигнал.

Основная трудность состоит в том, чтобы разделить высокочастотные и низкочастотные токи во входной и выходной цепи. Это можно сделать с помощью простейших фильтров, например, с помощью конденсатора С'_ф, который замыкает высокочастотный сигнал сразу же после того, как он отработал на высокочастотной нагрузке — катушке, включенной в коллекторную цепь. Для низкочастотного коллекторного тока этих элементов — конденсатора С'_ф и катушки — практически не существует, так как емкость С'_ф слишком мала, чтобы замкнуть низкую частоту на «землю», а индуктивность катушки слишком мала, чтобы низкочастотный ток создал на ней ощутимое напряжение. Аналогично катушка связи с магнитной антенной, включенная в цепь базы, безболезненно пропускает на вход транзистора низкочастотную составляющую, поступающую с детектора. А конденсатор С''_ф замыкает на «землю» только высокочастотный сигнал.

В практической схеме приемника рефлексным является второй каскад (рис. 97—5). С его высокочастотной нагрузки — с катушки L₅ —сигнал подается на детектор и прямо с него обратно в цепь базы того же транзистора. Высокочастотные составляющие продетектированного сигнала даже не удаляются из детекторной цепи, и поэтому в этом рефлексном каскаде ко всему еще возможна некоторая обратная связь по высокой частоте. Низкочастотной нагрузкой каскада служит резистор R₃.

Два последующих каскада усилителя НЧ выполнены по уже, по-видимому, привычной схеме (рис. 82). Отличительная особенность — подача смещения на базу транзистора Т₄ прямо с коллектора транзистора Т₃. Благодаря этому осуществляется некоторая термостабилизация (подробнее о ней будет рассказано дальше) обоих каскадов: если при нагревании меняется режим транзистора Т₃, то в нужную сторону сдвигается смещение двух последних транзисторов.

Высокочастотные катушки L₃, L₄, L₅ намотаны на восьмимиллиметровых кольцах из феррита НЦ-2000, причем первые две катушки, естественно, намотаны на общем кольце. Катушка L₃ содержит 90 витков, L₄— 10 витков и L₅ — 200 витков провода ПЭЛШО 0,12.

Схема приемника приведена нами в том виде, в каком она была опубликована в литературе десять лет назад, и при этом в ней сохранены даже не очень «красивые» схемные решения. Так, например, по-видимому, следовало бы разделить высокочастотные токи во входной цепи транзистора рефлексного каскада и устранить таким образом случайную обратную связь. Необходимо было изменить схему детектора, так как в приведенной схеме нет «законного» пути для постоянной составляющей продетектированного сигнала. Возможный вариант схемы детектора (рис. 97—5') следует дополнить конденсатором на 2–3 тыс. пф, включив его параллельно цепочке R'R".

рис. 97—5'

Следующий приемник (рис. 97—8), собранный по схеме 2—V—2, тоже не молод, но он уже весьма близок к современным любительским приемникам.

рис. 97—8

Из схемы по возможности исключены и те элементы, которые трудно изготовить, и те, которые затрудняют налаживание приемника. Все четыре усилительных каскада похожи друг на друга как две капли воды — везде (кроме, конечно, последнего каскада) нагрузкой служит резистор, везде смещение на базу подается от коллекторной батареи через резистор R_б (рис. 75). Разница в элементах высокочастотных и низкочастотных каскадов лишь в емкости переходных (разделительных) конденсаторов. Детектор выполнен по очень удобной схеме с удвоением напряжения, которую, кстати, стоило бы ввести в предыдущую схему. Приемник очень прост, легко налаживается и неплохо работает.

Единственный его недостаток — отсутствие термостабилизации.

Этот недостаток устранен в следующей схеме (рис. 97—9), которую, по-видимому, нет смысла подробно разбирать — все элементы нам уже знакомы.

рис. 97—9

В схему введен регулятор громкости R₅. Цепочка R₁₀C₈ — это так называемый развязывающий фильтр, который предотвращает паразитную связь между каскадами усилителя. Развязывающий фильтр, кстати, легко ввести в любую схему. Иногда такая мера может прекратить самовозбуждение усилителя, превращение его в генератор.

Еще один вариант схемы приведен на рис. 45.

Рис. 45. Двухдиапазонный приемник прямого усиления по схеме 2—V—2.

Здесь отличие в способе термостабилизации некоторых каскадов — стабилизация с помощью делителя хотя и требует нескольких дополнительных деталей, но зато дает лучшие результаты.

Приемник смонтирован на фанерной панели, к которой приклеен громкоговоритель и трансформаторы. На двух боковых брусках закреплена магнитная антенна. Если в вашем распоряжении нет красивой пластмассовой коробочки, то получившуюся жесткую конструкцию можно вставить в футляр, сшитый из заменителя кожи или из плотной материи.

В футляр устанавливаются также две соединенные последовательно батарейки КБС, от которых приемник может непрерывно работать сто — сто двадцать часов.

В приемнике применен еще не знакомый нам двухкаскадный усилитель НЧ, собранный на трех транзисторах. Со схемой этого усилителя, его достоинствами и недостатками мы познакомимся в следующем разделе книги. А пока — несколько общих заключительных замечаний по поводу приемников.

Как вы сами видели, существует большое многообразие схем простейших приемников, и все они во многом похожи. Схемные «фокусы» — положительная обратная связь, составные транзисторы, рефлексное усиление и др. — в простейших приемниках не всегда оправданны. Во всяком случае, начинающему любителю лучше собирать приемник по наиболее простым и надежным схемам без «фокусов». К их числу прежде всего относятся две последние схемы. Они просты в изготовлении и, что особенно важно, в налаживании.

Налаживание транзисторного приемника можно разделить на три части. Прежде всего нужно добиться, чтобы приемник начал «дышать», чтобы он хоть как-нибудь принял любую станцию. Если собранный приемник совсем не работает, то ищите ошибку в монтаже или неисправную деталь. Первую пробу приемника лучше производить, подключив к нему большую антенну, даже если приемник рассчитан только на внутреннюю магнитную антенну.

Следующий этап — подгонка режимов транзисторов. Обычно есть несколько элементов, влияющих на режим транзистора, но проще всего подбирать резистор, включенный в цепь базы и определяющий отрицательное смещение на ней. Иногда для подбора смещения вместо постоянного резистора включают переменный. Тщательно подобрав с его помощью наивыгоднейшее смещение, измеряют сопротивление переменного резистора, при котором такое смещение получилось, а затем включают в цепь базы постоянный резистор соответствующего сопротивления.

Подбор наивыгоднейшего смещения производится по двум показателям — по усилению каскада, которое, разумеется, должно быть как можно больше, и по потребляемому току, который должен быть как можно меньше. Усиление налаживаемого каскада можно оценивать на слух, по громкости звучания, а для контроля за потребляемым током в коллекторную цепь нужно включить миллиамперметр, который имеется в любом авометре. В заключение напоминаем: чем меньше сопротивление в цепи базы, тем больше «минус» на ней, тем больше коллекторный ток транзистора. Что же касается усиления, то от величины коллекторного тока, а значит, и от смещения оно зависит сложным образом. Очень часто, например, увеличение «минуса» на базе приводит к уменьшению усиления из-за того, что увеличивается постоянное напряжение на нагрузке и уменьшается напряжение на коллекторе. С другой стороны, слишком малый «минус» на базе заводит транзистор в область нижнего загиба входной характеристики, и при этом усиление, конечно, падает (см. раздел «Учитесь делать выводы»).

Третий этап налаживания — настройка входного контура. Здесь мы не будем давать конкретные рекомендации — всякий, кто понимает, каким образом резонансная частота контура зависит от его индуктивности и емкости (Воспоминание № 18, рис. 49), легко догадается, когда нужно отматывать витки от контурной катушки, а когда доматывать, чтобы вогнать резонансные частоты контура в желаемый диапазон. Настройку контура удобно проводить, имея рядом хорошо настроенный приемник — по его шкале легко определить, какую станцию принимает ваш налаживаемый транзисторный приемник и насколько вы продвигаетесь «вверх» или «вниз», поворачивая ротор конденсатора настройки.

И, наконец, последнее замечание. При желании вы можете комбинировать схемы, элементы одной из них вводить в другую (рис. 103). В частности, можно ввести в любую из описанных схем экономичный и сравнительно мощный усилитель НЧ из последнего приемника или другой аналогичный усилитель, с которым вы познакомитесь в следующем разделе.

Рис. 103. При конструировании транзисторных приемников можно объединять узлы различных схем.

СКОЛЬКО СТОИТ ВАТТ?

Этот раздел полностью посвящен усилителям низкой частоты, которые входят составным элементом в приемники, а также используются в радиолах, радиоузлах, мегафонах, электронных музыкальных инструментах, магнитофонах и другой аппаратуре.

Для начала — несколько простейших и, если можно так сказать, вспомогательных схем. Первая из них (рис. 104—1) — это усилитель, позволяющий довольно просто построить электрогитару. Основа схемы — кристалл звукоснимателя (его можно купить в магазине в отделе запасных частей к приемникам), прикрепленный к верхней деке гитары с помощью клейкой ленты или простейшего зажима. Учитывая, что кристалл — это довольно нежный элемент, его стоит завернуть в клейкую ленту, выпустив лишь два аккуратно подпаянных к выводам проводничка. Электрический сигнал, возникающий на кристалле под действием механических колебаний деки, усиливается двухкаскадным транзисторным усилителем и подается на вход звукоснимателя какого-либо «большого» приемника или на вход специально построенного транзисторного усилителя НЧ.

рис. 104—1

Трудности включения кристалла звукоснимателя в транзисторный усилитель связаны с тем, что этот кристалл имеет очень большое внутреннее сопротивление, обычно несколько мегом. И если к такому высокоомному генератору — кристаллу подключить низкоомную нагрузку, например, входную цепь транзистора, включенного по схеме ОЭ, то на этой нагрузке будет действовать лишь ничтожная часть напряжения, развиваемого кристаллом. Основная часть этого напряжения останется на внутреннем сопротивлении кристалла.

Для согласования кристалла с усилителем его первый каскад (Т₁) выполнен по схеме ОК, которая, как вы помните, имеет высокое входное сопротивление. Постоянное напряжение, которое неизбежно появляется на нагрузке R₃ первого каскада, служит смещением для второго каскада, собранного по схеме ОЭ. Резистор R₄ представляет собой элемент отрицательной обратной связи, которая повышает стабильность второго каскада.

Этот усилитель может быть использован в качестве входного блока транзисторной радиолы. С его помощью, например, можно включить кристаллический звукосниматель ко входу любого транзисторного усилителя НЧ, имеющего низкое входное сопротивление (рис. 104—7).

рис. 104—7

Другая схема (рис. 104—5) — это так называемый микшер: простой блок, с помощью которого можно подключить к усилителю НЧ несколько микрофонов и звукосниматель. Микшер позволяет менять уровень сигнала от каждого из этих источников, не влияя на остальные.

рис. 104—5

Весьма простой однокаскадный усилитель (рис. 104—4) позволяет подключить динамический микрофон ко входу звукоснимателя сетевого приемника. Если включить микрофон без такого усилителя, то он не обеспечит достаточной громкости звучания. Сигнал от микрофона значительно (обычно в двадцать — пятьдесят раз) меньше, чем сигнал от звукоснимателя, на который рассчитан усилитель НЧ приемника. Особенность схемы — питание коллекторной цепи от выпрямителя, к которому подводится напряжение 6,3 в с накальной обмотки приемника.

рис. 104—4

Две другие схемы (рис. 104—2, 3) представляют собой простейшие однокаскадные усилители НЧ, работающие от угольного микрофона. Микрофон включен так, что необходимый для его питания постоянный ток получается прямо от элементов усилительной схемы. В первой схеме необходимую величину этого питающего тока подбирают с помощью резистора R₃, во второй схеме — с помощью резистора R₃. Каждый из резисторов шунтирует микрофон, и чем меньше такое шунтирующее сопротивление, тем меньшая часть общего тока достается микрофону.

рис. 104—2, 3

Чтобы перейти к следующей группе усилителей НЧ — к двухтактным усилителям, — нам придется остановиться на одном недостатке, общем для всех усилителей, с которыми мы встречались раньше. Если пользоваться житейской терминологией, то этот недостаток следовало бы назвать расточительностью.

До сих пор мы не говорили о том, в каких количествах расходуется энергия на создание усиленного сигнала, на создание «мощной копии». У нас, собственно говоря, и не возникало такого вопроса. Еще в самом начале своего пути, когда только искали скульптора, который мог бы вылепить мощный сигнал по образцу слабого, мы договорились, что поставщиком энергии для создания такого усиленного сигнала может быть батарея. При этом считалось очевидным, что батарея обладает большими запасами энергии и жалеть ее нечего — лишь бы создать усиленный сигнал.

Теперь же, когда цель достигнута, когда мы научились с помощью транзистора усиливать слабый сигнал, попробуем выяснить, какую энергию должен отдавать ее поставщик — коллекторная батарея. Попробуем выяснить, сколько стоит ватт усиленного сигнала, сколько ватт мощности постоянного тока должна за него заплатить батарея.

Сделав ряд допущений — предположив, что прямолинейный участок входной характеристики начинается прямо от «нуля», что на выходной характеристике тоже нет загибов, что в качестве коллекторной нагрузки включен элемент (например, трансформатор), на котором не теряется постоянное напряжение, — мы придем к выводу, что в лучшем случае только половина потребляемой от батареи мощности переходит в усиленный сигнал. Об этом можно сказать иначе: к. п. д. (коэффициент полезного действия) транзисторного усилителя не превышает 50 %. За каждый ватт мощности выходного сигнала приходится платить двойную цену — два ватта мощности коллекторной батареи (рис. 105).

Рис. 105. Чем выше коэффициент полезного действия усилителя, тем меньшую мощность он потребляет для создания заданной выходной мощности.

Доказать справедливость этого вывода довольно просто. Чтобы подсчитать мощность, потребляемую от батареи, нужно умножить ее постоянное напряжение Е_к на потребляемый ток, то есть на коллекторный ток покоя I_к-п (рис. 106).

Рис. 106. Выходная мощность однотактного усилителя, работающего в классе А, ограничена искажениями, а его к. п. д. не превышает 50 процентов.

С другой стороны, амплитуда переменной составляющей коллекторного тока никак не может быть больше тока покоя, иначе транзистор будет работать с отсечкой. В лучшем случае амплитуда переменной составляющей равна току I_к-п и при этом эффективное значение переменной составляющей коллекторного тока равно I_к~ ~= 0,7·I_к-п.

Точно так же и амплитуда переменного напряжения на нагрузке не может быть больше напряжения батареи, иначе в какие-то моменты на коллекторе будет появляться не «минус», а «плюс». А это в лучшем случае приведет к сильнейшим искажениям. Таким образом, эффективное значение выходного напряжения U_н~ не может превышать 0,7·Е_к. Теперь остается только перемножить 0,7·I_к-п на 0,7·Е_к и получить, что наибольшая эффективная мощность, которую может отдать усилитель, не превышает 0,5·I_к-п·Е_к, то есть не превышает половины потребляемой мощности.

Решение это окончательное, однако оно подлежит обжалованию. Есть возможность ценой определенных жертв повысить коэффициент полезного действия усилителя, перейти рубеж пятидесяти процентов к. п. д.

Чтобы повысить коэффициент полезного действия, нужно, чтобы усилитель создавал более мощный сигнал при той же потребляемой мощности. А для этого нужно, не увеличивая тока покоя I_к-п и постоянного напряжения Е_к, повысить переменные составляющие коллекторного тока I_к~ и напряжения на нагрузке U_н~.

Что же мешает нам повысить эти две составляющие? Искажения. Мы можем увеличить и ток I_к~ (для этого достаточно, например, повысить уровень входного сигнала), и напряжение U_н~ (для этого достаточно опять-таки увеличить входной сигнал или увеличить сопротивление нагрузки для переменного тока). Но и в том и в другом случае исказится форма сигнала, окажутся срезанными его отрицательные амплитуды.

И хотя такая жертва кажется недопустимой (кому нужен экономичный усилитель, если он выдает бракованную продукцию?), мы все же пойдем на нее. Во-первых, потому, что возникшие искажения удастся ликвидировать. И, во-вторых, потому, что, допустив искажения (а потом избавившись от них), мы сумеем перевести усилитель в более экономичный режим и поднять его коэффициент полезного действия.

Усиление без искажений, когда амплитуда переменной составляющей коллекторного тока не превышает тока покоя I_к-п, называется классом усиления А. Одиночный усилитель, работающий в классе А, называется однотактным усилителем.

Если при усилении часть сигнала «срезается», если амплитуда переменной составляющей коллекторного тока больше, чем I_к-п, и в коллекторной цепи происходит отсечка тока; то мы получаем один из классов усиления АБ, Б или С. При усилении в классе Б отсечка равна полупериоду, то есть в половине периода в коллекторной цепи есть ток, а в другой половине периода тока нет. Если ток есть больше, чем в половине периода, то мы имеем класс усиления АБ, если меньше — класс С. (Чаще классы усиления обозначают латинскими буквами А, В, С.)

Представьте себе, что у нас есть не один, а два работающих в классе Б одинаковых усилителя: один воспроизводит положительные полупериоды сигнала, другой — отрицательные. Теперь представьте себе, что оба усилителя работают на общую нагрузку. В этом случае мы получим в нагрузке нормальный переменный ток, получим неискаженный сигнал, как бы сшитый из двух половинок (рис. 107).

Рис. 107. Двухтактный каскад — это, по сути дела; два однотактных каскада, работающих на общую нагрузку.

Правда, для получения неискаженного сигнала из двух искаженных нам пришлось создать сравнительно сложную схему сшивания половинок (такая схема называется двухтактной), схему, по сути дела состоящую из двух самостоятельных усилительных каскадов. Однако, как это уже не раз бывало, наш проигрыш (в данном случае усложнение усилителя) приносит значительно больший выигрыш.

Общая мощность, которую развивает двухтактный усилитель, больше, чем мощность, которую дали бы в отдельности обе его половины. А «стоимость» одного ватта выходного сигнала оказывается значительно меньше, чем в однотактном усилителе. В идеальном случае (ключевой режим) один ватт выходного сигнала можно получить за такой же ватт потребляемой мощности, то есть в идеальном случае к. п. д. двухтактного усилителя может достигать 100 процентов.

Реальный к. п. д., конечно, меньше: практически он составляет 60–70 %. Но ведь в однотактном усилителе, работающем в классе А, мы получали к. п. д., равный 50 %, тоже только в идеальном случае. А реально однотактный усилитель позволяет получить к. п. д. не более 30–40 %. И поэтому в двухтактном усилителе каждый ватт выходной мощности обходится нам в два-три раза «дешевле», чем в однотактном.

Для переносной транзисторной аппаратуры повышение к. п. д. имеет особо важное значение. Чем выше к. п. д., тем меньше расход энергии коллекторной батареи при одной и той же выходной мощности. А это, в свою очередь, означает, что чем выше к. п. д., тем реже нужно будет менять эту батарею или тем меньше может быть батарея при неизменном сроке службы. Вот почему в миниатюрной транзисторной аппаратуре, в частности в миниатюрных приемниках, где, казалось бы, нужно экономить вес и место, применяют двухтактные усилители, включая для этого в схему целый ряд лишних деталей.

Практическая схема двухтактного усилителя встречалась нам в одном из приемников (рис. 45). Здесь двухтактный выходной каскад работает на общую нагрузку — громкоговоритель Гр₁. Он включен через выходной трансформатор, имеющий отвод от средней точки. Благодаря этому каждое плечо двухтактного каскада как бы работает на свою половину выходного трансформатора и через нее наводит свою половинку тока (здесь полезно вспомнить хорошо известное вам примечание на стр. 26) во вторичной обмотке, то есть в цепи громкоговорителя.

С нижней части делителя R₁₁R₁₂ на базы обоих выходных транзисторов Т₄ и Т₅ подается очень небольшое смещение. Таким образом эти транзисторы почти заперты и потребляют в «режиме молчания» очень небольшой ток покоя. Это значит, что усилитель работает в классе АБ, Можно было бы повысить экономичность усилителя, переведя его в класс Б. Для этого нужно убрать смещение и запереть триоды, чтобы их отпирало лишь управляющее напряжение. Однако при работе в классе Б появляются некоторые трудно устранимые искажения (из-за загиба входной характеристики), и этот класс в усилителях НЧ используется реже. Класс С в этих усилителях вообще не используется из-за появления неустранимых искажений.

Управляющее напряжение на выходные транзисторы подается с так называемого фазоинверсного каскада, выполненного на транзисторе Т₃ по трансформаторной схеме. Есть и другие схемы фазоинверторов, но все они выполняют одну и ту же задачу — создают два противофазных напряжения, которые необходимо подать на базы транзисторов двухтактной схемы.

Если на эти транзисторы подать одно и то же напряжение, то они будут работать не через такт, а синхронно, и поэтому оба будут усиливать только положительные или, наоборот, только отрицательные полупериоды сигнала. Чтобы транзисторы двухтактного каскада работали поочередно, нужно подавать на их базы противофазные напряжения. Тогда если во время одного полупериода отпирающий «минус» будет на базе Т₄, а на базе Т₅ будет запирающий «плюс», то во время следующего полупериода картина изменится и на базе Т₅ будет «минус», а на базе Т₄ «плюс». Таким образом, два противофазных напряжения будут поочередно отпирать транзисторы двухтактного каскада.

В фазоинверторе с трансформатором два управляющих напряжения получаются благодаря разделению вторичной обмотки на две равные части. А противофазными эти напряжения становятся потому, что заземлена средняя точка вторичной обмотки. Когда на верхнем (по схеме) ее конце появляется «плюс» относительно средней точки, на нижнем конце относительно этой точки оказывается «минус». А поскольку напряжение переменное, то «плюс» и «минус» все время меняются местами (рис. 108).

Рис. 108. Фазоинвертор создает два переменных напряжения, сдвинутых по фазе на 180°.

Трансформаторный фазоинвертор прост и надежен, его практически не нужно налаживать. Двухтактный усилитель для транзисторного приемника или небольшой радиолы можно собрать не только по схеме рис. 45, но и по одной из схем усилителя НЧ промышленного приемника. Например, по схеме приемников «Альпинист», «Нева-2», «Спидола» и др.

Желание избавиться от трансформаторов привело к созданию нескольких более сложных схем двухтактных усилителей. Одна из них приведена на рис. 104—6.

рис. 104—6

Как видите, на этой схеме нет ни выходного трансформатора, с помощью которого осуществляется «сшивание» двух половинок сигнала, ни трансформатора фазоинвертора (его часто называют согласующим трансформатором), с помощью которого на двухтактный каскад подаются два противофазных управляющих напряжения.

Как же решаются эти задачи в безтрансформаторном усилителе? В данном случае они решаются благодаря применению транзисторов с разной структурой — транзисторов типа n-р-n и р-n-р. Транзисторы n-р-n в сравнении с транзисторами р-n-р, если можно так сказать, делают все наоборот (рис. 104—6, 109).

Рис. 109. Если в двухтактном каскаде работают транзисторы с разной структурой (проводимостью), то можно обойтись и без фазоинвертора.

В частности, на коллектор им нужно подавать не «минус», а «плюс». Отпирает эти транзисторы уже не отрицательное, а положительное напряжение. Это значит, что на таких разных транзисторах можно собрать двухтактный выходной каскад без всякого фазоинвертора и подавать на их базы одно и то же управляющее напряжение, один и тот же сигнал. Отрицательный полупериод этого напряжения будет отпирать транзистор р-n-р (Т₃), а положительный полупериод будет отпирать транзистор n-р-n (Т₄), и таким образом транзисторы будут работать поочередно.

В коллекторной цепи транзисторов с разной структурой токи тоже, движутся в разных направлениях. И благодаря этому один из транзисторов создает положительную «половинку» выходного сигнала, а второй транзистор — отрицательную.

Однако это еще не дает права исключить из схемы выходной трансформатор: кроме «сшивания» сигнала, у него есть еще одна функция — согласование высокого выходного сопротивления транзистора с малым сопротивлением громкоговорителя (рис. 83). Кто же берет на себя эту роль выходного трансформатора? Никто. Просто выходной каскад собран по схеме ОК, а одна из главных ее особенностей — низкое выходное сопротивление. Таким образом, в какой-то степени пожертвовав усилением (схема ОК усиливает хуже, чем ОЭ), удается обойтись без выходного трансформатора.

Несколько слов о «мелких» особенностях схемы (рис. 104—6).

В цепь эмиттера транзистора Т₁ включено два резистора, причем только один из них зашунтирован конденсатором. Этот резистор R₄ выполняет уже знакомые нам обязанности в системе термостабилизации, а второй резистор — R₅ — является элементом обратной связи. Причем не только связи, охватывающей первый каскад, — на резистор R₅ через R₁₃C₉ подается напряжение обратной связи с выхода усилителя и таким образом появляется цепочка обратной связи, охватывающая сразу все усилительные каскады.

Отрицательная обратная связь хотя и уменьшает общее усиление, зато в значительной степени снижает искажения, особенно те, что возникают в выходном каскаде в процессе «сшивания» сигнала. Одна из возможных причин таких искажений— некоторая неодинаковость параметров транзисторов, работающих в двухтактной схеме. Из-за этой неодинаковости «половинки» выходного сигнала немного различаются и форма сигнала оказывается несколько искаженной.

Каким же образом отрицательная обратная связь снижает искажения, исправляет форму сигнала? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно вспомнить, что искажение формы сигнала, по сути дела, означает появление в сигнале новых гармоник, новых синусоидальных составляющих. Так было и при умышленном искажении формы — при выпрямлении переменного тока и детектировании. Так получается и при усилении.

По цепи отрицательной обратной связи новые, появившиеся в результате искажений гармоники подаются на вход усилителя в такой фазе, что они сами себя ослабляют. Мощность этих гармоник на выходе усилителя оказывается меньше, чем она была бы без обратной связи. Одновременно, конечно, ослабляются и полезные составляющие, из которых должен складываться неискаженный сигнал, но это дело поправимое. Чтобы скомпенсировать эту вредную деятельность отрицательной обратной связи, можно увеличить уровень сигнала, поступающего на вход усилителя, может быть даже добавив для этого еще один каскад.

Отрицательная обратная связь в усилителях НЧ, особенно в двухтактных усилителях, работающих в классах АБ и Б, находит очень широкое применение: отрицательная обратная связь позволяет сделать то, что никакими другими средствами не достигается, — она позволяет уменьшить искажения формы сигнала, уменьшить так называемые нелинейные искажения.

Отрицательная обратная связь позволяет выполнить еще одну важную операцию — осуществить регулировку тембра, то есть в нужном направлении изменить частотную характеристику усилителя. Эта характеристика показывает, как меняется усиление с изменением частоты сигнала.

Для идеального усилителя частотная характеристика — это просто прямая линия: усиление на всех частотах у такого усилителя одинаково. Но у реального усилителя частотная характеристика загнута, завалена в области самых низких и самых высоких частот. Это значит, что низшие и высшие частоты звукового диапазона усиливаются хуже, чем средние частоты. Причины появления таких завалов частотной характеристики могут быть разными, но корень у них общий. Неодинаковое усиление на разных частотах получается потому, что в схеме имеются реактивные элементы — конденсаторы и катушки, сопротивление которых меняется с частотой.

Существует много способов исправления частотной характеристики, в том числе и введение частотно-зависимых элементов в цепь обратной связи. Пример таких элементов — цепочка R₁₃C₉в нашем усилителе. Сопротивление этой цепочки с уменьшением частоты растет (Воспоминания № 13 и № 16), обратная связь уменьшается, и благодаря этому создается некоторый подъем частотной характеристики в области низших частот.

В усилителе имеется еще несколько цепей отрицательной обратной связи. Это конденсатор С₆, соединяющий коллектор транзистора Т₂ с его базой; резистор R₁₂, который подает на базы выходных транзисторов не только постоянное смещение, но еще и некоторую часть выходного сигнала; цепочка, которая создает обратную связь третьего каскада со вторым, но уже не по переменному, а по постоянному току (такая обратная связь повышает термостабильность усилителя).

Громкоговоритель включен в коллекторные цепи выходных транзисторов через разделительный конденсатор С₄. Сопротивление звуковой катушки в данной схеме может составлять 6—10 ом. Усилитель развивает мощность до 100 мвт при напряжении входного сигнала около 30–50 мв.

Существует довольно большое число схем бестрансформаторных усилителей на транзисторах разной проводимости. В большинстве из них в выходном каскаде используют составные транзисторы, то есть в каждое плечо включают два транзистора. Отсутствие трансформаторов и уменьшение числа разделительных конденсаторов позволяет в таких усилителях получить очень хорошую частотную характеристику. Однако начинающему радиолюбителю этот выигрыш достается довольно дорогой ценой — бестрансформаторные усилители, да еще с составными транзисторами, не всегда просто наладить. И поэтому, если у вас еще нет большого опыта в налаживании транзисторной аппаратуры, лучше собрать усилитель по классической двухтактной схеме с трансформаторами (рис. 45).

Еще одна двухтактная схема с трансформаторами приведена на рис. 104—7. Главная особенность усилителя — фиксированное от отдельной батареи Б₂ смещение на базу первого каскада Т₁. Благодаря этому коллекторный ток транзистора Т₁остается практически неизменным при уменьшении напряжения коллекторной батареи вплоть до 3,5 в. С нижней части делителя R₄R₅, включенного в эмиттерную цепь Т₁, подается смещение на базы транзисторов выходного каскада. И поэтому при уменьшении коллекторного напряжения смещение транзисторов Т₃Т₄ не меняется. В результате усилитель работает при пониженном напряжении, хотя и с меньшей выходной мощностью (при 3,5 в — 20 мвт), но без искажений.

Ток, потребляемый от батареи Б₂, не превышает 500 мка.

В усилителе имеется простейший регулятор тембра R₆С₅ и цепь обратной связи R₈С₈, снижающая искажения. Резистор R₉ необходим для того, чтобы при выключении Б₂ (может случиться так, что Вк₂, разомкнет цепь на какие-то доли секунды раньше, чем Вк₁) транзистор Т₁ не оказался с «висящей базой» (рис. 89). Конденсаторы С₇С₆— элементы отрицательной обратной связи, предотвращающие самовозбуждение на сверхзвуковых частотах. Ту же задачу выполняет конденсатор С₁.

Трансформаторы Тр₁ и Тр₂ взяты от приемника «Альпинист» (таблица 12). Громкоговоритель с сопротивлением звуковой катушки около 6 ом.

При коллекторном напряжении 9 в усилитель развивает мощность 180 мет и потребляет от батареи Б₂ ток не более 20–25 ма. Если нужно повысить выходную мощность, можно включить в качестве Т₃ и Т₄ мощные транзисторы, например П201. В этом случае нужно уменьшить в два раза R₇ и подобрать R₅ с таким расчетом, чтобы общий коллекторный ток покоя Т₃ и Т₄ составлял 15–25 ма. Для мощных транзисторов нужен другой выходной трансформатор, например, с такими данными: сердечник сечением около 3,5 см²(Ш17х17); первичная обмотка 330 + 330 витков ПЭ 0,31, вторичная обмотка 46 витков ПЭ 0,51. С транзисторами П201 усилитель развивает выходную мощность 1,5–2 вт.

На рис. 110 приведена схема усилителя НЧ с выходной мощностью 2,5–3 вт. Его второй каскад — фазоинвертор с разделенными нагрузками. После него следуют два совершенно одинаковых эмиттерных повторителя (Т₃, Т₄), каждый из которых подает сигнал на свое плечо двухтактного выходного каскада. Для громкоговорителя с сопротивлением звуковой катушки 5 ом выходной трансформатор может иметь следующие данные: сердечник сечением 3 см²; обмотка 1 — 2х200 витков ПЭ 0,33, обмотка II — 100 витков ПЭ 0,8.

Рис. 110. Усилитель НЧ с выходной мощностью 2,5–3 вт.

Налаживание всех усилителей НЧ сводится к подбору режимов транзисторов. Для двухтактных схем желательно предварительно подобрать для обоих плеч транзисторы с близкими параметрами: коэффициентом усиления по току β и обратным током коллектора I_ко. Если все детали исправны и схема собрана правильно, то усилитель, как правило, сразу начинает работать. И единственная серьезная неприятность, которая может обнаружиться при включении усилителя, — это самовозбуждение. Один из способов борьбы с ним — введение развязывающих фильтров (аналогичных R₁₄C₅ в схеме рис. 104—6), которые предотвращают связь между каскадами через источники питания (рис. 77). С другими способами борьбы с самовозбуждением мы познакомимся в следующем разделе книги, после того, как выясним некоторые подробности превращения усилителя в генератор.

Назад: Глава III АБСТРАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Дальше: Рисунки [27, 42-45, 97, 104, 110-113, 118, табл.10]

Глава IV ТЫСЯЧА И ОДНА СХЕМА

«…МАМЫ ВСЯКИЕ ВАЖНЫ!»

И ВСЕ ЖЕ ПРИЕМНИК…

СКОЛЬКО СТОИТ ВАТТ?

Глава IV
ТЫСЯЧА И ОДНА СХЕМА